雙氰胺是一 種重要化學(xué)原料，可用于生產(chǎn)合成材料、膠粘劑、泡沫塑料和紙張強(qiáng)化劑等。它在醫(yī)藥、炸藥、染料、農(nóng)化、紡織、塑料、生物技術(shù)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用 。雙氰胺的生產(chǎn)工藝按照原料路徑來劃分有石灰氮法，尿素法，三聚氰胺法、氫氰酸法、氨法。 過去雙氰胺主要生產(chǎn)工藝為石灰氮法 ，近年來，有較大進(jìn)展的有三聚氰胺法和尿素法。 隨著環(huán)境保護(hù)呼聲越來越高、安全監(jiān)管的強(qiáng)化，雙氰胺新的生產(chǎn)工藝開發(fā)，越來越受到業(yè)界重視。 

石灰氮法

石灰氮法是以石灰氮為原料生產(chǎn)雙氰胺的方法。 石灰氮法作為成熟、經(jīng)典的雙氰胺生產(chǎn)工藝， 基 本 原 則 流 程 都 相 似， 電 石——氮 化——水 解——脫 鈣——結(jié)晶——過濾——干燥——產(chǎn)品 。 該工藝核心的問題在于石灰氮由電石氮化獲得，電石生產(chǎn)及其氮化是三高。

工藝缺陷：能耗高，環(huán)境污染排放量高，安全風(fēng)險(xiǎn)高 。 報(bào)道顯示目 前較好的電石生產(chǎn)工藝能耗在3000 kWh/t，一些能耗較高的企業(yè)可達(dá) 3300 kWh/t。 且部分采用內(nèi)燃電石爐的企業(yè)每生產(chǎn)一 噸電石要比閉式電石爐多耗費(fèi)160 kg 標(biāo)準(zhǔn)煤，需要排 600 kg 以 上的二氧化碳 。

 三聚氰胺法

雙氰胺早期用途之一是用于三聚氰胺的生產(chǎn)。該反應(yīng)是一個(gè)可逆的反應(yīng)過程，可從三聚氰胺為原料出發(fā)生產(chǎn)雙氰胺。 隨著尿素法三聚氰胺技術(shù)的發(fā)展、成熟，三聚氰胺行業(yè)不再采用雙氰胺為原料的工藝路線。相反，因三聚氰胺規(guī)?；a(chǎn)能力的形成，成本大幅下降，使得以三聚氰胺為原料生產(chǎn)雙氰胺變得具有可行性 。

工藝缺陷：能耗高、操作困難。尿素在近 400 ℃溫度反應(yīng)首先生產(chǎn)三聚氰胺，再以此為基礎(chǔ)來生產(chǎn)雙氰胺，工藝過程本身能耗比較高。其次三聚氰胺是一種加熱可直接升華為氣體的固體粉末，不存在液相，或者說液相存在時(shí)間極為短暫，且升華所需的氣化溫度超過 300℃ ，氣化溫度很高，這一特點(diǎn)使得以三聚氰胺作為原料的加料過程，常壓條件下想要穩(wěn)定操作控制很有難度，加壓工況條件下要實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定操作更為困難。

尿素法

尿素法是指以尿素為原料直接生產(chǎn)雙氰胺的工藝方法，按壓力還可分為常壓法和加壓法。 以煤、天然氣為原料的尿素生產(chǎn)技術(shù)非常成熟，尿素近年實(shí)際產(chǎn)能約 6000萬 t/a，采用尿素法具有較好的原料來源優(yōu)勢(shì)。 從反應(yīng)原理上尿素分子脫掉一 分子水剛好是氰胺，氰胺二聚即可得到雙氰胺。

常壓法

常壓法指尿素生成氰胺反應(yīng)是在常壓條件下進(jìn)行的反應(yīng)。 因尿素生成氰胺反應(yīng)過程伴隨著氨、二氧化碳的釋放，理論上壓力低有利于反應(yīng)平衡向產(chǎn)物生成側(cè)移動(dòng)。

工藝過程：在氨氣氛下，以尿素為原料，改性硅鋁分子篩催化劑，加熱分解脫水制備氰胺，反應(yīng)溫度控制在 400～ 550 ℃ ，反應(yīng)停留時(shí)間選擇 1.5ｈ，反應(yīng)壓力選擇在常壓條件下進(jìn)行。 從給出的數(shù)據(jù)來看，該工藝在500℃ 時(shí)，尿素轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.1％的最佳值，在 550 ℃ 時(shí)，氨氣流量增加后， 單氰胺的選擇性達(dá)到了 45.3％，雙氰胺的選擇性達(dá)到了 13.4％， 三聚氰胺的選擇性 9.5％；該工藝的好處在于工藝方法簡(jiǎn)單，原料充足，安全性、環(huán)保性突出。 原則流程如圖 １ 所示。

加壓法

尿素加壓法工藝指尿素?zé)峤夥磻?yīng)生產(chǎn)氰胺是在高于常壓 的條件下進(jìn)行的反應(yīng)。工藝過程為：融熔尿素液體首先進(jìn)入尿素洗滌塔對(duì)循環(huán)的工藝氣 體洗滌后，進(jìn)入裂解反應(yīng)器在高溫和催化劑的作用下裂解得到 單氰胺氣體；將含有細(xì)微的破碎催化劑粉塵等固體雜質(zhì)的單氰 胺氣體經(jīng)過濾后，工藝氣流中的單氰胺在聚合反應(yīng)器中聚合得 到雙氰胺氣體；將雙氰胺氣體中含有的副產(chǎn)固體雜質(zhì)經(jīng)過濾 后，進(jìn)入通有低溫工藝氣的結(jié)晶器中冷卻結(jié)晶，在捕集器中收 集得到雙氰胺產(chǎn)品。 工藝氣體一部分經(jīng)冷氣壓縮機(jī)進(jìn)入尿素 洗滌塔進(jìn)行處理后，大部分循環(huán)回系統(tǒng)，少部分工藝氣體作為 尾氣排放；工藝氣體一部分作為載氣，經(jīng)載氣壓縮機(jī)進(jìn)入裂解反應(yīng)器作為催化劑與反應(yīng)物料流化的動(dòng)力流及熱量輸入的載體。示意圖流程圖如圖 ２ 所示。

該工藝干法氰胺聚合、冷卻結(jié)晶得到的雙氰胺固體，產(chǎn)品 質(zhì)量及純度高，工藝流程簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，原料利用率高，同時(shí)副產(chǎn)蒸汽，能耗低，節(jié)省成本 。 相對(duì)于常壓法，在 0.2～ 0.5 ＭＰａ 較低加壓條件下，對(duì)反應(yīng)過 程的平衡抑制并不明顯，對(duì)于氣體循環(huán)的工藝過程，相反還可以提升壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)的效率，減小設(shè)備的體積，從而大幅減少設(shè)備的投資。

尿素法尾氣的處理

尿素法生產(chǎn)雙氰胺工藝尾氣中主要是氨和二氧化碳，可能會(huì)存在一氧化碳、甲烷、氫氣、氮?dú)?、甲醇、氰酸、三聚氰酸、三聚氰胺一酰胺、三聚氰酸二酰胺以及未被分離完全的雙氰胺、三聚氰胺，盡管這些組分可能是少微量的，仍要得到足夠 的重視。尾氣組分的復(fù)雜性帶來了尾氣處理利用的難度，氨和二氧化碳需要得到合理地利用，直接返回尿素系統(tǒng)需要引起充分的重視。 氨和二氧化碳在較低溫度下易生成氨基甲酸銨；氫、一 氧化碳、氮?dú)?、甲烷、甲醇回系統(tǒng)對(duì)壓縮與吸收均會(huì)帶來影響； 氰酸、氰尿酸存在對(duì)系統(tǒng)有潛在的腐蝕性問題。 因此，推薦小分子有機(jī)物分解技術(shù)與氨碳分離技術(shù)相接合進(jìn)行處理。 將具有危害性的物質(zhì)進(jìn)行先分解掉，再經(jīng)氨碳分離把氨和二氧化碳 分開并得到提純，再進(jìn)一步利用或返回系統(tǒng)，將不再會(huì)對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成影響。

參考文獻(xiàn)

[1]李剛,唐印.雙氰胺及其尿素法工藝探討[J].山東化工,2024,53(10):92-94.DOI:10.19319/j.cnki.issn.1008-021x.2024.10.059.