[发明专利]一种用于催化尿素分解制备单氰胺的催化剂

说明书

本发明提供了一种用于催化尿素分解制备单氰胺的催化剂，通过如下步骤制备获得：将拟薄水铝石高温焙烧后制得催化剂载体；将催化剂载体加入酸溶液中，均匀混合后得到混合浆液；将混合浆液中的酸负载到所述催化剂载体上，烘干后得到前驱体；将前驱体高温焙烧后获得催化剂。本发明还提供了利用该催化剂催化尿素分解制备单氰胺粗品的方法。本发明催化剂具有更多的活性位点，特别是在特定固定床反应器中可以极大地提高尿素转化率和单氰胺选择性；另外，本发明制备催化剂原料极易获取且制备方法简单、易控，成本低廉，经济性好。

技术领域：

本发明涉及新型催化体系设计及应用领域，具体涉及一种用于催化尿素分解制备单氰胺的催化剂。

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，单氰胺产品市场需求稳定，前景好。

现有的制备单氰胺方法主要有五种，它们是：石灰氮法、氨法、脲法、氢氰酸法和尿素分解法。由于石灰氮法、氨法、脲法和氢氰酸法都存在明显的弊病：石灰氮法能耗高、生产工艺复杂、设备投资大和污染严重，国内外厂家受到环保法规的限制越来越严格，该工艺即将被淘汰、替代已无法避免；氨法、脲法和氢氰酸法除了同样存在污染大的问题外，还存在产率低、工业化难度大等缺陷。而且，在上述几种方法中，除石灰氮法外，其它各法均尚未见有工业化的报道。

利用尿素分解制备单氰胺的方法符合原子经济原理，而且能耗小、污染少、成本低，实现工业化的规模化生产前景较好。另外，该方法可以从根本上避免传统工艺以石灰氮为原料制备单氰胺方法中，生产出的产品内含较多游离态电石等问题。结合我国氮肥生产的优势，尿素分解制备单氰胺生产工艺的研究和应用已逐渐成为新的热点。尽管通过尿素分解制备单氰胺的方法具有很多潜在优势，但该方法仍然存在尿素分解过程中转化率不高、单氰胺选择性低等突出问题亟待解决。

发明内容：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于催化尿素分解制备单氰胺的催化剂，在合适条件下，该催化剂可显著提高尿素分解过程中的转化率和单氰胺选择性。

本发明用于催化尿素分解制备单氰胺的催化剂通过如下步骤制备获得：

1)将拟薄水铝石(即一水合氧化铝、假一水软铝石)于500～1100℃焙烧2～5h制得催化剂载体；

2)将所述催化剂载体加入酸溶液中，均匀混合后得到混合浆液；

3)采用浸渍法或离子交换法将所述混合浆液中的酸负载到所述催化剂载体上，烘干后得到前驱体；

4)将所述前驱体于550℃焙烧5h后获得催化剂。

进一步地，所述步骤3)中，混合浆液中的酸在所述催化剂载体上的负载量为0.1～10wt％。

优选地，所述步骤2)中的酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、乙酸、硼酸或柠檬酸中的任意一种或几种混合后，再经去离子水稀释后的溶液。

在此基础上，本发明提供一种利用上述催化剂催化尿素分解制备单氰胺粗品的工艺方法，步骤如下：

1)将适量玻璃珠、石英砂和催化剂按一定的顺序先后填装到固定床反应器中，使反应器中由下至上堆积形成玻璃珠-石英砂-催化剂-玻璃珠床层；

2)将尿素加入反应器，在400～650℃、氨气氛围下持续反应一段时间；

3)反应器出口的生成物经冷凝、冷却后得到产物。

进一步地，所述步骤2)中，尿素加入反应器的进料速率为0.01～5g/min，反应物停留时间为0.1～2.5s，持续反应时间为30min。

进一步地，所述步骤2)中，尿素是以固体形式直接加入反应器或先于130～170℃加热至熔融态后再加入反应器。