專利名稱：一種生產(chǎn)氯化異氰尿酸的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)方案所屬的技術(shù)領(lǐng)域是氯化異氰尿酸，具體地說是三氯異氰尿酸和二氯異氰尿酸鈉的生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：
氯化異氰尿酸的典型代表物質(zhì)是三氯異氰尿酸和二氯異氰尿酸鈉，它們作為一種低毒、高效、廣譜的消毒劑被越來越廣泛地使用。但是目前三氯異氰尿酸及二氯異氰尿酸鈉都是采用液相法生產(chǎn)的，即氯氣直接與溶于水或其它溶劑中的堿、碳酸鹽或氰異酸鹽反應(yīng)，這種工藝的缺陷在于反應(yīng)物消耗大，而且每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生6-9噸廢水，這些廢水中含有大量NaCl和三氯異氰尿酸或者二氯異氰尿酸鹽，它們不僅影響到反應(yīng)過程中成品地穩(wěn)定性，而且還嚴(yán)重污染環(huán)境。另外該生產(chǎn)工藝存在著收率低，產(chǎn)品純度不高，質(zhì)量差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種反應(yīng)物消耗小，無廢液排放的生產(chǎn)三氯異氰尿酸和二氯異氰尿酸鈉的工藝方法，以克服現(xiàn)有水相法生產(chǎn)氯化異氰尿酸的不足。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末后，將產(chǎn)生的混合氣體引入到氰尿酸或氰尿酸的懸浮液中反應(yīng)生成三氯異氰尿酸或二氯異氰尿酸，或通往氰尿酸一鈉鹽懸浮液中反應(yīng)生成二氯異氰尿酸鈉。這種工藝能生成極純的無氯化物的氯化異氰尿酸，產(chǎn)品色澤好，同時(shí)反應(yīng)物的物料少，而且無廢水排放。
本發(fā)明是氯氣通過固體碳酸鹽或碳酸氫鹽，如碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鈣層時(shí)，氯氣與碳酸鹽按摩爾比為1∶1的量反應(yīng)生成1摩爾的Cl2O和1摩爾的CO2氣體，這種Cl2O+CO2氣體安全性好，避免了純Cl2O易爆易分解的缺陷，從而使下一步反應(yīng)得以進(jìn)行。通過控制進(jìn)氣量，按如下的量(摩爾比)反應(yīng)Cl2O+CO2∶氰尿酸＝3∶1則生成無氯化物極純的三氯異氰尿酸(Cl2O與CO2是1∶1伴生的混合氣體，以下相同)，物料分離后母液循環(huán)使用；Cl2O+CO2∶氰尿酸＝2∶1則生成極純的二氯異氰尿酸，母液分離后循環(huán)使用；氣體Cl2O+CO2與氰尿酸一鈉鹽按2∶1反應(yīng)生成極純的二氯異氰尿酸鈉。母液循環(huán)使用。整個(gè)工藝過程無廢水排放，氰尿酸反應(yīng)收率100％，產(chǎn)品色澤較現(xiàn)有工藝白。
特別值得提出的是氯氣與碳酸鹽中的天然碳酸鈣反應(yīng)產(chǎn)生Cl2O+CO2，附產(chǎn)CaCl2也是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高的可以利用的產(chǎn)品。
將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末后所產(chǎn)生的混合氣體通往氰尿酸的同時(shí)，按1摩爾的混合氣體通入不少于8摩爾的干燥的墮性氣體或空氣通過粒徑為20μm以下的氰尿酸粉層可直接生成二氯異氰酸和三氯異氰尿酸，通過粒徑為20μm以下氰尿酸一鈉鹽粉層時(shí)產(chǎn)生二氯異氰尿酸鈉。
在所有的碳酸鹽或固體碳酸氫鹽中，重質(zhì)碳酸鈣的經(jīng)濟(jì)性能最好，利用重質(zhì)碳酸鈣按本法生產(chǎn)氯化異氰尿酸時(shí)，重質(zhì)碳酸鈣的粉末粒徑不大于0.1μm，氯氣在重質(zhì)碳酸鈣層中的停留時(shí)間為4-60秒。氯氣停留時(shí)間是指單位體積的氯氣在單位體積的碳酸鈣中反應(yīng)時(shí)間，計(jì)算方法是CaCO3X空隙率/每秒通氯量，由于Cl2O的穩(wěn)定性相對較差，能分解為Cl2和O2，而Cl2又能和CaCO3反應(yīng)，所以氯氣停留時(shí)間不能太長，否則會(huì)增加Cl2和CaCO3的消耗，太短則又使反應(yīng)不完全。
本發(fā)明提供的兩步法生產(chǎn)氯化異氰尿酸的工藝與原有的液相法生產(chǎn)工藝比較，具有以下的積極效果1、生產(chǎn)相同產(chǎn)量的產(chǎn)品，本發(fā)明的氯氣、氰尿酸的消耗量最多只是現(xiàn)有水相法生產(chǎn)工藝中的氯氣、氰尿酸的消耗量的75％和80％，雖然碳酸鹽或碳酸氫鹽用量與NaOH相當(dāng)，但是價(jià)格卻是NaOH的1/10，而且本發(fā)明中氯氣與碳酸鹽或碳酸氫鹽反應(yīng)所得到的副產(chǎn)品氯化鈣也是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的商品，故本發(fā)明具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，2、本發(fā)明整個(gè)工藝中，無廢水排放，反應(yīng)母液能循環(huán)使用，環(huán)保效益顯著；3、氰尿酸氯化過程中，沒有氯化物等不良副產(chǎn)品產(chǎn)生，有利于生成穩(wěn)定的反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)品的純度得到了提高。4、本發(fā)明無溶解損失，比起液相法生產(chǎn)方法來，分離筒單，因此收率高，成本低；5、本發(fā)明的在常溫常壓下反應(yīng)，安全可靠。

具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取129g純度98.5％(重量比)的氰尿酸，加入II號2000ml園柱形反應(yīng)器中，加入水使懸浮液濃度達(dá)到10％；氣體分布器和連接壓縮空氣的管道置于反應(yīng)器底部，安裝好高速攪拌器，攪拌速度為120轉(zhuǎn)/秒。往I號園柱型反應(yīng)器中的碳酸鹽中加入純度98％(重量比)重質(zhì)碳酸鈣粉500g后，封好連接氯氣與碳酸鹽反應(yīng)器接管，再用管將I號反應(yīng)器與II號反應(yīng)器中的氣體分布器連接起來。I號反應(yīng)器的直徑為40mm，高為400mm，重質(zhì)碳酸鈣粉的空隙率為30％。II號反應(yīng)器里開動(dòng)高速攪拌器，I號反應(yīng)器中通氯量為215g則II號反應(yīng)器里反應(yīng)生成三氯異氰尿酸，I號反應(yīng)器物料水洗后固體分離烘干后得白色成品為重質(zhì)CaCO3，水洗液蒸干得到CaCl2。CaCO3和其他剩余物可以回收使用。表一
上表中，氯氣停留時(shí)間是通氣速率＝氯氣重量/比重*反應(yīng)時(shí)間，停留時(shí)間＝碳酸鈣層體積*空隙率/通氣速率。其中氯氣在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)是連續(xù)均勻地通過碳酸鈣層的，反應(yīng)時(shí)間是指Cl2O+CO2在II號反應(yīng)器中反應(yīng)的時(shí)間，產(chǎn)品有效氯是指單位產(chǎn)品中的含氯氣量，產(chǎn)品總重是指干燥成品重量，收率的計(jì)算方法是實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量。通過上表可以看出CaCO3粒徑在0.1μm以上時(shí)，反應(yīng)不能進(jìn)行；在0.1μm以下時(shí)，能順利地使CaCO3和氯氣反應(yīng)。所得的三氯異氰尿酸產(chǎn)品具有良好的品質(zhì)和純度，整個(gè)工藝的收率極高。
實(shí)施例2在與編號為3的實(shí)施例相同的條件下按不同的氯氣停留時(shí)間做如下實(shí)驗(yàn)表二
上表表明，氯氣在碳酸鹽層內(nèi)停留4-60秒是經(jīng)濟(jì)合理的。
實(shí)施例3按實(shí)施例1方法，通氯量為140g，取152g氰尿酸一鈉鹽加入到II號2000ml園柱形反應(yīng)器中，加入水使懸浮液濃度達(dá)到10％，反應(yīng)后得到二氯異氰尿酸鈉。表三
實(shí)施例4按實(shí)施例1方法，通氯量為140g，取氰尿酸129g加入到II號反應(yīng)器中，加入水使懸浮液濃度達(dá)到10％，反應(yīng)后得到二氯異氰尿酸。表四
表三和表四說明，本發(fā)明利用氰尿酸和氰尿酸一鈉鹽可以生成高品質(zhì)和高純度的二氯異氰尿酸及二氯異氰尿酸鈉，整個(gè)工藝的收率也極高。
實(shí)施例5，按實(shí)施例1編號為3的方法和量進(jìn)行操作，與實(shí)施例1不同的是氰尿酸為固體粉末狀直接加入到II號反應(yīng)器中，不再加水使之成為懸浮液；I號反應(yīng)器中往II號反應(yīng)器里通入Cl2O+CO2的同時(shí)，在往II號反應(yīng)器里通入干燥的空氣，最后可得到三氯異氰尿酸。表五
表五表明，本發(fā)明按1摩爾的混合氣體同時(shí)通入不少于8摩爾的干燥的空氣通過粒徑為20μm以下的氰尿酸固體時(shí)，能夠使氰尿酸在完全固相條件下生產(chǎn)出三氯異氰尿酸。
實(shí)施例6，輕質(zhì)CaCO3，Na2CO3、NaHCO3按實(shí)施例1編號3的方法進(jìn)行操作，通氯量為215克時(shí)，生成三氯異氰尿酸，通氯量為139克時(shí)，生成二氯異氰尿酸，反應(yīng)時(shí)間為30min，氯氣通過CaCO3時(shí)間為6秒，見表六
上表說明，本發(fā)明對碳酸鹽或碳酸氫鹽均是實(shí)用的。
下表是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)三氯異氰尿酸的效益及質(zhì)量對比
本發(fā)明是按實(shí)施例1編號3的條件進(jìn)行操作，氯氣停留時(shí)間6s，反應(yīng)時(shí)間30min。本發(fā)明的堿是指重質(zhì)碳酸鈣，現(xiàn)有技術(shù)是NaOH和氰尿酸、氯氣直接在液相下反應(yīng)。從上表可以看出本發(fā)明的消耗的價(jià)值相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)60-67％。
按本發(fā)明的技術(shù)方案，經(jīng)試驗(yàn)，根據(jù)以下配比就可生產(chǎn)出合乎要求相同重量的產(chǎn)物
1、氯氣通過CaCO3產(chǎn)生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶CaCO3＝1∶1.643∶1.17，生成二氯異氰尿酸鈉的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.768。
2、氯氣通過Na2CO3產(chǎn)生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶Na2CO3＝1∶1.643∶1.24，生成二氯異氰尿酸鈉的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.814。
而現(xiàn)有技術(shù)，即NaOH和氰尿酸、氯氣直接在液相下反應(yīng)生成三氯異氰尿酸的最佳投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH＝1.206∶2.20∶1.242，生成二氯異氰尿酸鈉的最佳投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH＝1.19∶1.393∶1.201。
將上述的投料比進(jìn)行比較，可以看出本發(fā)明的反應(yīng)原料比現(xiàn)有技術(shù)要少，且更經(jīng)濟(jì)。
權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)氯化異氰尿酸的工藝方法，其特征在于將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末后，將產(chǎn)生的混合氣體引入到氰尿酸或氰尿酸的懸浮液中反應(yīng)生成三氯異氰尿酸或二氯異氰尿酸，或通往氰尿酸一鈉鹽懸浮液中反應(yīng)生成二氯異氰尿酸鈉。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氯化異氰尿酸的工藝方法，其特征在于將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末后所產(chǎn)生的混合氣體通往氰尿酸的同時(shí)，按1摩爾的混合氣體通入不少于8摩爾的干燥的墮性氣體或空氣通過粒徑為20μm以下的氰尿酸或氰尿酸一鈉鹽粉層。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氯化異氰尿酸的工藝方法，其特征在于將氯氣通過重質(zhì)碳酸鈣的粉末粒徑不大于0.1μm，氯氣在重質(zhì)碳酸鈣層中的停留時(shí)間在4-60秒內(nèi)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氯化異氰尿酸的工藝方法，其特征在于氯氣通過CaCO3產(chǎn)生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶CaCO3＝1∶1.643∶1.17，生成二氯異氰尿酸鈉投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.768。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)氯化異氰尿酸的工藝方法，其特征在于氯氣通過Na2CO3產(chǎn)生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶Na2CO3＝1∶1.643∶1.24，生成二氯異氰尿酸鈉的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.814。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氯化異氰尿酸的生產(chǎn)工藝。該工藝是將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末后,將產(chǎn)生的混合氣體引入到氰尿酸或氰尿酸一鈉的懸浮液中反應(yīng)生成三氯異氰尿酸及二氯異氰尿酸鈉,這種工藝能生成極純的無氯化物的氯化異氰尿酸,產(chǎn)品色澤好,另外這種工藝無廢水排放,物料消耗少,碳酸鹽或碳酸氫鹽與氯氣反應(yīng)后的剩余物為另一種產(chǎn)品,工藝的經(jīng)濟(jì)性更好。
文檔編號C07D251/70GK1380290SQ02104970
公開日2002年11月20日 申請日期2002年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者唐銀華 申請人:唐銀華