[发明专利]一种催化尿素脱水制备单氰胺的工艺方法

说明书

本发明涉及了一种尿素脱水制备单氰胺的工艺方法，工艺内容包括如下步骤：(1)在固定床反应器上装填制备一定量的Nano‑ZSM‑5催化剂，催化剂使用量与反应停留时间相关；(2)将烘干后的固体尿素装填到固定床尿素进料装置，以1℃/min的加热速率加热到150℃；(3)在氨气氛围中，550℃反应温度下匀速推进熔融的尿素，推进速率恒定；(4)低温下收集产物结晶，并使用容量瓶定容。所使用的催化剂相较于普通ZSM‑5催化剂具有更大的孔容孔径和比表面积，具有更多的酸性位点。该催化剂应用到尿素脱水制备单氰胺工艺中可以有效提高尿素转化率和单氰胺选择性，减少副产物双氰胺、缩二脲、三聚氰胺等生成，尿素转化率达到90％以上，单氰胺选择性大于30％。通过该工艺方法对于尿素脱水制备单(双)氰胺工艺大规模工业化具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及化学催化反应技术领域，属于一种新型催化体系的设计和尿素脱水制备单氰胺的新工艺研究方法。

背景技术

单氰胺是一种重要化工原料、有机化工中间体，还是一种非常重要的医药原料，也可用作农药产品的中间体生产农药，另外，单氰胺还可用于保健产品、饲料添加剂的合成、农药中间体的合成和阻燃剂的合成等，用途非常广泛，目前国内外都积极开展其应用研究，单氰胺市场前景比较乐观。

在医药原料方面，单氰胺主要用于生产盐酸阿糖胞苷、中间体3-氨基-5-羟基-1，2，4-三氮唑等，可生产氰脲胺、氰胺基甲酸甲酯、氰尿酰胺、硫脲、多菌灵等；也是制备有机胍类的原料，进而生产医药巴比妥酸、磺胺类药、胍盐等；医药方面还可用于生产抗癌类药物氟脲密啶；氰胺钙盐临床用于酒精中毒，并具驱虫作用。

此外，单氰胺在化学农药原料方面也具有广泛的应用，可作为无残留、低毒、广谱化学农药的原料，也可用于生产消斑杀菌剂百可得、除草剂等，对农药生产具有技术创新意义，可解决一般农药生产企业购买石灰氮生产农药难以解决的环境污染难题，转向购买氰胺生产农药，节省设备投资，降低生产成本。近年来，国外用氰胺作为脱叶剂、除草剂和杀虫剂，还可作为农药使用，另外氰胺还有一定的氮肥功效。氰胺溶液在国外用作水果果树的落叶剂、无毒除虫剂。

对于晶体氰胺，其主要用于肌酸、磷酸胍等前驱体生产，同时，作为一种性能优良的阻燃材料。另外，晶体氰胺也可以作为净水剂、食品添加剂等日用行业。单氰胺多元醇或聚醚溶液用于生产聚氨酯，可以明显改善聚氨酯材料的阻燃性能，是一种新型的精细化工新材料。

目前制备单氰胺主要有五种方法，它们是：石灰氮法、氨法、脲法、氢氰酸法、尿素制备氰胺法，另外还有一些其他方法。以上方法除氢氰酸法外，其它几种制备方法都有较好的工业应用前景，但是，由于石灰氮法、脲法两种方法都存在弊病，石灰氮法是目前工业化生产的主要方法，为国内外厂家普遍采用，但能耗高、生产工艺复杂、设备投资大和污染严重，国外厂家大多已经逐渐淘汰了该工艺，其它各法尚未见有工业化的报道。脲法和氢氰酸法污染大，产率低，严重影响了氰胺的开发和大量生产。

尿素脱水制备单氰胺，该工艺解决了传统工艺石灰氮制备方法产品中含较多游离态电石等问题。该法不仅符合原子经济原理，而且能耗、污染、成本都比较低，工业规模生产有很好的前景。因此，由这种方法来合成氰胺是较好的技术路线，结合我国氮肥生产的优势，积极开展尿素制备氰胺法法生产工艺的研究，对培育新的经济增长点，有着十分重要的意义，因此也日益受到研究者的关注。而且，随着能源日趋紧张，绿色环保化学的呼声越来越高。因此，迫切需要设计种种高效、绿色环保的制备氰胺的新工艺，使得尿素常压制备氰胺变得更有研究价值。但是该工艺中副产物较多，单氰胺选择性较低是亟需解决的问题，研究一种可以有效改善上述弊端的催化剂是重中之重。

发明内容

针对尿素脱水制备单氰胺工艺中副产物较多，单氰胺选择性较低的问题，本发明设计了一种使用Nano-ZSM-5催化剂催化尿素脱水制备单氰胺的方法。在合适条件下，使用该催化剂可将尿素转化率提高到90％以上，单氰胺选择性提高到30％以上。

优选地，一种尿素脱水制备单氰胺的工艺方法，其步骤如下：