CS202893B1

CS202893B1 - Method for the continuous production of sodium or potassium cyanate

Info

Publication number: CS202893B1
Application number: CS38879A
Authority: CS
Inventors: Ivan Holeci; Jaroslav Ezr; Vaclav Kral; Jaroslav Zabensky
Original assignee: Ivan Holeci; Jaroslav Ezr; Vaclav Kral; Jaroslav Zabensky
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1979-01-18
Publication date: 1981-02-27

Description

Předmětem vynálezu je způsob kontinuální výroby kyanatanu sodného nebo draselného zahříváním močoviny a uhličitanu sodného nebo draselného v molárním poměru 2,0 až 3,2:1 na teplotu 300 až 630 °C.The present invention provides a process for the continuous production of sodium or potassium cyanate by heating urea and sodium or potassium carbonate in a molar ratio of 2.0 to 3.2: 1 to a temperature of 300 to 630 ° C.

Kyanatány alkalických kovů a kovů alkalických zemin se používají pro syntézy derivátů močoviny, isokyanátů, jako herbicidů pro jednoleté plevele, defoliantů a jako součást roztavených lázní pro povrchovou úpravu kovů. Z důvodů zajištění hygieny práce při jejich použití nesmějí obsahovat ve větším množství kyanidy příslušných kovů a jiné vedlejší látky.Alkali metal and alkaline earth metal cyanates are used for the synthesis of urea derivatives, isocyanates, as herbicides for annual weeds, defoliants and as part of a molten bath for metal surface treatment. In order to ensure hygiene at work, they must not contain cyanides of the relevant metals and other by-products in large quantities.

Kyanatany alkalických kovů lze připravit oxidací alkalických kyanidů ve vodných roztocích různými oxidačními činidly, jako chlorem, chlornanem sodným, vzdušným kyslíkem, kysličníkem olovičitým, manganistanem draselným /FIAT FINÁL REPORT 1014/ a elektrochemickou oxidací /sovětská autorská osvědčení Č. 356 243, a 430 098/, Vysoké výrobní náklady, ekologické problémy, nízká čistota vyrobeného produktu, složitost odstraňování alkalických kyanidů z vyrobeného kyanatanu stimulovaly úsilí o nalezení ekonomičtější výroby kyanatanů, která by poskytla produkt prakticky bez kyanidů a bez nutnosti nákladného čištění.Alkali metal cyanates can be prepared by oxidizing alkali cyanides in aqueous solutions with various oxidizing agents such as chlorine, sodium hypochlorite, air oxygen, lead oxide, potassium permanganate (FIAT FINAL REPORT 1014), and electrochemical oxidation (Soviet copyright certificates Nos. 356 243, and 430 098). High production costs, environmental problems, low purity of the product produced, the complexity of removing alkali cyanides from the produced cyanate stimulated efforts to find a more economical cyanate production that would provide a virtually cyanide-free product without the need for costly purification.

Alkalické kyanatany s nízkým obsahem kyanidu je možno připravit zahříváním močoviny s uhličitany alkalických kovů na teplotu 180 °C, Zvýšení reakční rychlosti, výtěžku a vysokého obsahu kyanatanů bylo dosaženo zahříváním močoviny s alkalickými uhličitany, mletými na střední velikost částic močoviny pod 20 ^ura a alkalických uhličitanů pod 35 rfim₄ Low cyanide-containing alkaline cyanates can be prepared by heating urea with alkali metal carbonates to 180 ° C. Increasing the reaction rate, yield and high cyanate content has been achieved by heating urea with alkali carbonates ground to a mean urea particle size below 20 µm and alkaline. carbonates below 35 rfim ₄

Později byl vyvinut způsob přípravy alkalických kyanatanů reakcí močoviny nebo jiných dusíkatých organických sloučenin se sloučeninami alkalických kovů v roztaveném stavu při teplotách 300 až 600 °C. Kontinuální způsob této přípravy v laboratorních podmínkách byl popsán v USA patentu č. 2 770 525, 2 690 956 a 2 690 957,Later, a process for preparing alkali cyanates by reacting urea or other nitrogenous organic compounds with alkali metal compounds in the molten state at temperatures of 300 to 600 ° C was developed. A continuous process for this preparation under laboratory conditions has been described in U.S. Patent Nos. 2,770,525, 2,690,956 and 2,690,957,

Nevýhodou popsaných způsobů přípravy alkalických kyanatanů z močoviny a přísl. uhličitanů je nutnost jemného mletí obou výchozích složek a dále snížení výtěžků mechanickými ztrátami při dávkování, které jsou způsobeny úletem.A disadvantage of the described processes for the preparation of alkaline cyanates from urea and accessories. Carbonate is the need to finely grind both starting components and further reduce the yields by mechanical loss during dosing caused by the drift.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob kontinuální výroby kyanatanu sodného nebo draselného, který je předmětem vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že homogenní směs močoviny a uhličitanu sodného nebo draselného prochází nejprve zónou, kde je vyhřívána na teplotu · až 200 °C, výhodně 130 až 180 °C, za vzniku kašovité hmoty, která se uvádí do taveniny kyanatanu sodného nebo draselného o teplotě 300 až 630 °C, kde se reakce dokončí a kyanatan sodný nebo draselný se plynule odebírá a ochlazuje za současné granulace.[0008] The method of continuous production of sodium or potassium cyanate according to the invention, which consists in that a homogeneous mixture of urea and sodium or potassium carbonate, first passes through a zone where it is heated to a temperature of < ° C, to form a slurry which is introduced into a melt of sodium or potassium cyanate at a temperature of 300 to 630 ° C, where the reaction is complete and sodium or potassium cyanate is continuously removed and cooled while granulating.

Při způsobu podle vynálezu probíhá reakce močoviny a příslušného uhličitanu vé dvou stupních; prvý stupen probíhá v zóně vyhřívané na teplotu 80 až 200 °C, výhodně ve šnekovém vyhřívaném dávkovači, a druhý stupeň v tavenině přísl. kyanatanu za teploty 300 až 630 °C, výhodně v reaktoru ve tvaru písmene U podle čs. autorského osvědčení č. 198 003. Při teplotách 80 až 200 °C proběhne částečné roztavení a částečné zreagování reakčních komponent, načež se vzniklá kašovitá hmota dávkuje do taveniny příslušného kyanatanu, kde se reakce dokončí za teplot 300 až 630 °C. Vyrobený roztavený kyanatan plynule z reaktoru odtéká a přivádí se na vibrační chlazený granulátor, kde dochází k intenzivnímu přestupu tepla za vzniku šupinkového produktu.In the process according to the invention, the reaction of urea and the corresponding carbonate takes place in two stages; the first stage takes place in a zone heated to a temperature of 80 to 200 ° C, preferably in a heated screw feeder, and the second stage in the melt acc. cyanate at a temperature of 300 to 630 ° C, preferably in a U-shaped reactor according to U.S. Pat. No. 198,003. At temperatures of 80 to 200 ° C, the reaction components are partially melted and partially reacted, and the resulting slurry is metered into the corresponding cyanate melt, where the reaction is completed at 300 to 630 ° C. The molten cyanate produced flows continuously from the reactor and is fed to a vibrating cooled granulator, where an intense heat transfer occurs to form a scale product.

Reakční plyny spolu se strženým kyanatanem se ochlazují přisávaným vzduchem ve Venturiho trubici a jsou vedeny do sublimátoru, kde se odebírají zkondenzované produkty. Plynné produkty jsou absorbovány ve vodě nebo kyselině dusičné a zpracují se některým ze známých způsobů.The reaction gases together with the entrained cyanate are cooled by suction air in a Venturi tube and fed to a sublimator where condensed products are collected. The gaseous products are absorbed in water or nitric acid and processed by any of the known methods.

Rozdělení reakce do dvou stupňů podle vynálezu zvýhodňuje vlastní průběh celé reakce v kontinuálním reaktoru a zejména zamezuje úletu při dávkováni výchozích surovin. Další výhodou způsobu podle vynálezu je to, že se nevyžaduje tak jemné mletí výchozích látek, jak bylo doposud nutné. Výtěžnost procesu v provedení podle vynálezu se blíží teorii, nebot ztráty mechanického původu, tj. úletu při dávkování, jsou sníženy na minimum.The separation of the reaction into two stages according to the invention favors the actual course of the entire reaction in the continuous reactor and, in particular, prevents the escape of the feedstock feed. A further advantage of the process according to the invention is that it does not require as fine grinding of the starting materials as hitherto necessary. The process yield in the embodiment of the present invention is close to theory, since the loss of mechanical origin, i.e., drift during dosing, is minimized.

Pro bližší objasnění podstaty vynálezu jsou dále uvedeny příklady provedení.In order that the invention may be more fully understood, the following examples are provided.

Příklad 1Example 1

Do titanového reaktoru ve tvaru písmene U podle čs. autorského osvědčení č. 198 003 o průměru 84 mm a výšce 90 mm, objemu 5 litrů, který je vyhříván odporovým elektrickým topením o příkonu 2,4 kW, se vnese 720 g pevného kyanatanu draselného, který se roztaví a při dosažení teploty 520 °C se započne dávkovat směs uhličitanu draselného a močoviny v poměru 1 000 hmotnostních dílů uhličitanu draselného a 1 290 hmotnostních dílů močoviny. Směs prochází nejprve šnekovým dávkovačem, kde se vyhřívá na 180 °C a kde probíhá prvá fáze reakce. Kašovitá hmota, která ve šnekovém dávkovači vznikne, se dávkuje do reaktoru rychlostí 3,3 kg/h. Tavenina v reaktoru se udržuje na teplotě 520 °C. Roztavený kyanatan vytéká z reaktoru rychlostí 1,95 kg/h na vibrační chlazený granulátor.In the titanium reactor in the shape of the letter U according to the. of certificate No. 198 003 with a diameter of 84 mm and a height of 90 mm, a volume of 5 liters, which is heated by a resistive electric heating of 2.4 kW, is charged with 720 g of solid potassium cyanate which melts and reaches 520 ° C A mixture of potassium carbonate and urea is dispensed at a rate of 1000 parts by weight of potassium carbonate and 1,290 parts by weight of urea. The mixture first passes through a screw feeder where it is heated to 180 ° C and where the first phase of the reaction takes place. The slurry formed in the screw feeder is fed to the reactor at a rate of 3.3 kg / h. The melt in the reactor is maintained at 520 ° C. The molten cyanate flows out of the reactor at a rate of 1.95 kg / h to the vibration-cooled granulator.

Plynné produkty odcházející z reaktoru jsou nasávány do Venturiho trubice, v níž jsou ochlazovány současně nasávaným vzduchem. Zkondenzovaná pevná fáze v množství 0,085 kg/h o složení 70 2 hmot. kyanatanu draselného, 20 2 hmot. kyanatanu amonného a 10 2 hmot. močoviny se oddělí z proudu plynů ve vírových odlučovačích. Plyny odcházející z vírových odlučovačů, které obsahují amoniak a kysličník uhličitý, se zpracují libovolným známým způsobem, výhodně absorpcí v kyselině dusičné za vzniku dusičnanu amonného. Získaný produkt obsahuje minimálně 95 2 hmot, kyanatanu draselného a jen stopy kyanidu draselného. Výtěžnost výroby, počítána na uhličitan draselný bezvodý, je 99,5 2 teorie, .The gaseous products leaving the reactor are sucked into a Venturi tube in which they are cooled by simultaneously sucked air. Condensed solid phase at a rate of 0.085 kg / h with a composition of 70% by weight. potassium cyanate, 20 2 wt. % ammonium cyanate and 10 2 wt. the urea is separated from the gas stream in the vortex separators. The gases leaving the vortex scrubbers, which contain ammonia and carbon dioxide, are treated in any known manner, preferably by absorption in nitric acid to form ammonium nitrate. The product obtained contains at least 95% by weight of potassium cyanate and only traces of potassium cyanide. The production yield, calculated on anhydrous potassium carbonate, is.

Příklad 2Example 2

Postupuje se stejně jako v příkladu 1, s tím rozdílem, že se do U reaktoru vnese 720 g pevného kyanatanu sodného, který se roztaví a vyhřeje na teplotu 620 °C. Do taveniny se dávkuje kašovitá směs uhličitanu sodného a močoviny, která vznikla průchodem 1 000 hmot. dílů uhličitanu sodného a 1 679 hmot. dílů močoviny šnekovým dávkovačem vyhřívaným na 180 C. Rychlost dávkování kašovité hmoty je 3,4 kg/h. Získaný kyanatan má obsah minimálně 90 2 hmot. a obsahuje pouze stopy kyanidu. Výtěžnost postupu počítaná na uhličitan sodný bezvodý je 99,2 2 teorie.The procedure was as in Example 1, except that 720 g of solid sodium cyanate was introduced into the U reactor, which was melted and heated to 620 ° C. A slurry of sodium carbonate and urea formed by passing 1,000 wt. parts of sodium carbonate and 1,679 wt. parts of urea by a screw feeder heated to 180 C. The feed rate of the slurry is 3.4 kg / h. The cyanate obtained has a content of at least 90% by weight. and contains only traces of cyanide. The process yield calculated on anhydrous sodium carbonate is 99.2% of theory.

Claims

THE OBJECT OF THE INVENTION

A process for the continuous production of sodium or potassium cyanate by heating urea and sodium or potassium carbonate in a 2.0 to 3.2: 1 molar ratio to 300 to 630 ° C, characterized in that the homogeneous mixture of urea and sodium or potassium carbonate passes through the zone wherein it is heated to a temperature of 80 to 200 ° C, preferably 130 to 180 ° C, to form a slurry which is introduced into the melt of sodium or potassium cyanate at a temperature of 300 to 630 ° C where the reaction is complete and sodium or potassium cyanate is continuously removed and cooled with simultaneous granulation.