[發(fā)明專利]一種熱解三聚氰酸得到異氰酸的制備裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811514577.9
• 申請(qǐng)日: 2018-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN109368662A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周松;張榮沛;張晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C01C3/14
• 分類號(hào): C01C3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種熱解三聚氰酸得到異氰酸的制備裝置及方法，涉及大氣及海洋環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域；所述裝置包括支架1、加熱電爐2、第一連接法蘭3、反應(yīng)器4、第二連接法蘭5、第一溫度控制器6、第二溫度控制器7、流量計(jì)8、控制單元9及管路；首先打開第一連接法蘭3，將藥品放進(jìn)反應(yīng)器4的藥品預(yù)熱區(qū)；然后通過加熱電爐2將非藥品預(yù)熱區(qū)預(yù)熱，待溫度穩(wěn)定后，通入氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)器4，2分鐘后開啟第二級(jí)加熱，將加熱區(qū)加熱到400℃，使反應(yīng)物完全反應(yīng)；本發(fā)明使用加熱三聚氰酸制備異氰酸，反應(yīng)效率高，無需采用尿素；采用開式電爐加熱系統(tǒng)，不受內(nèi)部加熱時(shí)可能遇到的種種限制，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易安全制備異氰酸的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣及海洋環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱解三聚氰酸得到異氰酸的制備裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著船舶運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，船舶柴油機(jī)的排氣對(duì)大氣環(huán)境污染日益加劇。氮氧化物是船用柴油機(jī)主要排放污染物之一，對(duì)人體的心肌和肺有很強(qiáng)的毒害作用，也是在地面附近形成光化學(xué)煙霧和酸雨的重要因素。氮氧化物進(jìn)入大氣層中也會(huì)破壞臭氧層，給地球環(huán)境造成危害。國際海事組織(IMO)要求2016年1月1日以后建造的船用發(fā)動(dòng)機(jī)在氮氧化物排放控制區(qū)內(nèi)航行必須滿足TierⅢ排放標(biāo)準(zhǔn)。

減少船用柴油機(jī)NOx排放主要有兩種途徑，第一種途徑是機(jī)內(nèi)凈化方法；第二種途徑是機(jī)外凈化措施(即排放后處理)。機(jī)外凈化方法主要包括選擇性催化還原法SCR、選擇性非催化還原法SNCR和非選擇性催化還原法NSCR等。在船舶柴油機(jī)所有排放控制措施中，目前國內(nèi)外公認(rèn)減少NOx效果最好的是SCR方法，采用此法可減少90％以上的NOx排放，理論上可以滿足任意嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

作為后處理裝置，SCR催化系統(tǒng)安裝于柴油機(jī)的排氣系統(tǒng)中。柴油機(jī)工作時(shí)，在SCR催化劑的上游，噴入尿素溶液(30％-40％，質(zhì)量比)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的溫度較高，尿素溶液得以蒸發(fā)，并發(fā)生熱解和水解反應(yīng)，最終產(chǎn)生NH3和CO2。在反應(yīng)中，異氰酸(HNCO)是一項(xiàng)重要的過程產(chǎn)物，整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程如下。

尿素的熱解反應(yīng):

(NH2)2CO→NH3+HNCO

異氰酸(HNCO)的水解反應(yīng):

HNCO+H2O→NH3+CO2

HNCO在尿素生成NH3過程中起很重要的作用，對(duì)異氰酸進(jìn)行單獨(dú)研究對(duì)于改善SCR系統(tǒng)性能是很有必要的。本發(fā)明著眼于異氰酸的制備，發(fā)明了利用熱解三聚氰酸制備異氰酸的方法和設(shè)備。

現(xiàn)有技術(shù)中，利用熱解三聚氰酸制備HNCO并進(jìn)行研究的技術(shù)比較少，相近的技術(shù)有：

專利號(hào)為200710092607.7中國發(fā)明專利公開了一種熱解尿素制氨的制備方法工藝，包括以下步驟：(1)設(shè)置尿素顆粒儲(chǔ)存及溶解系統(tǒng)；(2)設(shè)置尿素溶液儲(chǔ)存系統(tǒng)；(3)設(shè)置尿素?zé)峤庀到y(tǒng)；(4)設(shè)置廢液處置系統(tǒng)；(5)連通整個(gè)工藝中的所有系統(tǒng)；(6)尿素顆粒的儲(chǔ)存與溶解；(7)尿素分解產(chǎn)氨；(8)廢液處理。此發(fā)明雖然有制氨成本低、對(duì)壓力要求低等優(yōu)點(diǎn)，但該裝置需要具備溶解系統(tǒng)對(duì)尿素顆粒進(jìn)行溶解，操作較為復(fù)雜，而且需要對(duì)廢液進(jìn)行處理。

專利號(hào)為201210272571.1中國發(fā)明專利公開了一種催化尿素?zé)峤膺^程中產(chǎn)生的異氰酸水解制氨的催化劑及其制備方法。該發(fā)明的催化劑比表面積大，在高溫下性能穩(wěn)定，具有更高的催化活性，由載體和載體上的活性成分主劑和摻雜組分助劑組成。但是反應(yīng)速度過快，不易控制；而且使用尿素進(jìn)行熱解制氨，容易帶進(jìn)雜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱解三聚氰酸得到異氰酸的制備裝置及方法。