第一步:氰尿酸(CA)合成氰尿酸的生产主要采用尿素热裂解脱氨法。反应式为:
根据热裂解方法不同,又分为固相法和液相法。固相法是热解炉中尿素在200~300℃下熔融状态进行脱氨缩合,得含量80%~90%,的粗氰尿酸,将粗氰尿酸粉碎后加入硫酸,使副产物氰尿酰胺重新转化为氰尿酸,再经过滤、水洗、干燥等得到纯度大于98%的氰尿酸。该法优点是投资小,技术成熟,但副产物回收较复杂。液相法是将尿素溶解在溶剂(如硝铵,环丁砜,N-甲基吡咯烷酮)中,再进行高温脱氨反应,该法的关键是高沸点溶剂的选择和回收利用。液相法在国外较成熟,国内生产开发过程中最大难题是产品纯度低。
第二步:碱溶
第三步:氯化
该法工艺简单,但由于CA氯化制备TCCA过程中,CA中含有较多的副产二缩脲、三缩脲、氰尿酰胺及未反应的原料尿素,与氯气反应生成NCl3,CA在碱性溶液中易生成NCl3,TCCA产品在受热或碱性条件下也会分解生成NCl3,而通氯反应在密闭容器中进行,众所周知,NCl3,积累极易发生爆炸。
孟山都法是将钠盐溶液与过量10%~15CA,的氯气连续混合,并强力搅拌,赶排NCl3,PH值控制在3.0~4.5,以CA计,TCCA产率为80%~90%。
FMC法为二步氯化法。CA的三钠盐溶液在pH=12,温度5~40℃下,用过量氯气进行预氯化,部分氯化的产品再在pH=1.5~ 3.5和温度5~20℃下用未耗掉的氯气进行最终氯化。将CA三钠盐溶液两段氯化,据称可使副反应减少到最低程度,以CA计,TCCA产率达到85%~90%。
BASF法是将溶于NaCl溶液中的三钠盐与氯气反应,氯化到pH=3~6,加入部分碱和氯气,使pH值达到2.5~5.0。据称将CA的三钠盐溶于NaCl溶液中与氯气反应,可避免NCl3,生成,且可获得98%的产率,产品纯度大于99%。
另外,采用NaCO3、CA在pH=8~ll,温度20~30℃下两步连续氯化法,反应中生成的C0:在氯化中起搅拌作用,避免了产物的分解及副产物产生。采用惰性气体吹扫NCl3,严格控制工艺条件,提高自动化程度,加强监控手段,是避免NCl3积聚的有效方法,在先进国家大规模生产中用pH计和色谱联合控制NCl3浓度。 将氰尿酸配制成浆液,用预制的氯化剂(如Cl20、HOCl、Na0Cl等),在一定pH下氯化。反应式为:
同样,为避免产生NCl3,一方面对CA中间体进行精制,使杂质含量降至3%以下,一方面严格控制工艺条件,控制pH为3~4之间,氯化温度20~25℃之间。该法为液液相反应,在保证进口有一定量的空气导入时,氯化反应器设抽排气系统,使产生的微量NCl3及时排出。该法反应迅速,不污染环境。缺点是次氯酸不稳定,导致产品收率降低。
另外,CA与预制的Cl20在200℃以下反应后可制得无NCl3干产品,不必分离干燥。 二氯异氰尿酸钠是氯代异氰尿酸系列产品之一,在SDC和TAAC联合生产中将氰尿酸与次氯酸钠溶液20~25℃下反应生成SDC,再将其深度氯化生成TCCA。反应式为:
该工艺中也不可避免有NCl3产生。在国外,对TCCA生产工艺进一步完善,如加入表面活性剂,改善CA在反应溶液中的分散,从而制得质量更均匀的产品;加入润湿剂、防沫剂,以控制颗粒度,使产品易过滤、干燥,产品剂型也从单纯的剂型粉剂发展到棒状、粒状等多剂型等等。
三氯异氰尿酸(TCCA)是氯代异氰尿酸类产品的重要品种之一,它是新一代高效漂白剂、氯化剂和消毒剂,具有杀菌和漂白力高、储运稳定、使片安伞、在水中释放有效氯时间长等特点 。