СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЦИАНАМИДА КАЛЬЦИЯ Российский патент 1998 года по МПК C01C3/18 

Изобретение относится к способам получения цианамида кальция.

Известен способ получения цианамида кальция, включающий нагревание смеси карбамида с окисью или гидроокисью кальция (мольное соотношение 3 : 1) до 300^oC, выдерживание при этой температуре и последующее прокаливание полученного продукта в атмосфере азота при 700^oC [1]. В этом способе исходная смесь в процессе ее нагревания в сосуде образует при плавлении карбамида подвижную суспензию, которая по мере протекания реакции постепенно густеет и превращается в твердую монолитную массу, которую по окончании реакции охлаждают, измельчают и подвергают прокаливанию. Указанные превращения реакционных продуктов предопределяют периодический характер первой стадии процесса.

Наиболее близким к предложенному является способ непрерывного получения цианамида кальция, включающий нагревание смеси карбамида с окисью или гидроокисью кальция (мольное соотношение 3 : 1) при 140 - 230^oC, гранулирование полученного пастообразного продукта, нагревание гранул при 300 - 400^oC и последующее прокаливание полученного продукта в атмосфере азота [2]. В этом способе непрерывность процесса достигается за счет значительного усложнения его аппаратурного оформления: для получения промежуточного продукта, подвергаемого прокаливанию, необходимо применение по крайней мере трех аппаратов - смесителя, гранулятора-экструдера и аппарата для нагревания гранул в кипящем слое. Все эти аппараты достаточно сложны и характеризуются высоким энергопотреблением не только для покрытия эндотермичности процесса, но и для выполнения механической работы. Особо сложным в эксплуатации оказывается гранулятор-экструдер в силу узкого интервала технологических параметров (температура, время пребывания), определяющих пластичность реакционной массы, при которых может осуществляться экструзия. Отклонение от этих параметров приводит либо к полной непроточности гранулятора за счет кристаллизации, либо к непригодности реакционной массы для дальнейшей переработки.

Для упрощения аппаратурного оформления предложен способ непрерывного получения цианамида кальция, включающий нагревание смеси карбамида с окисью или гидроокисью кальция при 180 - 300^oC и последующее прокаливание полученного продукта в атмосфере азота, причем в этом способ смесь карбамида с окисью или гидроокисью кальция распределяют тонком слоем по внутренней поверхности обогреваемого цилиндра и приводит этот слой одновременно во вращательное и поступательное движение.

Оказалось, что при проведении взаимодействия карбамида с окисью или гидроокисью кальция в указанных условиях удается сохранить транспортабельность реакционной смеси, несмотря на описанные выше превращения, протекающие в процессе реакции.

Для осуществления этого способа пригодны различные известные обогреваемые цилиндрические аппараты с внутренними вращающимися перемешивающими устройствами. Эти аппараты должны удовлетворять следующим требованиям: перемешивающее устройство должно быть достаточно быстроходным и иметь элементы, достаточно близко расположенные к стенкам аппарата, чтобы обеспечить распределение смеси по стенкам в виде тонкого слоя; конструкция аппарата и/или перемешивающего устройства должна обеспечивать поступательное движение реакционной смеси вдоль оси аппарата, например, за счет винтовых элементов перемеривающего устройства, или за счет наклона аппарата, или просто за счет обеспечения свободного выхода реакционной смеси из аппарата при некотором подпоре исходных веществ на входе.

Осуществление процесса по предложенному способу позволяет завершать взаимодействие карбамида с окисью или гидроокисью кальция при более низких температурах - 180 - 300^oC вместо 300 - 400^oC по известному способу [2].

Кроме того, проведение процесса при более низкой температуре снижает интенсивность протекания побочных реакций - гидролиз карбамида реакционной водой с образованием аммиака и двуокиси углерода, образование карбоната кальция, сублимация карбамида. Благодаря этому процесс по предложенному способу можно проводить при более низких, чем в известном способе, мольных соотношениях между карбамидом и окисью или гидроокисью кальция, например, 2,2 : 1.

Пример 1. В цилиндрический реактор с внешним обогревом и перемешивающим устройством, обеспечивающим равномерное распределение реагентов и продуктов реакции по стенкам тонким слоем, и их транспортировку по всей длине аппарата из зоны загрузки в зону выгрузки, подают смесь 60 кг/ч CO(NH₂)₂ и 18,7 кг/ч CaO (молярное отношение 3 : 1). Температура в реакторе 2002. Полученный в реакторе продукт (40,5 кг/ч_) направляют в реактор с кипящим слоем, где при температуре 760^oC получают готовый продукт в количестве 25,6 кг/ч. Содержание цианамидного азота 32,1%. Расход карбамида 7,3 кг на 1 кг цианамидного азота.

Пример 2. В реактор, описанный в примере 1, подают смесь 55,3 кг/ч CO(NH₂)₂ и 23,4 кг/ч CaO (молярное отношение 2,2 : 1). Продукт, полученный при температуре 180^oC, в количестве 50,4 кг/ч направляют в реактор с кипящим слоем, где при температуре 760^oC получают готовый продукт в количестве 31,5 кг/ч. Содержание цианамидного азота 31,5%. Расход карбамида 5,7 кг на 1 кг цианамидного азота.

Пример 3. В реактор, описанный в примере 1, подают смесь 89,6 кг/ч CO(NH₂)₂ и 37,8 кг/ч CaO (молярное отношение 2,2 : 1). Продукт, полученный при температуре 300^oC в количестве 79,8 кг/ч направляют в реактор с кипящим слоем, где при температуре 760^oC получают 50,1 кг/ч готового продукта с содержанием цианамидного азота 29,6%. Расход карбамида 6,1 кг на 1 кг цианамидного азота.

Пример 4 (по прототипу). В смеситель подают смесь 217 кг/ч CO(NH₂)₂ и 68 кг/ч CaO (молярное отношение 3 : 1). Время пребывания реагирующей смеси в смесителе 45 мин, температура 1602. Образующую суспензию (242 кг/ч) направляют в экструдер, где при 205^oC и времени пребывания ≈4 мин образуется пастообразный продукт (230 кг/ч), который формируют в виде гранул цилиндрической формы и подают в аппарат с кипящим слоем. Полученный в аппарате при температуре 390^oC продукт в количестве 157 кг/ч в виде гранул пересыпают в следующий аппарат с кипящим слоем, где при 760^oC получают готовый продукт в количестве 102 кг/ч. Содержание цианамидного азота в готовом продукте 32,4%. Расход карбамида 6,57 кг на CO(NH₂)₂ на 1 кг цианамидного азота.

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения цианамида кальция. Смесь карбамида с окисью или гидроокисью кальция распределяют тонким слоем по внутренней поверхности обогреваемого при 180 - 300^oС цилиндра и проводят этот слой одновременно во вращательное и поступательное движение. Получаемый продукт прокаливают в атмосфере азота. Изобретение позволяет упростить процесс.

Способ непрерывного получения цианамида кальция, включающий нагревание смеси карбамида с окисью или гидроокисью кальция с последующим прокаливанием продукта в атмосфере азота, отличающийся тем, что нагревание ведут до 180 - 300^oС, при этом реакционную смесь распределяют тонким слоем по внутренней поверхности обогреваемого цилиндра и приводят этот слой одновременно во вращательное и поступательное движение.