专利名称：一种生产氯化异氰尿酸的工艺方法
技术领域：
本发明要求保护的技术方案所属的技术领域是氯化异氰尿酸，具体地说是三氯异氰尿酸和二氯异氰尿酸钠的生产工艺。
背景技术：
氯化异氰尿酸的典型代表物质是三氯异氰尿酸和二氯异氰尿酸钠，它们作为一种低毒、高效、广谱的消毒剂被越来越广泛地使用。但是目前三氯异氰尿酸及二氯异氰尿酸钠都是采用液相法生产的，即氯气直接与溶于水或其它溶剂中的碱、碳酸盐或氰异酸盐反应，这种工艺的缺陷在于反应物消耗大，而且每生产1吨产品会产生6-9吨废水，这些废水中含有大量NaCl和三氯异氰尿酸或者二氯异氰尿酸盐，它们不仅影响到反应过程中成品地稳定性，而且还严重污染环境。另外该生产工艺存在着收率低，产品纯度不高，质量差等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种反应物消耗小，无废液排放的生产三氯异氰尿酸和二氯异氰尿酸钠的工艺方法，以克服现有水相法生产氯化异氰尿酸的不足。
本发明解决技术问题所采用的方案是将氯气通过固体碳酸盐或固体碳酸氢盐粉末后，将产生的混合气体引入到氰尿酸或氰尿酸的悬浮液中反应生成三氯异氰尿酸或二氯异氰尿酸，或通往氰尿酸一钠盐悬浮液中反应生成二氯异氰尿酸钠。这种工艺能生成极纯的无氯化物的氯化异氰尿酸，产品色泽好，同时反应物的物料少，而且无废水排放。
本发明是氯气通过固体碳酸盐或碳酸氢盐，如碳酸钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钙层时，氯气与碳酸盐按摩尔比为1∶1的量反应生成1摩尔的Cl2O和1摩尔的CO2气体，这种Cl2O+CO2气体安全性好，避免了纯Cl2O易爆易分解的缺陷，从而使下一步反应得以进行。通过控制进气量，按如下的量(摩尔比)反应Cl2O+CO2∶氰尿酸＝3∶1则生成无氯化物极纯的三氯异氰尿酸(Cl2O与CO2是1∶1伴生的混合气体，以下相同)，物料分离后母液循环使用；Cl2O+CO2∶氰尿酸＝2∶1则生成极纯的二氯异氰尿酸，母液分离后循环使用；气体Cl2O+CO2与氰尿酸一钠盐按2∶1反应生成极纯的二氯异氰尿酸钠。母液循环使用。整个工艺过程无废水排放，氰尿酸反应收率100％，产品色泽较现有工艺白。
特别值得提出的是氯气与碳酸盐中的天然碳酸钙反应产生Cl2O+CO2，附产CaCl2也是一种经济价值极高的可以利用的产品。
将氯气通过固体碳酸盐或固体碳酸氢盐粉末后所产生的混合气体通往氰尿酸的同时，按1摩尔的混合气体通入不少于8摩尔的干燥的堕性气体或空气通过粒径为20μm以下的氰尿酸粉层可直接生成二氯异氰酸和三氯异氰尿酸，通过粒径为20μm以下氰尿酸一钠盐粉层时产生二氯异氰尿酸钠。
在所有的碳酸盐或固体碳酸氢盐中，重质碳酸钙的经济性能最好，利用重质碳酸钙按本法生产氯化异氰尿酸时，重质碳酸钙的粉末粒径不大于0.1μm，氯气在重质碳酸钙层中的停留时间为4-60秒。氯气停留时间是指单位体积的氯气在单位体积的碳酸钙中反应时间，计算方法是CaCO3X空隙率/每秒通氯量，由于Cl2O的稳定性相对较差，能分解为Cl2和O2，而Cl2又能和CaCO3反应，所以氯气停留时间不能太长，否则会增加Cl2和CaCO3的消耗，太短则又使反应不完全。
本发明提供的两步法生产氯化异氰尿酸的工艺与原有的液相法生产工艺比较，具有以下的积极效果1、生产相同产量的产品，本发明的氯气、氰尿酸的消耗量最多只是现有水相法生产工艺中的氯气、氰尿酸的消耗量的75％和80％，虽然碳酸盐或碳酸氢盐用量与NaOH相当，但是价格却是NaOH的1/10，而且本发明中氯气与碳酸盐或碳酸氢盐反应所得到的副产品氯化钙也是一种经济价值较高的商品，故本发明具有良好的经济效益，2、本发明整个工艺中，无废水排放，反应母液能循环使用，环保效益显著；3、氰尿酸氯化过程中，没有氯化物等不良副产品产生，有利于生成稳定的反应产物，产品的纯度得到了提高。4、本发明无溶解损失，比起液相法生产方法来，分离筒单，因此收率高，成本低；5、本发明的在常温常压下反应，安全可靠。
具体实施例方式
实施例1取129g纯度98.5％(重量比)的氰尿酸，加入II号2000ml园柱形反应器中，加入水使悬浮液浓度达到10％；气体分布器和连接压缩空气的管道置于反应器底部，安装好高速搅拌器，搅拌速度为120转/秒。往I号园柱型反应器中的碳酸盐中加入纯度98％(重量比)重质碳酸钙粉500g后，封好连接氯气与碳酸盐反应器接管，再用管将I号反应器与II号反应器中的气体分布器连接起来。I号反应器的直径为40mm，高为400mm，重质碳酸钙粉的空隙率为30％。II号反应器里开动高速搅拌器，I号反应器中通氯量为215g则II号反应器里反应生成三氯异氰尿酸，I号反应器物料水洗后固体分离烘干后得白色成品为重质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，氯气停留时间是通气速率＝氯气重量/比重*反应时间，停留时间＝碳酸钙层体积*空隙率/通气速率。其中氯气在反应时间内是连续均匀地通过碳酸钙层的，反应时间是指Cl2O+CO2在II号反应器中反应的时间，产品有效氯是指单位产品中的含氯气量，产品总重是指干燥成品重量，收率的计算方法是实际产量/理论产量。通过上表可以看出CaCO3粒径在0.1μm以上时，反应不能进行；在0.1μm以下时，能顺利地使CaCO3和氯气反应。所得的三氯异氰尿酸产品具有良好的品质和纯度，整个工艺的收率极高。
实施例2在与编号为3的实施例相同的条件下按不同的氯气停留时间做如下实验表二
上表表明，氯气在碳酸盐层内停留4-60秒是经济合理的。
实施例3按实施例1方法，通氯量为140g，取152g氰尿酸一钠盐加入到II号2000ml园柱形反应器中，加入水使悬浮液浓度达到10％，反应后得到二氯异氰尿酸钠。表三
实施例4按实施例1方法，通氯量为140g，取氰尿酸129g加入到II号反应器中，加入水使悬浮液浓度达到10％，反应后得到二氯异氰尿酸。表四
表三和表四说明，本发明利用氰尿酸和氰尿酸一钠盐可以生成高品质和高纯度的二氯异氰尿酸及二氯异氰尿酸钠，整个工艺的收率也极高。
实施例5，按实施例1编号为3的方法和量进行操作，与实施例1不同的是氰尿酸为固体粉末状直接加入到II号反应器中，不再加水使之成为悬浮液；I号反应器中往II号反应器里通入Cl2O+CO2的同时，在往II号反应器里通入干燥的空气，最后可得到三氯异氰尿酸。表五
表五表明，本发明按1摩尔的混合气体同时通入不少于8摩尔的干燥的空气通过粒径为20μm以下的氰尿酸固体时，能够使氰尿酸在完全固相条件下生产出三氯异氰尿酸。
实施例6，轻质CaCO3，Na2CO3、NaHCO3按实施例1编号3的方法进行操作，通氯量为215克时，生成三氯异氰尿酸，通氯量为139克时，生成二氯异氰尿酸，反应时间为30min，氯气通过CaCO3时间为6秒，见表六
上表说明，本发明对碳酸盐或碳酸氢盐均是实用的。
下表是本发明与现有技术生产三氯异氰尿酸的效益及质量对比
本发明是按实施例1编号3的条件进行操作，氯气停留时间6s，反应时间30min。本发明的碱是指重质碳酸钙，现有技术是NaOH和氰尿酸、氯气直接在液相下反应。从上表可以看出本发明的消耗的价值相当于现有技术60-67％。
按本发明的技术方案，经试验，根据以下配比就可生产出合乎要求相同重量的产物
1、氯气通过CaCO3产生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相层或悬浮液，生成三氯异氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶CaCO3＝1∶1.643∶1.17，生成二氯异氰尿酸钠的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.768。
2、氯气通过Na2CO3产生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相层或悬浮液，生成三氯异氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶Na2CO3＝1∶1.643∶1.24，生成二氯异氰尿酸钠的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.814。
而现有技术，即NaOH和氰尿酸、氯气直接在液相下反应生成三氯异氰尿酸的最佳投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH＝1.206∶2.20∶1.242，生成二氯异氰尿酸钠的最佳投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH＝1.19∶1.393∶1.201。
将上述的投料比进行比较，可以看出本发明的反应原料比现有技术要少，且更经济。
权利要求
1、一种生产氯化异氰尿酸的工艺方法，其特征在于将氯气通过固体碳酸盐或固体碳酸氢盐粉末后，将产生的混合气体引入到氰尿酸或氰尿酸的悬浮液中反应生成三氯异氰尿酸或二氯异氰尿酸，或通往氰尿酸一钠盐悬浮液中反应生成二氯异氰尿酸钠。
2、根据权利要求1所述的生产氯化异氰尿酸的工艺方法，其特征在于将氯气通过固体碳酸盐或固体碳酸氢盐粉末后所产生的混合气体通往氰尿酸的同时，按1摩尔的混合气体通入不少于8摩尔的干燥的堕性气体或空气通过粒径为20μm以下的氰尿酸或氰尿酸一钠盐粉层。
3、根据权利要求1所述的生产氯化异氰尿酸的工艺方法，其特征在于将氯气通过重质碳酸钙的粉末粒径不大于0.1μm，氯气在重质碳酸钙层中的停留时间在4-60秒内。
4、根据权利要求1所述的生产氯化异氰尿酸的工艺方法，其特征在于氯气通过CaCO3产生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相层或悬浮液，生成三氯异氰尿酸的投料比是生成三氯异氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶CaCO3＝1∶1.643∶1.17，生成二氯异氰尿酸钠投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.768。
5、根据权利要求1所述的生产氯化异氰尿酸的工艺方法，其特征在于氯气通过Na2CO3产生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相层或悬浮液，生成三氯异氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶Na2CO3＝1∶1.643∶1.24，生成二氯异氰尿酸钠的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.814。
全文摘要
本发明公开了一种氯化异氰尿酸的生产工艺。该工艺是将氯气通过固体碳酸盐或固体碳酸氢盐粉末后,将产生的混合气体引入到氰尿酸或氰尿酸一钠的悬浮液中反应生成三氯异氰尿酸及二氯异氰尿酸钠,这种工艺能生成极纯的无氯化物的氯化异氰尿酸,产品色泽好,另外这种工艺无废水排放,物料消耗少,碳酸盐或碳酸氢盐与氯气反应后的剩余物为另一种产品,工艺的经济性更好。
文档编号C07D251/70GK1380290SQ02104970
公开日2002年11月20日 申请日期2002年3月20日 优先权日2002年3月20日
发明者唐银华 申请人:唐银华