雙氰胺是一 種重要化學原料，可用于生產合成材料、膠粘劑、泡沫塑料和紙張強化劑等。它在醫(yī)藥、炸藥、染料、農化、紡織、塑料、生物技術領域有廣泛應用 。雙氰胺的生產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工藝為石灰氮法 ，近年來，有較大進展的有三聚氰胺法和尿素法。 隨著環(huán)境保護呼聲越來越高、安全監(jiān)管的強化，雙氰胺新的生產工藝開發(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雙氰胺的方法。 石灰氮法作為成熟、經典的雙氰胺生產工藝， 基 本 原 則 流 程 都 相 似， 電 石——氮 化——水 解——脫 鈣——結晶——過濾——干燥——產品 。 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，安全風險高 。 報道顯示目 前較好的電石生產工藝能耗在3000 kWh/t，一些能耗較高的企業(yè)可達 3300 kWh/t。 且部分采用內燃電石爐的企業(yè)每生產一 噸電石要比閉式電石爐多耗費160 kg 標準煤，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。該反應是一個可逆的反應過程，可從三聚氰胺為原料出發(fā)生產雙氰胺。 隨著尿素法三聚氰胺技術的發(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能力的形成，成本大幅下降，使得以三聚氰胺為原料生產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 ℃溫度反應首先生產三聚氰胺，再以此為基礎來生產雙氰胺，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現連續(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技術非常成熟，尿素近年實際產能約 6000萬 t/a，采用尿素法具有較好的原料來源優(yōu)勢。 從反應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是在常壓條件下進行的反應。 因尿素生成氰胺反應過程伴隨著氨、二氧化碳的釋放，理論上壓力低有利于反應平衡向產物生成側移動。
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，反應溫度控制在 400～ 550 ℃ ，反應停留時間選擇 1.5ｈ，反應壓力選擇在常壓條件下進行。 從給出的數據來看，該工藝在500℃ 時，尿素轉化率達到98.1％的最佳值，在 550 ℃ 時，氨氣流量增加后， 單氰胺的選擇性達到了 45.3％，雙氰胺的選擇性達到了 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熱解反應生產氰胺是在高于常壓 的條件下進行的反應。工藝過程為：融熔尿素液體首先進入尿素洗滌塔對循環(huán)的工藝氣 體洗滌后，進入裂解反應器在高溫和催化劑的作用下裂解得到 單氰胺氣體；將含有細微的破碎催化劑粉塵等固體雜質的單氰 胺氣體經過濾后，工藝氣流中的單氰胺在聚合反應器中聚合得 到雙氰胺氣體；將雙氰胺氣體中含有的副產固體雜質經過濾 后，進入通有低溫工藝氣的結晶器中冷卻結晶，在捕集器中收 集得到雙氰胺產品。 工藝氣體一部分經冷氣壓縮機進入尿素 洗滌塔進行處理后，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，經載氣壓縮機進入裂解反應器作為催化劑與反應物料流化的動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、冷卻結晶得到的雙氰胺固體，產品 質量及純度高，工藝流程簡單，綠色環(huán)保，原料利用率高，同時副產蒸汽，能耗低，節(jié)省成本 。 相對于常壓法，在 0.2～ 0.5 ＭＰａ 較低加壓條件下，對反應過 程的平衡抑制并不明顯，對于氣體循環(huán)的工藝過程，相反還可以提升壓縮機、風機的效率，減小設備的體積，從而大幅減少設備的投資。
尿素法尾氣的處理
尿素法生產雙氰胺工藝尾氣中主要是氨和二氧化碳，可能會存在一氧化碳、甲烷、氫氣、氮氣、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、氮氣、甲烷、甲醇回系統(tǒng)對壓縮與吸收均會帶來影響； 氰酸、氰尿酸存在對系統(tǒng)有潛在的腐蝕性問題。 因此，推薦小分子有機物分解技術與氨碳分離技術相接合進行處理。 將具有危害性的物質進行先分解掉，再經氨碳分離把氨和二氧化碳 分開并得到提純，再進一步利用或返回系統(tǒng)，將不再會對系統(tǒng)構成影響。
參考文獻
[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.