本发明涉及一种三聚氰酸生产装置及其应用，属于化工生产的技术领域。
背景技术：
氰尿酸(Cyanuric acid简称CA)，即三聚氰酸，是由瑞士化学家谢尔士于1776年热解尿素晶体时发现的。三聚氰酸是一种重要的有机合成中间体，被广泛应用于合成性能优良的树脂、粘合剂、农药、抗氧剂和消毒剂等。三聚氰酸的合成方法有：光气与氨反应合成法、氰酸聚合法、尿素热解法等。其中以尿素热解法应用较多。由尿素热解制备三聚氰酸的具体方法有熔融法、熔盐热解法和溶剂热解法等；其中前两种由尿素热解制备三聚氰酸的方法需使用搅拌装置或加入催化剂，不仅能耗大，且产品收率也不高，为60％—70％。溶剂热解法的产品收率可达85％—90％，产品纯度高，但需用高沸点惰性溶剂如环丁砜、DMF等；价格昂贵，必须回收溶剂循环使用，造成设备体积庞大、能耗大。
目前工业中三聚氰酸的生产方法主要是振动流化床法。振动流化床法的生产设备存在的不足有：(1)设备复杂，操作繁琐，各部分操作要求严格。(2)反应温度高，使得操作费用昂贵。(3)生产中发生严重漏料现象，产品转化率低，对产物的分离造成困难。
关于三聚氰胺的生产方法，中国专利文件CN1600781A(申请号：03134879.3)公开了一种用振动流化床法生产三聚氰酸的方法。该方法将三聚氰酸粉与尿素混合进行滚球造粒后，加入振动流化床中用热风加热反应，得到三聚氰酸。
技术实现要素：
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针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、使用便捷、可操作性强的三聚氰酸生产设备。该设备具有转化率高、耗能少等优点。
本发明还提供一种利用上述装置生产三聚氰酸的方法。
本发明的技术方案
一种三聚氰酸生产装置，包括反应器箱体、传动系统和氨气回收装置；所述传动系统贯通设置在反应器箱体内；所述反应箱体内设置有加热装置、氨气出口和多个反应室；所述的多个反应室并联排布或者串联排布；所述氨气出口与氨气回收装置连接。原料尿素通过反应器箱体入口进入反应器箱体，尿素经过加热产生氨气和三聚氰酸，氨气经氨气回收装置被回收处理。反应室并联或者串联排布增加了反应面积，提高了反应效率。
根据本发明，优选的，所述氨气出口设置在最靠近反应器箱体入口的反应室的顶部；进一步优选的，所述的氨气出口与氨气回收装置之间还设置有抽气装置。此处设计的优点是，氨气从产生到被收集，与尿素在传动系统上的前进方向相反，氨气夹带的尿素少，便于氨气的气固分离，提高反应的效率和产物的收率。
根据本发明，优选的，所述氨气回收装置为气固分离装置；所述气固分离装置为旋风分离器、布袋除尘器或冷却器。气固分离装置分离氨气中夹带的固体尿素，提高氨气的纯度，分离后的固体尿素送至反应器箱体入口继续参加反应，被分离后送至反应器箱体入口的尿素，温度仍然保持在分解温度附近，吸收少许热量就能满足反应条件，提高了反应效率，和转化率，降低耗能。所述冷却器的工作原理为，气体通过冷却器，冷却的固体物质被收集。
根据本发明，优选的，所述加热装置设置在反应器箱体内壁的四周；所述加热装置为红外加热装置、微波加热装置或电磁加热装置；所述反应箱体外壁上设置有防辐射层。红外加热装置、微波加热装置、电磁加热装置均为低能耗、清洁无污染的绿色能源，且加热效率高，加热效果好。
根据本发明，优选的，所述传动系统包括传动带、缓冲装置和传动带调节装置；所述传动带的材料为便于与三聚氰酸分离且耐高温的材料。传动带调节装置能实现传动带收紧、放松、调偏，满足反应和出料要求；所述缓冲装置实现传动带在短时间内停止，用来停工检修之用。
根据本发明，进一步优选的，所述传动带的材料为聚四氟乙烯、硅橡胶或氟橡胶；所述反应器箱体底面设置有光滑平板或者辊；所述传动带为凹面结构。所述光滑平板或者辊用以保持传动带水平且减少传动带与反应器箱体之间的摩擦力；所述凹面切面防止反应物料溢流出传动带。所述辊的设置以保持传动带水平为原则。
根据本发明，优选的，所述反应器箱体设置有保温层；反应器箱体入口、出口、反应器箱体两两间为密封结构；反应器箱体入口设置有进料斗；所述出口设置有缓冲槽。保温层用以减少热量的散失、提高反应效率、缩短反应时间；密封结构减少反应过程中氨气的泄露及热量的散失。进料斗能适应不同的尿素状态，并能将不同状态的尿素均匀的铺设至传动带上；缓冲槽对生产得到的三聚氰酸进行收集，并起到缓冲作用。
根据本发明，优选的，所述反应室上设有检修口和观察口；所述反应器箱体外部设置有氨气泄露检测仪；反应器箱体内设有温度检测设备、压力检测设备。氨气泄露检测仪提高设备的安全性，温度、压力检测设备实现对工作状况实时监控。
根据本发明，优选的，所述三聚氰酸生产装置还包括物料预处理装置，所述物料预处理装 置设置在反应器箱体入口处。物料预处理装置对尿素加热，尿素前段时间吸收的热量完全被自身吸收，使得熔融为液态，这个过程中尿素不会分解产生氨气；在物料预处理装置中对物料进行预加热和加入催化剂，提高原料在反应器箱体中的反应效率、缩短反应时间、提高设备生产能力。
根据本发明，优选的，出口设有刮板和粉碎机；所述粉碎机为单级或多级粉碎，所述多级粉碎的粉碎形式为粗碎和细碎的结合。刮板使物料与传动带完全剥离，有利于延长传动带寿命。
一种利用上述装置生产三聚氰酸的方法，包括步骤如下：
1)对尿素进行预处理；
2)将预处理后的尿素通过反应器箱体入口加入反应器箱体进行加热；
3)气固分离装置将产生的氨气进行气固分离，分离得到的尿素被送到反应器箱体入口再次进行反应；
4)分解得到的三聚氰酸通过传动带传送至出口输出。
根据本发明，优选的，所述步骤1)中，对尿素进行预处理的具体方法为，对尿素预加热至200℃和/或加入催化剂氯化铵；尿素与氯化铵的质量比为36:1。实验证明，将尿素加热至200℃后，尿素的热解反应才开始进行。
根据本发明，优选的，所述步骤2)中，将预处理后的尿素通过反应器箱体入口加入反应器箱体后，尿素在传动带上的厚度为1-50mm，优选的尿素的厚度为5-30mm；所述加热温度为200℃-250℃。实验证明，尿素的热解反应至250℃后结束。
发明的优势在于：
1、本发明所述三聚氰酸生产装置，对产生的氨气进行循环利用，气固分离得到的尿素温度接近分解温度，吸收少部分的温度即可发生反应，降低加热耗能，节省原料，原料产出率高且氨气的纯度更高；
2、本发明所述三聚氰酸生产装置，设置有多个反应室，尿素反应更充分，原料产出率高；
3、本发明所述三聚氰酸生产装置的加热装置为红外加热装置、微波加热装置或电磁加热装置，所述的加热装置均为低能耗、清洁无污染的绿色能源，且加热效率高，加热效果好；
4、本发明所述三聚氰酸生产装置，结构简单、使用便捷、可操作性强且尿素的转化率高、生产耗能低。
附图说明
图1为本发明所述三聚氰酸生产装置的结构示意图；
其中，1、反应室；2、传动带；3、氨气出口4、观察口；5、加热装置；6、反应器箱体；7、进料斗；8、缓冲槽；9、反应器箱体入口；10、出口。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1
如图1所示。
一种三聚氰酸生产装置，包括反应器箱体6、传动系统和氨气回收装置；所述传动系统贯通设置在反应器箱体6内；所述反应箱体6内设置有加热装置5、氨气出口3和多个反应室1；所述的多个反应室1串联排布；所述氨气出口3与氨气回收装置连接，所述氨气回收装置为气固分离装置；所述气固分离装置为冷却器。原料尿素通过反应器箱体入口9进入反应器箱体6，尿素经过加热产生氨气和三聚氰酸，氨气经氨气回收装置被回收处理。反应室1并联或者串联排布增加了反应面积，提高了反应效率。气固分离装置分离氨气中夹带的固体尿素，提高氨气的纯度，分离后的固体尿素送至反应器箱体入口9继续参加反应，被分离后送至反应器箱体入口9的尿素，温度仍然保持在分解温度附近，吸收少许热量就能满足反应条件，提高了反应效率，和转化率，降低耗能。
所述氨气出口3设置在最靠近反应器箱体入口9的反应室1的顶部；所述的氨气出口3与氨气回收装置之间还设置有抽气装置。此处设计的优点是，氨气从产生到被收集，与尿素在传动系统上的前进方向相反，氨气夹带的尿素少，便于氨气的气固分离，提高反应的效率和产物的收率。
所述传动系统包括传动带2、缓冲装置和传动带调节装置；所述传动带2的材料为便于与三聚氰酸分离且耐高温的材料—聚四氟乙烯。传动带调节装置能实现传动带2收紧、放松、调偏，满足反应和出料要求；所述缓冲装置实现传动带在短时间内停止，用来停工检修之用。
所述反应器箱体6底面设置有辊；所述传动带为凹面结构。所述辊用以保持传动带水平且减少传动带2与反应器箱体6之间的摩擦力；所述凹面切面防止反应物料溢流出传动带2。
实施例2
如实施例1所述的三聚氰酸生产装置，其区别在于，所述气固分离装置为布袋除尘器。
实施例3
如实施例1所述的三聚氰酸生产装置，其区别在于，所述加热装置5设置在反应器箱体6内壁的四周；所述加热装置5为红外加热装置；所述反应箱体6外壁上设置有防辐射层。红外 加热装置为低能耗、清洁无污染的绿色能源，且加热效率高，加热效果好。
实施例4
如实施例1所述的三聚氰酸生产装置，其区别在于，所述反应器箱体6设置有保温层；反应器箱体入口9、出口10、反应器箱体6两两间为密封结构；反应器箱体入口9设置有进料斗7；所述出口10设置有缓冲槽8。保温层用以减少热量的散失、提高反应效率、缩短反应时间；密封结构减少反应过程中氨气的泄露及热量的散失。进料斗7能适应不同的尿素状态，并能将不同状态的尿素均匀的铺设至传动带2上；缓冲槽8对生产得到的三聚氰酸进行收集，并起到缓冲作用。
实施例5
如实施例1所述的三聚氰酸生产装置，其区别在于，所述反应室上设有检修口和观察口4；所述反应器箱体6外部设置有氨气泄露检测仪；反应器箱体内设有温度检测设备、压力检测设备。氨气泄露检测仪提高设备的安全性，温度、压力检测设备实现对工作状况实时监控。
实施例6
如实施例1所述的三聚氰酸生产装置，其区别在于，所述三聚氰酸生产装置还包括物料预处理装置，所述物料预处理装置设置在反应器箱体入口9处。物料预处理装置对尿素加热，尿素前段时间吸收的热量完全被自身吸收，使得熔融为液态，这个过程中尿素不会分解产生氨气；在物料预处理装置中对物料进行预加热和加入催化剂，提高原料在反应器箱体中的反应效率、缩短反应时间、提高设备生产能力。
实施例7
如实施例1所述的三聚氰酸生产装置，其区别在于，出口10设有刮板和粉碎机；所述粉碎机为单级或多级粉碎，所述多级粉碎的粉碎形式为粗碎和细碎的结合。刮板使物料与传动带完全剥离，有利于延长传动带寿命。
实施例8
利用如实施例1-7任意一项所述的三聚氰酸生产装置生产三聚氰酸的方法，包括步骤如下：
1)通过物料预处理装置对尿素进行预加热至200℃并加入催化剂氯化铵；尿素和氯化铵的质量为36kg和1kg。
2)将预处理后的尿素通过反应器箱体入口9加入反应器箱体6进行电磁加热；尿素和氯化铵的混合物在传动带2上的厚度为25-30mm；通过观察口4观察反应箱体6内的反应情况， 控制反应器箱体6内的温度为200℃-250℃。
3)旋风分离器将产生的氨气进行气固分离，分离得到的尿素被送到反应器箱体入口9再次进行反应；
4)分解得到的三聚氰酸通过传动带2传送至出口10输出，进入缓冲槽8。