一种催化水解三聚氰胺、三聚氰酸及三聚氰胺OAT废渣的方法

摘要

本发明涉及一种水解三聚氰胺、三聚氰酸和三聚氰胺OAT废渣的方法，采用氧化镁或氢氧化镁为催化剂，在密闭的压力容器中，自带压力下水解，温度为180℃~240℃，可将三聚氰胺、三聚氰酸或三聚氰胺OAT废渣分解为氨和二氧化碳，氨和二氧化碳可作为合成尿素的原料气加以回收利用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化水解三聚氰胺、三聚氰酸及三聚氰胺OAT废渣的方法，属环境保护和循环经济领域的新型技术。

背景技术

在三聚氰胺作为一种重要的化工中间体，在各个行业中均得到广泛应用。全球对三聚氰胺的需求量每年都在不断增长，但在高压法生产三聚氰胺的工艺中，不可避免的会产生大量的三聚氰胺OAT废渣，其主要成分为三聚氰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸，以及一些多聚物。三聚氰胺OAT废渣的主要成分均含有三嗪环，一般情况下极其稳定，难以被一般的物理或化学方法降解。三聚氰胺OAT废渣的产生，降低了化学资源利用率，造成了原料的极大浪费，废渣的不断累积，对环境产生现实和潜在的影响。

目前，对三聚氰胺OAT废渣的回收利用研究主要在以下几个方面，一是采用物理或化学的方法直接分离四种组分以回收各组分，专利[WO: 0136397 A1]中利用调节溶液pH值，将三聚氰胺从OAT中分离出来，但使用的酸碱会造成二次污染，且仅回收了OAT中的三聚氰胺，其它组分无法利用；斋藤真一利用组分升华点不同分离OAT中的三聚氰胺、三聚氰酸一酞胺、三聚氰酸二酞胺和三聚氰酸，但能耗较高，处理量小 [Saito S. Sublimatographic analysis; Sublimatographic separation of melamine, ammerine, ammeride and cyanuric acid[J]. Japan analyst, 1978, 27: 321-325.]。二是利用三聚氰胺OAT废渣制备其他产品，Lahalih利用三聚氰胺OAT废渣来制备磺化氨基树脂，但由于OAT成分复杂，该法制备出的树脂存在有效成分低，生产工艺复杂，废渣利用率不高等缺点[Lahalih SM, Absihalabi M. Recovery of solids from melamine waste effluents and their conversion to useful products[J]. Ind Eng Chem Res. 1989,28(4):500-504]; Lunzer等、Mason等、任保增等采用无机酸或添加酸式盐的方法水解OAT制备三聚氰酸，但三聚氰胺OAT组成较为复杂，难以保证产品质量的稳定，且容易造成二次污染[EP:0124710,1984；US:4963674.1990；任保增,雒廷亮,李晨等.用三聚氰胺生产中排放的固体废物制备三聚氰酸环境[J].环境工程,2003,21(4):4-44]；三是目前工业上采用高温高压水解法，在温度为285℃，压力为8.5MPa下直接将其水解成氨和二氧化碳，水解产生氨和二氧化碳作为尿素生产原料，可实现原料的循环利用，但该种方法水解温度过高，导致水解能耗大和对设备要求高，限制了在工业中的推广和应用。因此，本发明使用氧化镁或氢氧化镁作为催化剂，降低水解反应温度，对于降低能耗和设备投资，从而有效处理三聚氰胺OAT具有重要的使用价值。

发明内容

本发明涉及一种催化水解三聚氰胺、三聚氰酸及三聚氰胺OAT废渣的方法，与现有工业处理技术相比，本发明的有益效果是实现了较低温度下三聚氰胺OAT废渣的回收和利用，降低了水解能耗。具体的技术方案如下：

将含有三聚氰胺、三聚氰酸及三聚氰胺OAT废渣的溶液或悬浮液置于高压反应釜中，保持一定的液固比，在180 ~ 240℃下，使用氧化镁或氢氧化镁作催化剂，系统自带压力下连续搅拌反应1 ~ 8 h，即可将三聚氰胺OAT废渣水解为氨和二氧化碳等小分子。

催化水解的条件为三聚氰胺、三聚氰酸及三聚氰胺OAT废渣浓度为0.05g/L ~ 20g/L，加入的氧化镁或氢氧化镁催化剂的质量比为0.1% ~10%，反应温度为180 ~ 240 ℃，反应时间为1 ~ 8 h。

本发明所述的一种水解三聚氰胺、三聚氰酸和三聚氰胺OAT废渣的方法，所用的水解原理为：三聚氰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺在氧化镁或氢氧化镁的催化作用下，其三嗪环上的氨基逐渐被羟基所取代，最后生成三聚氰酸，三聚氰酸再进一步水解为氨和二氧化碳。其反应过程见附图1。

附图说明

图1是三聚氰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸在氧化镁或氢氧化镁的催化作用下逐步水解为氨和二氧化碳的水解路径图。

具体实施方式

为更好的对本发明进行说明，列举实施例如下：

实施例1

三聚氰胺初始浓度为0.67g/L，加入氧化镁的质量比为3.8%，反应温度为185℃，反应时间为8小时，对反应后溶液进行检测，三聚氰胺的降解率为92.3%，氨和二氧化碳率的收率为90.8%。

实施例2

三聚氰胺初始浓度为1.8g/L，加入氢氧化镁的质量比为8.5%，反应温度为220℃，反应时间为3小时，对反应后溶液进行检测，三聚氰胺的降解率为99.6%，氨和二氧化碳的收率为95.5%。

实施例3

三聚氰酸初始浓度为0.67g/L，加入氧化镁的质量比为3.7%，反应温度为200℃，反应时间为2小时，对反应后溶液进行检测，三聚氰酸的降解率为97.8%。氨和二氧化碳的收率为93.6%。

实施例4

三聚氰酸初始浓度为0.67g/L，加入氢氧化镁的质量比为1.0%，反应温度为185℃，反应时间为4小时，对反应后溶液进行检测，三聚氰酸的降解率为94.2%。氨和二氧化碳的收率为90.4%。

实施例5

三聚氰胺OAT废渣初始浓度为16.67g/L，加入氧化镁的质量比为4.9%，反应温度为220℃，反应时间为4小时，对反应后溶液进行检测，三聚氰胺OAT废渣的降解率为97.2%，氨和二氧化碳的收率为92.7%。

实施例6

三聚氰胺OAT废渣初始浓度为10.01g/L，加入氢氧化镁的质量比为5.2%，反应温度为220℃，反应时间为3小时，对反应后溶液进行检测，三聚氰胺OAT废渣的降解率为93.6%，氨和二氧化碳的收率为91.3%。

实施例7

三聚氰胺OAT废渣初始浓度为20.00g/L，加入氢氧化镁的质量比为7.9%，反应温度为180℃，反应时间为8小时，对反应后溶液进行检测，三聚氰胺OAT废渣的降解率为97.6%，氨和二氧化碳的收率为94.2%。