本发明涉及化学产品生产领域，具体涉及一种单氰胺冷冻浓缩方法。
背景技术：
自上世纪50年代末学者们开始关注冷冻浓缩这一工艺以来，人类对冷冻浓缩技术的研究已有较长的历史。荷兰eindhoven大学(埃因霍芬理工大学)thijssen等在70年代成功地利用奥斯特瓦尔德成熟效应设置了再结晶过程制造大冰晶，并建立了冰晶生长与种晶大小及添加量的数学模型，从此冷冻浓缩技术被应用于工业化生产。依此制造的grenco冷冻浓缩设备在食品工业中用于果汁、葡萄酒、乳制品等的浓缩，得到了高质量的产品。随着众多学者的深入研究及实验设备的不断改进，近年来有关冷冻浓缩技术的研究成果时常见诸报道。国内冷冻浓缩技术起步较晚，应用行业集中，多为果汁、酿酒等食品行业为主，随着冷冻浓缩的技术进步，以及国内对国外先进技术的引进及开发，近年来冷冻浓缩技术已经走入了各行各业，成为浓缩工艺中不可或缺的一部分，对于化工产品的冷冻浓缩技术并没有过多的研究。
目前生产30％单氰胺溶液，多采用一次反应、蒸发浓缩的工艺。即石灰氮与水作用发生水解反应，然后通入浓度在50％以上的二氧化碳气体进行碳化脱钙，将反应温度控制在15～20℃，溶液ph控制在7.0～7.5，制成10％～16％的单氰胺溶液，后经过过滤，调酸(用含量为85％的h3po4溶液将单氰胺溶液的ph值调整到4.5左右)，再经过蒸发器将溶液浓缩到30％。单氰胺生产早期采用薄膜蒸发器进行浓缩，由于此类蒸发器能耗高，蒸发条件要求苛刻，蒸发温度高极易使单氰胺转化为双氰胺，产品质量不稳定，并且蒸发过程中还有爆炸危险，所以逐渐被节能高效的新型蒸发器取代(如mvr蒸发器，低温真空蒸发器等)，新型蒸发器有效的改善了薄膜蒸发器存在的问题，使蒸发浓缩变得更节能高效且更安全，但是也存在蒸发过程中因为温度较高致使单氰胺转化为双氰胺的问题。而一味的降低蒸发温度又会导致蒸发机组过大，初期投入费用增大，能耗增高，蒸发效率降低等问题。
技术实现要素：
本发明解决了现有技术存在的目前单氰胺生产早期采用薄膜蒸发器进行浓缩，由于此类蒸发器能耗高，蒸发条件要求苛刻，蒸发温度高极易使单氰胺转化为双氰胺，产品质量不稳定，并且蒸发过程中还有爆炸危险，所以逐渐被节能高效的新型蒸发器取代(如mvr蒸发器，低温真空蒸发器等)，新型蒸发器有效的改善了薄膜蒸发器存在的问题，使蒸发浓缩变得更节能高效且更安全，但是也存在蒸发过程中因为温度较高致使单氰胺转化为双氰胺的问题。而一味的降低蒸发温度又会导致蒸发机组过大，初期投入费用增大，能耗增高，蒸发效率降低等问题，提供一种单氰胺冷冻浓缩方法，其应用时利用冷冻浓缩工艺生产30％单氰胺溶液，不仅操作简单容易控制，而且有效的避免了产品质量不稳定、能耗高等问题，同时降低了危险性，浓缩后的单氰胺溶液中双氰胺等杂质含量较少，进而提高了产品质量。
本发明通过以下技术方案实现：
一种单氰胺冷冻浓缩方法，其特征在于，该方法包括：
s1、用石灰氮与水作用发生水解反应，然后在一定的温度、ph下通入浓度为50％以上的二氧化碳气体进行碳化脱钙，后制成一定浓度的单氰胺溶液；
s2、将上一步制得的单氰胺溶液，输送至预冷器进行预冷，经过预冷器后单氰胺溶液的温度由常温预冷到零下5℃；
s3、将预冷到零下5℃的单氰胺溶液通入一级制冰机进行冰液分离浓缩，并将单氰胺溶液的温度控制在零下7℃；
s4、将分离出的零下7℃的单氰胺溶液再通入二级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下12℃；
s5、将分离出的零下12℃的单氰胺溶液再通入三级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下17℃；
s6、将分离出的零下17℃的单氰胺溶液再通入四级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下22℃，最终得到的单氰胺溶液浓度就可达到30％以上；
s7、将最终得到30％以浓度的单氰胺溶液再进行调酸，分离出纯净度高、杂质少的单氰胺溶液，所得到的单氰胺溶液本身的温度低，利于储存；
s8、将s3-s6步骤中被分离的冰中含有的少量的单氰胺溶液对其进行固液分离，将分离液可投入一级制冰机再次进行冰液分离浓缩，回收其中的单氰胺溶液，分离出的冰，充分利用其中的冷量和微量单氰胺，参与单氰胺制取反应，进一步降低能源损耗，节约成本，浓缩工艺所需的冷源由低温冷水机组提供。
进一步的，一种单氰胺冷冻浓缩方法，所述全套浓缩系统采用plc控制，按照工艺需求使用plc控制控制每一个工艺步骤的反应时间、反应温度、反应ph值。
进一步的，一种单氰胺冷冻浓缩方法，所述石灰氮与水作用发生水解反应温度控制在15～20℃。
进一步的，一种单氰胺冷冻浓缩方法，所述石灰氮与水作用发生水解反应溶液ph控制在7.0～7.5。
进一步的，一种单氰胺冷冻浓缩方法，所述石灰氮与水作用发生水解反应后制成的单氰胺溶液的浓度控制在10％～16％。
目前，生产30％单氰胺溶液，多采用一次反应、蒸发浓缩的工艺。即石灰氮与水作用发生水解反应，然后通入浓度在50％以上的二氧化碳气体进行碳化脱钙，将反应温度控制在15～20℃，溶液ph控制在7.0～7.5，制成10％～16％的单氰胺溶液，后经过过滤，调酸(用含量为85％的h3po4溶液将单氰胺溶液的ph值调整到4.5左右)，再经过蒸发器将溶液浓缩到30％。由于此类蒸发器能耗高，蒸发条件要求苛刻，蒸发温度高极易使单氰胺转化为双氰胺，产品质量不稳定，并且蒸发过程中还有爆炸危险，所以逐渐被节能高效的新型蒸发器取代(如mvr蒸发器，低温真空蒸发器等)，新型蒸发器有效的改善了薄膜蒸发器存在的问题，使蒸发浓缩变得更节能高效且更安全，但是也存在蒸发过程中因为温度较高致使单氰胺转化为双氰胺的问题。而一味的降低蒸发温度又会导致蒸发机组过大，初期投入费用增大，能耗增高，蒸发效率降低等问题。还有一种单氰胺循环法工艺是通过三次循环反应，使溶液达到30％以上的工艺，通过一次反应过滤所得10％以上的单氰胺溶液，继续作为母液进行二次加料反应，二次反应过滤所得20％以上的单氰胺溶液，再进行三次加料反应，然后过滤得到30％以上的单氰胺成品，此工艺省去了常规的单氰胺工艺的浓缩过程，降低了初期设备投资，节省了浓缩工艺设备的能耗，同时避免了浓缩对产品质量的所有不利影响，但是对反应投料系统设备要求高，工艺控制要求严格，工艺参数控制不严会导致原料消耗过高，反应时间过长等问题，影响了整个工艺的生产效率及成本控制。所以本申请提供了一种单氰胺冷冻浓缩方法，本发明的工艺是，用石灰氮与水作用发生水解反应，然后在一定的温度、ph下通入浓度为50％以上的二氧化碳气体进行碳化脱钙，后制成一定浓度的单氰胺溶液；浓度15％的单氰胺溶液，经预冷器进行预冷，由常温预冷到零下5℃，再进入一级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下7℃，分离出的液体再进入二级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下12℃，分离出的液体再进入三级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下17℃，分离出的液体再进入四级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下22℃，此时单氰胺溶液浓度就可轻松达到30％以上，之后再进行调酸，分离出的液体纯净度高、杂质少，且液体本身的温度低，利于储存。被分离的冰中还含有少量的单氰胺溶液，可对其进行固液分离，分离液可投入一级制冰机再次进行冰液分离浓缩，降低浓缩损耗，节约成本，分离出的冰，充分利用其中的冷量和微量单氰胺，参与单氰胺制取反应，进一步降低能源损耗，节约成本。浓缩工艺所需的冷源由低温冷水机组提供。
综上所述，本发明的以下有益效果：
1、本发明一种单氰胺冷冻浓缩方法，此工艺省去了常规的单氰胺工艺的浓缩过程，降低了初期设备投资，节省了浓缩工艺设备的能耗，同时避免了浓缩对产品质量的所有不利影响。
2、本发明一种单氰胺冷冻浓缩方法，通过冷冻浓缩技术，杜绝传统工艺中因温度的升高而导致单氰胺聚合为双氰胺、影响产品质量的现象。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，一种单氰胺冷冻浓缩方法，其特征在于，该方法包括：用石灰氮与水作用发生水解反应，然后在一定的温度、ph下通入浓度为50％以上的二氧化碳气体进行碳化脱钙，后制成一定浓度的单氰胺溶液；将上一步制得的单氰胺溶液，输送至预冷器进行预冷，经过预冷器后单氰胺溶液的温度由常温预冷到零下5℃；将预冷到零下5℃的单氰胺溶液通入一级制冰机进行冰液分离浓缩，并将单氰胺溶液的温度控制在零下7℃；将分离出的零下7℃的单氰胺溶液再通入二级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下12℃；将分离出的零下12℃的单氰胺溶液再通入三级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下17℃；将分离出的零下17℃的单氰胺溶液再通入四级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下22℃，最终得到的单氰胺溶液浓度就可达到30％以上；将最终得到30％以浓度的单氰胺溶液再进行调酸，分离出纯净度高、杂质少的单氰胺溶液，所得到的单氰胺溶液本身的温度低，利于储存；将s3-s6步骤中被分离的冰中含有的少量的单氰胺溶液对其进行固液分离，将分离液可投入一级制冰机再次进行冰液分离浓缩，回收其中的单氰胺溶液，分离出的冰，充分利用其中的冷量和微量单氰胺，参与单氰胺制取反应，进一步降低能源损耗，节约成本，浓缩工艺所需的冷源由低温冷水机组提供，所述全套浓缩系统采用plc控制，所述石灰氮与水作用发生水解反应温度控制在15～20℃，所述石灰氮与水作用发生水解反应溶液ph控制在7.0～7.5，所述石灰氮与水作用发生水解反应后制成的单氰胺溶液的浓度控制在10％～16％。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种单氰胺冷冻浓缩方法，其特征在于，该方法包括：
s1、用石灰氮与水作用发生水解反应，然后在一定的温度、ph下通入浓度为50％以上的二氧化碳气体进行碳化脱钙，后制成一定浓度的单氰胺溶液；
s2、将上一步制得的单氰胺溶液，输送至预冷器进行预冷，经过预冷器后单氰胺溶液的温度由常温预冷到零下5℃；
s3、将预冷到零下5℃的单氰胺溶液通入一级制冰机进行冰液分离浓缩，并将单氰胺溶液的温度控制在零下7℃；
s4、将分离出的零下7℃的单氰胺溶液再通入二级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下12℃；
s5、将分离出的零下12℃的单氰胺溶液再通入三级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下17℃；
s6、将分离出的零下17℃的单氰胺溶液再通入四级制冰机进行冰液分离浓缩，温度控制在零下22℃，最终得到的单氰胺溶液浓度就可达到30％以上；
s7、将最终得到30％以浓度的单氰胺溶液再进行调酸，分离出纯净度高、杂质少的单氰胺溶液，所得到的单氰胺溶液本身的温度低，利于储存；
s8、将s3-s6步骤中被分离的冰中含有的少量的单氰胺溶液对其进行固液分离，将分离液可投入一级制冰机再次进行冰液分离浓缩，回收其中的单氰胺溶液，分离出的冰，充分利用其中的冷量和微量单氰胺，参与单氰胺制取反应，进一步降低能源损耗，节约成本，浓缩工艺所需的冷源由低温冷水机组提供。
2.根据权利要求1所述的一种单氰胺冷冻浓缩方法，其特征在于，所述全套浓缩系统采用plc控制。
3.根据权利要求1所述的一种单氰胺冷冻浓缩方法，其特征在于，所述石灰氮与水作用发生水解反应温度控制在15～20℃。
4.根据权利要求1所述的一种单氰胺冷冻浓缩方法，其特征在于，所述石灰氮与水作用发生水解反应溶液ph控制在7.0～7.5。
5.根据权利要求1所述的一种单氰胺冷冻浓缩方法，其特征在于，所述石灰氮与水作用发生水解反应后制成的单氰胺溶液的浓度控制在10％～16％。
技术总结