一种低温、连续、清洁生产高纯氰酸盐(钠、钾)的方法-3

1、说明书摘要本发明公开了一种低温、清洁生产高纯氰酸盐的生产方法，包括：将尿素和碳酸盐 混合10-20min待用；向反应釜中加入氰酸盐底料，预热到140-150 C后加入尿素和碳酸 盐的混合物；尿素和碳酸盐在160-180 C下进行充分反应，反应后的物料粉碎后得到氰 酸盐产品。本发明还可采用连续的生产方式进行。本发明采用氰酸钾（钠）作为底料， 提高了反应物料的分散性，使反应物物料更充分的反应，提高了产品纯度，又不会产生 污染；反应在低温封闭环境下进行，不会产生毒性副产物，安全性大大提高，且产生的 气体几乎能够全部回收，无三废污染，有显著的经济效益和社会效益。权利要求书1、一种低温、清洁生产高纯氰酸

2、盐的生产方法，其特征是包括以下步骤：(1) 将尿素和碳酸盐混合10-20min待用；(2) 向反应釜中加入氰酸盐底料，预热到 140-150 C后加入尿素和碳酸盐的混合物；(3) 尿素和碳酸盐在160-180 C下进行充分反应，反应后的物料粉碎后得到氰酸盐产 品。2、根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：所述碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠，所述 氰酸盐为氰酸钾或氰酸钠。3、 根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：尿素和碳酸盐的摩尔比为1.76-2.29:1 ; 反应釜中氰酸盐的加入量是碳酸盐的 5-8wt%。4、 根据权利要求3所述的生产方法，其特征是：尿素和碳酸盐的摩尔比为2.12:1。5、根据

3、权利要求1所述的生产方法，其特征是：所用的反应釜为卧式反应釜，其中设 有推进式搅拌器，搅拌速度为13-20转/分。&根据权利要求1所述的生产方法，其特征是：反应过程中产生的氨、水、二氧化碳 经过引风机引入氨回收塔吸收成硫酸铵。7、一种连续化生产氰酸盐的方法，其特征是包括以下步骤：(1) 将尿素和碳酸盐按照1.76-2.29:1的摩尔比混合10-20分钟待用；(2) 在卧式反应釜中加入50-80kg的氰酸盐底料，并将釜内温度升至140-150 C；(3) 将步骤(1)的混合物以碳酸盐计 50-100kg/h的流量加入釜中，并同时升高温度 至160-180 C，使尿素和碳酸盐在此温度下充分反应；(

4、4) 在出料口检测氰酸盐纯度稳定不变时进行出料，出料量以釜内料位基本不变为宜；(5) 出料口的物料经粉碎后得氰酸盐成品。8、 根据权利要求7所述的方法，其特征是：尿素和碳酸盐的摩尔比为2.12:1。9、根据权利要求7所述的方法，其特征是：反应是在搅拌的情况下进行的，所用的搅 拌器是推进式搅拌器，搅拌速度为13-20转/分。10、根据权利要求 7 所述的生产方法，其特征是：反应过程中产生的氨、水、二氧化碳经过引风机引入氨回收塔吸收成硫酸铵一种低温、清洁生产高纯氰酸盐的生产方法技术领域本发明涉及一种低温、清洁生产高纯氰酸盐的生产方法，具体涉及一种以尿素和碳 酸钾/钠为原料，在低温下制备氰酸盐的方法

5、，属无机合成化学的技术领域。 背景技术氰酸钾（钠）是一类重要的无机盐，可用于制取催眠药和麻药，还可用作除草剂、 落叶剂、杀虫剂、金属热处理剂和树脂改性剂，广泛用于玻璃制造、陶瓷艺术、金属表 面硬化处理、肥料及有机合成等领域。目前，国际市场上对氰酸盐的需求较大，氰酸盐 （钠、钾）的合成方法有多种，较早是由氧化剂如氧气、空气、过氧化物或氧化铅将氰 化钾（钠）转化为氰酸钾（钠），该法因使用氰化钾（钠），毒性大，操作不安全，并 且产率低。目前，世界上对氰酸钾（钠）的合成研究较多的国家为美国及日本，另外， 欧洲一些国家也有研究，相关专利报道很多，我国这方面的报道很少。据文献报道，合 成氰酸钾（钠）的原料

6、有含氮化合物和碱金属盐，含氮化合物有尿素、双氰胺、三聚氰 胺等，碱金属盐有碳酸钾（钠），氢氧化钾（钠），亚硝酸钾（钠）等，从反应相态看， 有固态熔融法、液相反应法和液固相反应法等。固态熔融法是将反应物加热至高温熔融，然后冷却固化得到产物。早在1933年，Harry Kloepfer就提出采用固态熔融法合成碱金属氰酸盐，他认为可采用碱金属碳酸盐或 氢化物与尿素在干燥的状态下进行反应，反应开始时将碱金属碳酸盐与不足量的尿素在 130150C反应，反应一段时间后，再补加尿素以促使反应完全。在专利实例中，将5kg尿素与5.3kg粉状碳酸钠充分混合并升温至130150C反应，待反应过程中氨气逸出停 止后

7、，再补加1.5kg尿素加热反应至无氨气逸出。采用含碱金属氰酸盐的水溶液洗涤产 物可提高氰酸盐的浓度。1951年美国专利US2546551通过在一铝制容器中熔融碳酸钾与二氰二胺、三聚氰 胺或其它有机氮化合物，可获得 94%96%的氰酸钾（仅含0.010.05%KCN）,熔融温 度340550C，碳酸钾与二氰二胺的摩尔比为 2.30:1。1954年，US2690956阐述了合成氰酸钠的方法，把尿素与苏打灰的混合物在约4分钟的时间内迅速加热至525575C,产物迅速移走、固化。发明者认为对该反应而言， 尿素与碳酸钠的摩尔比对反应影响大，适宜的摩尔比为2.02.6摩尔，最佳摩尔比为2.3。产物中氰酸钠

8、的含量为9596%，收率85%。通过采用一带有螺旋运输器的倾斜镍管，可使该操作连续进行。1954年，Wm.p.Ter.Hors提出把23摩尔尿素与1摩尔的碱金属碳酸盐混合，迅速 加热至熔融，产物迅速移走、固化。在专利实例中， 73.9份LiCO3与150份尿素在一煤 气加热的镍制容器中反应，熔融温度约为 600C，产物LiOCN的收率为86.5%。同样， 尿素与碳酸钾反应可形成氰酸钾。1956 年美国专利 US2770525 提出的方法系将有机氮化合物与碱金属碳酸盐在钛制 容器中加热至熔融以生成含较少氰化物的氰酸盐。 该发明的特点在于采用钛制容器以取 代以往的铝制容器，因熔融温度较高，超过55

9、0C，铝制容器会变软，反应过程熔融温度范围为550700C ,最好在600650C之间。该发明含氮反应物为双氰胺或尿素， 当为 双氰胺时，碱金属碳酸盐与双氰胺的摩尔比在 1.21.5之间为好，熔融反应时间不超过半 小时。此外，Felice Bucci将2mol尿素与1mol亚硝酸钾加热至220C即剧烈反应，固体 产物进一步与0.4mol尿素反应并最终加热至550C，可得高纯氰酸钾（99%）。从上面描述可以看出，固态熔融法虽能合成氰酸盐，但大多存在缺点，主要是熔融 技术要求高，反应温度高达550C，高温下氰酸盐易分解为碳酸盐、氰化物和氨，危害 人体健康，反应产物需进一步提纯才可获得商品氰酸钾，往

10、往纯度不高。针对上述不足，刘佩珠等在 1987 年发表了名为“由尿素和碳酸钠制备氰酸钠”的 文章，文章中以尿素和碳酸钠为原料，经三步反应制得氰酸钠，第一步反应温度是 100 -120 C,第二步反应时130-140 C,第三步是140-180 C。此反应过程虽然克服了高温 熔融的缺点，但它分三步进行，每一步反应如果温控不好容易产生副产物，且反应状态 呈粘稠状固体，釜内反应物有很大的粘连性，在实际反应中，反应时间长，需要很大功 率的搅拌器，耗能高，工业化大生产很难进行。发明内容本发明针对现有工艺固态熔融法中存在的不足，提供了一种氰酸盐的生产方法，本 方法在较低温度下进行反应，条件温和，不会形成氰

11、化物有毒物质，制备安全。传统的制备氰酸钾（钠）的工艺是在 550C的高温下反应，反应物料在 550C的高 温下才能达到熔融状态，从而发生反应生成氰酸钾（钠），但高温下较易分解出氰化钾 钠）等有毒物质，生产过程中对人体或环境会产生风险， 且产品纯度只能达到 91%左右。 本发明对这一方法进行改进，在反应中加入成品氰酸盐作为底料，在低温下，使尿素和 碳酸盐在氰酸盐中达到很好的分布，形成流动态，只需要小功率的搅拌器即可使反应完 全，且反应一步完成，避免了中间产物的反应不完全，提高了产品纯度，且低温反应不 会产生有毒物质，保证了操作的安全性。本发明的具体技术方案为：一种低温、清洁生产高纯氰酸盐的生产方

12、法，其特征是包括以下步骤：(1) 将尿素和碳酸盐混合 10-20min 待用；(2) 向反应釜中加入氰酸盐底料，预热到 140-150 C后加入尿素和碳酸盐的混合物；(3) 尿素和碳酸盐在160-180 C下进行充分反应，反应后的物料粉碎后得到氰酸盐产品。上述方法中，所述碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠，所述氰酸盐为氰酸钾或氰酸钠。上述方法中，尿素和碳酸盐的摩尔比为 1.76-2.29:1 ，优选 2.12:1 ；反应釜中氰酸 盐的加入量是碳酸盐的 5-8wt%。上述方法中，所用的反应釜为卧式反应釜，其中设有推进式搅拌器，搅拌速度为13-20 转/ 分。上述方法中，反应过程中产生的氨、水、二氧化碳经过引

13、风机引入氨回收塔吸收成 硫酸铵。本发明在反应釜提前加入细度在 200 目以上的成品氰酸钾(钠)底料，以使低温即 可反应。其机理为：氰酸钾(钠)在 140C -150 C已经具有很好的流动性，加入混合好 的反应物料，能够使物料达到很好的分散状态而发生反应，从而降低了温度，使反应在 180C以下即可反应，从而使反应条件变得相对温和，而且低温下氰酸钾(钠)也不易分解，避免了在高温状态下产品分解成微量氰化钠、 氰化钾的可能性， 产品的纯度较高， 底料易得，安全性好，经济性好，适用于工业化生产。本发明可以采用间歇式生产方法也可以采用连续式生产方法， 间歇式生产方式虽然 能够实现低温反应，产品纯度高、反应

14、过程清洁无污染的目的，但是需要在一次反应完 成后停止反应将物料倒出进行后处理，这样就需要操作人员必须在现场，倒料过程不仅 浪费时间，还增加人员成本，导致操作工序繁琐，不利于工业化推广应用。本发明经过 大量的实际试验，在间歇式方法的基础上，选择合适的工艺设备，得出了一套能够进行 连续低温合成氰酸钾(钠)的方法，而且整个合成过程更加环保、成本更低，更加易于 实现工业化生产。其具体技术方案如下：一种连续化生产氰酸盐的方法，其特征是包括以下步骤：(1) 将尿素和碳酸盐按照 1.76-2.29:1 的摩尔比混合 10-20 分钟待用；(2) 在卧式反应釜中加入 50-80kg 的氰酸盐底料，并将釜内温度

15、升至 140-150C；(3) 将步骤( 1)的混合物以碳酸盐计 50-100kg/h 的流量加入釜中，并同时升高温度至160-180 C,使尿素和碳酸盐在此温度下充分反应；（4）在出料口检测氰酸盐纯度稳定不变时进行出料， 出料量以釜内料位基本不变为宜；（5）出料口的物料经粉碎后得氰酸盐成品。上述连续化方法中, 所述碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠, 所述氰酸盐为氰酸钾或氰酸钠。 上述连续化方法中,尿素和碳酸盐的摩尔比优选为 2.12:1 。上述连续化方法中, 反应是在搅拌的情况下进行的, 所用的搅拌器是推进式搅拌器, 搅拌速度为 13-20 转/ 分。上述连续化方法中,反应过程中产生的氨、水、二氧化碳

16、经过引风机引入氨回收塔 吸收成硫酸铵。在实际大生产时,需要借助一些设备实现完全连续化,具体步骤为：开启反应釜搅 拌,空车运转 10-20 分钟,无任何异常后,往釜内加入 50-80kg 成品氰酸盐,打开热油 阀,加热。将碳酸盐和尿素按一定比例投入斗式提升机提升孔,提升至所需高度,进入 双螺旋锥混合机,启动底部气动阀,将混合好的物料放入料仓,由料仓的底部用封闭螺 旋绞笼将物料运送至卧式反应釜进料端,每一个反应釜装有输料绞笼,用变频器控制反 应釜的进料量,物料由反应釜一端进入,反应釜长约 5 米,反应釜夹套通导热油加热, 控制反应温度在160-180C左右，反应釜装有推进式搅拌，原料从顶部进入到尾

17、部已经 反应完毕,反应好的物料从反应釜的尾部通过出料绞笼进入半成品输料绞笼,半成品输 料绞笼将半成品料输送至半成品斗式提升机进料孔， 半成品料由斗式提升机提入半成品 料仓，料仓底部装有粉碎机，将半成品粉碎达到一定细度即可进行成品包装。在反应过 程中产生的氨、水、二氧化碳经过引风机引入氨回收塔吸收成硫酸铵。本发明由传统的立式反应釜改为装有推进式搅拌器的卧式反应器， 将碳酸钾（钠）、 尿素混合好后连续进入反应器，实现了整个工艺的连续化生产，不必像单釜反应那样需 要不断的出料、 加料操作， 即节约了人力物力， 又提高了产品质量， 也提高了产品纯度。本发明提供了一种温度相对较低，可连续生产也可间歇生产

18、的氰酸盐生产方法，采 用氰酸钾（钠）作为底料，不会引入杂质，提高了产品纯度，又不会产生污染；反应在 低温封闭环境下进行，不会产生毒性副产物，安全性大大提高，且产生的气体几乎能够 全部回收，无三废污染。本发明工艺清洁，成本低，安全性高，所得产品含量最高96% 含碱w 3%外观为呈纯碱样白色结晶粉末，1:20蒸馏水溶液常温下澄清透明，适用于工 业化大规模生产，有显著的经济效益和社会效益。 具体实施方式下面通过具体实施例对本发明进行进一步的阐述，应该明白的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限制。（以氰酸钠为例）下述实施例以本公司生产设备为例， 详细阐述本发明的工艺过程， 所用主要原料为

19、： 尿素（工业级）、碳酸钠（工业级， 99%）；所用主要设备为：卧式反应釜（ 5000L）、 推进式搅拌器（11kw）、双螺旋锥混合机（1000L）、提升机（斗式）、粉碎机（500 型）、导热油炉（60万大卡）、导热油高位槽（1000L）、吸收塔（500x6000）。 生产过程为：开启卧式反应釜搅拌，空车运转 10-20 分钟，无任何异常后，往釜内加入 50-80kg 成品氰酸钠，打开热油阀，加热。将碳酸钠和尿素按一定比例投入斗式提升机提升孔， 提升至所需高度，进入双螺旋锥混合机，混合约 5-20 分钟，启动底部气动阀，将混合 好的物料放入料仓，由料仓的底部用封闭螺旋绞笼将物料运送至卧式反应釜

20、进料端，每 一个反应釜装有输料绞笼，用变频器控制反应釜的进料量，物料由反应釜一端进入，反 应釜长约5米，反应釜夹套通导热油加热，控制反应温度在160-180C左右，反应釜装有推进式搅拌器，原料从顶部进入到尾部已经反应完毕，反应好的物料从反应釜的尾部 通过出料绞笼进入半成品输料绞笼， 半成品输料绞笼将半成品料输送至半成品斗式提升 机进料孔，半成品料由斗式提升机提入半成品料仓，料仓底部装有粉碎机，将半成品粉 碎达到一定细度即可进行成品包装。在反应过程中产生的氨、水、二氧化碳经过引风机 引入氨回收塔吸收成硫酸铵。本工艺采用卧式反应器生产，使产品纯度有所提高；工艺 采用低温反应，且生产过程中采用全封闭

21、生产，减少了劳动强度，根本改善了工人生产 环境，杜绝了对环境污染的风险 。实施例 1采用连续生产方法生产氰酸钠，过程如下：1 、将尿素与碳酸钠按照 2.29:1 的摩尔比投入到混合机中，混合 10-20 分钟待用。2、开启反应釜搅拌，空车运转 10-20 分钟，无任何异常后，往釜内加入 50-80kg 成品氰酸钠，打开热油阀，加热。3、当釜内物料温度达到140-150C时，开启输料绞笼开始进料，进料量控制在每小 时 50-100kg 左右（以碳酸钠计）。4、反应物在180C以下搅拌（13-20转/分）反应，具体是160-180C下反应，当釜 内料位达到反应釜容积的 1/3 时，取样检测（中途可

22、多取几次），多次取样检测氰酸钠 纯度 91%左右即不再变化，开启出料绞笼进行出料（出料量大小以釜内料位基本不变为 宜，取样点为出口端产品），反应过程中产生的氨、水、二氧化碳经过引风机引入氨回 收塔吸收成硫酸铵。5、反应好的物料通过出料绞笼进入半成品输料绞笼，半成品输料绞笼将半成品料 输送至半成品斗式提升机进料孔，半成品料由斗式提升机提入半成品料仓，料仓底部装 有粉碎机，将半成品粉碎达到一定细度（ 200 目以上）即可进行成品包装。将按照上述方法制得的产品进行分析，纯度在 91%左右，含碱 2%，产品溶于水浑 浊不透明。实施例 2采用连续生产方法生产氰酸钠，过程如下：1、将尿素与碳酸钠按照 1.

23、76:1 的摩尔比投入到混合机中，混合 10-20 分钟待用。2、开启反应釜搅拌，空车运转 10-20 分钟，无任何异常后，往釜内加入 50-80kg 成品氰酸钠，打开热油阀，加热。3、当釜内物料温度达到140-150C时，开启输料绞笼开始进料，进料量控制在每小 时 50-100kg 左右（以碳酸钠计）。4、反应物在180C以下搅拌（13-20转/分）反应，具体在160-180C下反应，当釜 内料位达到反应釜容积的 1/3 时，取样检测（中途可多取几次），多次取样检测氰酸钠 纯度在 94%左右即不再变化，开启出料绞笼进行出料（出料量大小以釜内料位基本不变 为宜，取样点为出口端产品），反应过程中

24、产生的氨、水、二氧化碳经过引风机引入氨 回收塔吸收成硫酸铵。5、反应好的物料通过出料绞笼进入半成品输料绞笼，半成品输料绞笼将半成品料 输送至半成品斗式提升机进料孔，半成品料由斗式提升机提入半成品料仓，料仓底部装 有粉碎机，将半成品粉碎达到一定细度（ 200目以上）即可进行成品包装。将按照上述方法制得的产品进行分析，纯度在94%左右，含碱 5%。实施例 3采用连续生产方法生产氰酸钠，过程如下：1、将尿素与碳酸钠按照 2.12:1 的摩尔比投入到混合机中，混合 10-20 分钟待用。2、开启反应釜搅拌，空车运转 10-20 分钟，无任何异常后，往釜内加入 50-80kg 成品氰酸钠，打开热油阀，加

25、热。3、当釜内物料温度达到140-150C时，开启输料绞笼开始进料，进料量控制在每小 时 50-100kg 左右（以碳酸钠计）。4、反应物在180C以下搅拌（13-20转/分）反应，具体在160-180C下反应，当釜 内料位达到反应釜容积的 1/3 时，取样检测（中途可多取几次），多次取样检测氰酸钠 纯度在 96%左右即不再变化，开启出料绞笼进行出料（出料量大小以釜内料位基本不变 为宜，取样点为出口端产品），反应过程中产生的氨、水、二氧化碳经过引风机引入氨 回收塔吸收成硫酸铵。5、反应好的物料通过出料绞笼进入半成品输料绞笼，半成品输料绞笼将半成品料 输送至半成品斗式提升机进料孔，半成品料由斗式提升机提入半成品料仓，料仓底部装 有粉碎机，将半成品粉碎达到一定细度（ 200 目以上）即可进行成品包装。 将按照上述方法制得的产品进行分析，纯度在 96%左右，含碱 3%。本发明采用封闭式卧式反应釜生产， 释放的氨气能够迅速通过反应釜的的排风筒经 风机引入硫酸铵吸收塔，避免了敞开式铸铁釜反应过程中释放的氨气的无组织排放。通 过封闭的螺旋出料器将混合好的物料加入卧式封闭的反应器中， 反应好的物料通过螺旋 出