客服电话:400-000-2365

无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法

中国污水处理工程网 时间:2018-1-26 14:10:39

污水处理专利技术

  申请日2016.08.30

  公开(公告)日2017.02.08

  IPC分类号C07D251/36

  摘要

  本发明提供了一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法,属于精细化学品生产技术领域,能够使废水零排放,不仅可消除环境污染,而且还可大大节约能源,降低成本。该工业化生产方法,包括:将氯气在稀释后与纯碱于‑20℃‑30℃反应18‑22分钟,生成氧化二氯和固态氯化钠;排出固态氯化钠,并将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应,控制反应体系pH由4.1降至2.6以下时,反应生成氯代异氰尿酸浆液;对所述氯代异氰尿酸浆液进行离心,得到反应循环母液和含水氯代异氰尿酸,将所述含水氯代异氰尿酸进行脱水得到氯代异氰尿酸滤饼,将所述氯代异氰尿酸滤饼干燥,得到氯代异氰尿酸。本发明可用于氯代异氰尿酸的工业化生产中。

  权利要求书

  1.一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法,其特征在于,包括以下步骤:

  将氯气在稀释后与纯碱于-20℃-30℃反应18-22分钟,生成氧化二氯和固态氯化钠;

  排出固态氯化钠,并将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应,控制反应体系pH由4.1降至2.6以下时,反应生成氯代异氰尿酸浆液;

  对所述氯代异氰尿酸浆液进行离心,得到反应循环母液和含水氯代异氰尿酸,将所述含水氯代异氰尿酸进行脱水得到氯代异氰尿酸滤饼,将所述氯代异氰尿酸滤饼干燥,得到氯代异氰尿酸。

  2.根据权利要求1所述的工业化生产方法,其特征在于,将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应具体为:

  生成的氧化二氯先与氰尿酸的浆液中水快速反应生成次氯酸,然后次氯酸再与氰尿酸反应生成氯代异氰尿酸浆液。

  3.根据权利要求2所述的工业化生产方法,其特征在于,所述反应循环母液包括少量的氰尿酸、次氯酸和氯代异氰尿酸。

  4.根据权利要求1所述的工业化生产方法,其特征在于,所述氯代异氰尿酸滤饼中水分含量占10%-20%左右。

  5.根据权利要求1所述的工业化生产方法,其特征在于,利用含水空气对氯气进行稀释。

  6.根据权利要求1所述的工业化生产方法,其特征在于,所述纯碱具有0.3-5.2m2/g的比表面积。

  7.根据权利要求1-6任一项所述的工业化生产方法,其特征在于,所述氯代异氰尿酸为三氯代异氰尿酸、或二氯代异氰尿酸、或二者的组合物。

  说明书

  一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法

  技术领域

  本发明涉及精细化学品生产技术领域,尤其涉及一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法。

  背景技术

  氯代异氰尿酸产品主要包括三氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸钠和二氯异氰尿酸钾,其中三氯异氰尿酸和二氯异氰尿酸钠的生产厂家最多,生产量也最大。它们是一类高效广谱的消毒剂,用途很广。

  目前,氯代异氰尿酸的常规生产工艺是利用氰尿酸、水与烧碱反应生成氰尿酸三钠盐溶液,然后在反应釜中与氯气反应生成氯代异氰尿酸水溶液,经离心脱水,然后将滤饼干燥,得氯代异氰尿酸成品。在该生产过程中会产生大量废水,具体的,每生产1吨氯代异氰尿酸就会产生14吨左右的废水,废水的主要成分为:7-9%的氯化钠、0.4%左右的有效氯、0.4%左右的氰尿酸、部分溶解的二氯异氰尿酸钠,溶液pH值为2-3左右。这些废水因含氮量较高,总氮含量约1600mg/L,不能作为化盐用水回用,并且这些废水中由于含有氰尿酸、二氯异氰尿酸钠、有机氯等组分,且有机碳及氨氮的含量远远超过国家排放标准,因而也不能直接排放,必须进行处理。已有的处理方法包括浓缩蒸发、结晶、分解、吸附等工艺,但投资和运行费用都很高。因此,提供一种能够水零排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法将是本领域所研究的重要课题。

  发明内容

  本发明的目的在于提供一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法,能够使废水零排放,不仅可消除环境污染,而且还可大大节约能源,降低成本。

  本发明提供了一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法,包括以下步骤:

  将氯气在稀释后与纯碱于-20℃-30℃反应18-22分钟,生成氧化二氯和固态氯化钠;

  排出固态氯化钠,并将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应,控制反应体系pH由4.1降至2.6以下时,反应生成氯代异氰尿酸浆液;

  对所述氯代异氰尿酸浆液进行离心,得到反应循环母液和含水氯代异氰尿酸,将所述含水氯代异氰尿酸进行脱水干燥得到氯代异氰尿酸滤饼,将所述氯代异氰尿酸滤饼得到氯代异氰尿酸。

  具体的,将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应具体为:

  生成的氧化二氯先与氰尿酸的浆液中水快速反应生成次氯酸,然后次氯酸再与氰尿酸反应生成氯代异氰尿酸浆液。

  作为优选方案,所述反应循环母液包括少量的氰尿酸、次氯酸和氯代异氰尿酸。

  作为优选方案,所述氯代异氰尿酸滤饼中水分含量占10%-20%左右。

  作为优选方案,利用含水空气对氯气进行稀释。

  作为优选方案,所述纯碱具有0.3-5.2m2/g的比表面积。

  作为可选方案,所述氯代异氰尿酸为三氯代异氰尿酸、或二氯代异氰尿酸、或二者的组合物。

  本发明提供了一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法,相比于现有方法而言,本方法采用具有较大比表面积的纯碱作为原料,使其与氯气在气固反应器中发生反应,生成氧化二氯和固态氯化钠,固态氯化钠可返回纯碱厂作为原料使用,然后将生成的氧化二氯和氰尿酸的浆液反应,生成氯代异氰尿酸。该方法的产物除了所得到的氯代异氰尿酸产品外,剩下的反应循环母液中仅是没有完全反应的原料,完全可以回用于生产中。同时,由于氯代异氰尿酸在脱水后所得到的滤饼中所含有的水分很少,因此可快速被蒸发掉,符合目前国家的产业政策达到生产零排放的要求。此外,在工业生产中,在分离得到产品后,体系只需补充少量的水分就可达到水平衡,反应过程比较平稳,在很少外部能量交换的前提下温升不会超过50℃,因此不需要大的能量变换,可大大节约能源,降低至少约20%的成本。

  具体实施方式

  下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

  本发明一方面的实施例提供了一种无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法,包括以下步骤:

  S1:将氯气在稀释后与纯碱于-20℃-30℃反应18-22分钟,生成氧化二氯和固态氯化钠。

  在本步骤中,以纯碱为原料首先将其与稀释后的氯气进行反应生成氧化二氯和氯化钠,在该步骤中,二者的反应温度为-20℃-30℃,反应时间为18-22分钟,可以理解的是,上述反应温度和反应时间范围内反应均能够生成得到的符合要求的中间产物。值得一提的是,本步骤中生成得到的固态的可直接排出反应容器的氯化钠,而不是溶解在水中还需进一步处理的氯化钠,固态氯化钠不仅可直接返回纯碱厂作为原料使用,还避免了如果是溶解在水中的进一步的繁琐处理步骤。可以理解的是,反应温度还可为-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃等,反应时间还可以为19、20、21分钟等,本领域技术人员可在反应过程中结合上述参数对反应条件进行优化。还需要说明的是,本方法提供的是一种工业化的生产方法,而非小试,整个反应体系处于一个动态平衡过程中,因此,并不具体限定原材料的加入量,只要将反应原料加入,并按照方法中所规定的反应条件进行,即可获得所需要的中间产物。

  S2:排出固态氯化钠,并将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应,控制反应体系pH由4.1降至2.6以下时,反应生成氯代异氰尿酸浆液。

  在本步骤中,在将固态氯化钠排出的同时,生成的氧化二氯被通入到氰尿酸的浆液中进行反应,以反应生成得到氯代异氰尿酸的浆液。在本步骤中,由于氰尿酸在水中的溶解度很低,因此氰尿酸与水所形成的液体为浆液。在生成的氧化二氯通入氰尿酸时,反应体系的pH为4.1,在工业化生产中,为了能够得到所需要的氯代异氰尿酸浆液,关键点在于控制体系的pH,当pH降到2.6以下时,即反应生成了所需的氯代异氰尿酸浆液。如上所述,本方法提供的是一种工业化的生产方法,整个反应体系处于一个动态平衡过程中,因此,在该步骤中,也并不具体限定氧化二氯和氰尿酸的加入量,待氧化二氯通入后,只需控制反应体系的pH值,即可获得所需的氯代异氰尿酸浆液。

  S3:对所述氯代异氰尿酸浆液进行离心,得到反应循环母液和含水氯代异氰尿酸,将所述含水氯代异氰尿酸进行脱水得到氯代异氰尿酸滤饼,将所述氯代异氰尿酸滤饼干燥,得到氯代异氰尿酸。

  在本步骤中,为了获得氯代异氰尿酸产品,仅需对氯代异氰尿酸浆液进行离心即可,分离后得到两部分,一部分为反应循环母液,返回至体系,另一部分为含水氯代异氰尿酸,在将含水氯代异氰尿酸脱水后,由于滤饼中的含水量较少,因此可快速被干燥得到氯代异氰尿酸产品。可以理解的是,可以采用气流干燥的方式对其进行干燥。

  具体反应方程式如下:

  2CL2+2Na2CO3+H2O=CL2O+2NaHCO3+NaCL

  2CL2+NaHCO3=CL2O+2CO2+H2O+NaCL

  CL2O+H2O+H3C3N3O3=C3N3O3HCL2+2H2O

  3CL2O+H2O+2H3C3N3O3=2C3N3O3CL3+4H2O

  由上述反应可知,在一优选实施例中,氯代异氰尿酸产品可包括三氯代异氰尿酸、或二氯代异氰尿酸、或二者的组合物。二氯代异氰尿酸和三氯代异氰尿酸的区别在于有效氯的数量不同,三氯代异氰尿酸为在二氯代异氰尿酸的基础上进一步氯代得到的,本领域技术人员可根据实际需要通过把控反应进行的节点来获得相应的氯代异氰尿酸产品。

  在一具体实施例中,具体说明了氧化二氯与氰尿酸浆液的反应过程,其中氧化二氯会先和氰尿酸的浆液中水快速反应生成次氯酸,然后由次氯酸与氰尿酸反应生成氯代异氰尿酸,而非由氧化二氯与氰尿酸直接反应生成氯代异氰尿酸。

  在一优选实施例中,所述反应循环母液包括少量的氰尿酸、次氯酸和氯代异氰尿酸。在本实施例中,反应循环母液中所包含的物质均为未反应完全的原料,其中,反应循环母液中的氯代异氰尿酸大约占1%左右,这主要是由于氯代异氰尿酸产品在析出后还会有少量残留在母液中,这样使得反应循环母液可直接返回至反应体系,而无需其他额外的处理步骤,符合目前国家的产业政策达到生产零排放的要求。

  在一优选实施例中,所述氯代异氰尿酸滤饼中的水分含量占10%-20%左右。在本实施例中,含水氯代异氰尿酸在脱水后所得到的滤饼中的水分含量很少,大约仅有10%-20%左右,这也就意味着反应后从体系中带走的水的含量很少,使得体系只需补充少量的水分就可达到水平衡,因而不需要大的能量变换,从而可大大节约能源,降低成本。此外,由于滤饼中含水量较少,这样还有助于产品的快速干燥,从而可快速处理得到产品,避免中间增加额外的冗余步骤。

  在一优选实施例中,利用含水空气对氯气进行稀释。在本实施例中,选用含水空气对氯气进行稀释主要是由于氯气不适宜直接用水进行稀释,这样氯气会和水反应产生次氯酸,从而会反应容器产生较大的腐蚀性。可以理解的是,空气中的水含量是很少的,利用空气中的水分来稀释氯气,这样有助于引发氯气与纯碱之间气固反应的发生。

  在一优选实施例中,所述纯碱具有0.3-5.2m2/g的比表面积。在本实施例中,所使用的原料纯碱具有较大的比表面积,比表面积越大越有助于与氯气结合发生高效的气固反应。可以理解的是,上述范围内的纯碱比表面积均有利于反应的发生以制备得到所需的氯代异氰尿酸,其比表面积还可为0.5m2/g、1m2/g、1.5m2/g、2m2/g、2.5m2/g、3m2/g、3.5m2/g、4m2/g、4.5m2/g、5m2/g等,本领域技术人员可根据实际反应条件在上述范围内进行选用适合比表面积的纯碱。

  为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的无废水排放的氯代异氰尿酸的工业化生产方法,下面将结合具体实施例进行详细描述。

  实施例1

  将氯气在空气稀释后与纯碱于-20℃反应22分钟,生成氧化二氯和固态氯化钠;排出固态氯化钠,将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应,控制反应体系pH由4.1降至2.6以下时,反应生成氯代异氰尿酸浆液;对氯代异氰尿酸浆液进行离心,得到反应循环母液和含水氯代异氰尿酸,将反应循环母液经由管道返回至氰尿酸浆液中,将含水氯代异氰尿酸进行脱水得到氯代异氰尿酸滤饼,将所述氯代异氰尿酸滤饼干燥,得到氯代异氰尿酸1。该氯代异氰尿酸1中有效氯的含量为90.3%,其1%水溶液的pH值为2.71。

  实施例2

  将氯气在空气稀释后与纯碱于15℃反应20分钟,生成氧化二氯和固态氯化钠;排出固态氯化钠,将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应,控制反应体系pH由4.1降至2.6以下时,反应生成氯代异氰尿酸浆液;对氯代异氰尿酸浆液进行离心,得到反应循环母液和含水氯代异氰尿酸,将反应循环母液经由管道返回至氰尿酸浆液中,将含水氯代异氰尿酸进行脱水得到氯代异氰尿酸滤饼,将所述氯代异氰尿酸滤饼干燥,得到氯代异氰尿酸2。该氯代异氰尿酸2中有效氯的含量为90.7%,其1%水溶液的pH值为2.70。

  实施例3

  将氯气在空气稀释后与纯碱于30℃反应18分钟,生成氧化二氯和固态氯化钠;排出固态氯化钠,将生成的氧化二氯通入氰尿酸的浆液中进行反应,控制反应体系pH由4.1降至2.6以下时,反应生成氯代异氰尿酸浆液;对氯代异氰尿酸浆液进行离心,得到反应循环母液和含水氯代异氰尿酸,将反应循环母液经由管道返回至氰尿酸浆液中,将含水氯代异氰尿酸进行脱水得到氯代异氰尿酸滤饼,将所述氯代异氰尿酸滤饼干燥,得到氯代异氰尿酸3。该氯代异氰尿酸3中有效氯的含量为89.8%,其1%水溶液的pH值为2.78。

  由实施例1-3可知,所得到的氯代异氰尿酸的有效氯含量均大于89.5%,其1%水溶液的pH值均在2.6-3.3范围之间,均符合行业标准。由此可见,本发明实施例所提供的方法可有效用于氯代异氰尿酸的工业化生产中。