[发明专利]一种单氰胺水溶液的清洁制备方法

说明书

本发明属于化工领域，具体涉及一种单氰胺水溶液的清洁制备方法，该方法以单氰胺工业生产中产生的碳酸钙固废为原料，高温下与尿素反应制备石灰氮，再在水与二氧化碳的作用下制备单氰胺水溶液，同时实现碳酸钙的回收、循环、再利用。本发明设计的单氰胺水溶液的生产工艺具有收率高、成本低、生产过程不产生三废等优势，是一条经济效益与环保效益双赢的绿色之路。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种单氰胺水溶液的清洁制备方法。

背景技术

单氰胺化学名为氨基氰，又名氨基甲腈，英文名Cyanamide，无色，易潮解，正交系结晶，熔点45℃，在极性有机溶剂如低级醇、酯及酮中溶解度较大，在非极性溶剂中溶解度较小，水中溶解度很大。单氰胺含有一氰基和一氨基，都是活性基团，具有上述官能团的多重反应性能，易发生加成、取代、缩合等反应。

单氰胺溶液在国外用作水果果树的落叶剂、无毒除虫剂。晶体单氰胺主要用于医药、保健产品、饲料添加剂的合成和农药中间体的合成，用途很广泛。氰胺是重要的农药中间体，可以制备杀菌剂多菌灵、苯菌灵、甲基嘧菌胺、嘧菌胺,杀虫剂抗蚜威、嘧啶氧磷，除草剂绿磺隆、甲磺隆、甲嘧磺隆、醚苯磺隆、苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、环嗪酮等。

目前，单氰胺溶液主要采用的工艺为石灰氮法，具体操作方法为：在水相体系通二氧化碳下分批加入石灰氮，过程控制温度与pH值，反应结束通过过滤分离单氰胺溶液与碳酸钙渣子，母液可进行二次套用，最后再进行浓缩，得到指定浓度的单氰胺溶液。此方法工艺成熟、应用广泛，但过程中产生大量碳酸钙固废，没有商业价值，处理起来也是令人头疼，给环保带来巨大压力。在绿色化学日益发展的今天，采用清洁、环保的生产技术制备化工产品将是必然趋势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种生产工艺清洁环保、工艺简单易于工业化的单氰胺水溶液的清洁制备方法。

本发明是这样实现的：以单氰胺工业生产中产生的碳酸钙固废为原料，高温下与尿素反应制备石灰氮，再在水与二氧化碳的作用下制备单氰胺水溶液，同时实现碳酸钙的回收、循环、再利用。

其具体步骤为：

(1)石灰氮的制备：将工业固废碳酸钙与尿素混合后研磨，氮气保护下260-400℃下煅烧2-4h后，升温至650-850℃继续煅烧2-4h，反应结束后氮气氛围下冷却至室温，将所得石灰氮粗品进行研磨、备用；

(2)碳酸钙回收：在水中持续通入二氧化碳情况下，分批加入步骤(1)制备的石灰氮搅拌反应，过程控制温度与pH值，反应结束后，通过过滤分离回收工业固废碳酸钙，干燥后套用回步骤(1)，滤液待用；

(3)单氰胺水溶液制备：将(2)中所得滤液调pH值后进行浓缩，制备不同需求浓度的单氰胺水溶液。

本发明所述的工业固废碳酸钙为单氰胺工业生产中产生的固废碳酸钙。其中，水分25-30％，钙含量55-60％(以碳酸钙计)，碳含量10-13％，石灰氮含量0.9％左右，其他金属氧化物3-5％。研究发现，固废碳酸钙中的金属的氧化物、氢氧化物均可以与硫脲反应生成氰胺化物，都是有用的反应，因此不用经过任何预处理，没有副反应，实验结果也验证了这一点，循环使用后效果不变。

本发明中，固废碳酸钙与尿素煅烧先生成氰酸钙，提高温度进一步煅烧生成氰胺化钙，也就是俗称的石灰氮。

本发明中，步骤(1)中碳酸钙与尿素的物质的量的比为1：2-4。

本发明中，步骤(2)中反应温度为0-20℃、pH值为6-9。温度过低反应缓慢，温度过高，副反应加剧，生成大量双氰胺。实验过程发现，该过程无论怎么通二氧化碳，pH值都不会小于6，当pH过大时，副反应加剧，生成大量双氰胺。

本发明中，步骤(3)中pH值调至4-5之间，是单氰胺溶液最稳定的范围，所用调pH的试剂为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸等的一种或几种。