氰酸钾合成研究

2004年5月.化学T业与⊥程第21卷第3期May 2004CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERINGval.2No.3文章编号:1004 - 9533(2004)03 - 0183 - 03氰酸钾合成研究吴红',谷和平”,吕效平2(1.徐州工业职业技术学院,让苏徐州21006;2.南京T.业大学超市化学T.程研究所,江苏南京210009)摘要:以工业碳酸钾和尿素为原料,采用适宜的溶剂合成氰酸钾。通过正交试验优化了工艺条件,最佳工艺条件为,反应温度160C、反应时间2.5h、原料配比2.5:1、溶削配比8.0:1和搅拌浆转速280r/min,所得氰酸钾含量98.39% ,收率84.17%。采用红外光谱分析确证了其结构。关键词:氰酸钾;合成;优化中图分类号:0623.76文献标识码:A .Synthesis of Potassium Cyanatewu Hong' ,GU He- ping? .ut Xiao - ping'(1. Xuzhou Cller of Indutrial Technology,Xuzhou 21006. Chin;2. Reseach Center of Ultrasonic Chemieal Engineeriug. Nanjing Univesity of Tchnology . jiangsu Nenjing 10009 China)Abstract: Polasiurm cyanate was prepared ly reacting polassium carbonate with urea in a suituble solvent .Reacting conditions were optimized by orthogonal experiment. The opimal conditions were: 160号.2.5h, themole ratio of urea to carbonate was 2.5:1,the mass raio of solvent tw urea was 8.0:1 , rotating speed of agitalorblade was 280r/ min . The product contained KOCN 98 . 39% , the yield was 84. 17% . Ptuasum eyanale wasidenified by IR .Key words: potassium cyanale; synthesis; optimization氰酸钾是一种重要的碱金属氟酸盐,可用干制合成氟酸钾的原料涉及含氮化合物(如尿素、双取催眠药和麻药.用作除草剂、落叶剂及有机合成，氰胺、三聚氰胺)和钾盐(碳酸钾、氢氧化钾、亚硝酸还广泛用于玻璃制造、陶瓷艺术、金属表面硬化处钾等)。其生产方法有固态熔融法2.31、吸收法|4、液理"、肥料和杀虫剂等。相反应法'1和液固相反应法”。.2]等。其中,液固相反月前.国际市场上对氰酸钾产品的需求较大,我应法具有原料来源易得,操作简便,产物纯度(约国生产的氰酸钾主要用于出口.且生产厂家极少,存93% )较高、易与溶剂分离、经济性好的特点,适合于在者」艺不成熟、产品中氰酸钾含量低[ < 90%(质工业化生产。文献中涉及的溶剂有二甲亚砜.1.2-量分数，下同)],达不到质量( > 96%)要求,急需开二氯苯和甲基亚砜等,由于技术保密的原因,未给出展这方面的研究工作。适宜的溶剂及工艺条件。本试验选用优选后的溶剂目前世界上对氰酸钾的合成研究较多的国家为so,采用正交试验具体开展这方面优化条件研究工美国及日本,另外还有欧洲-些国家,研究情况多见作,试图进-步提高产品质量,满足国外厂家要求，于专利报道中.我国这方面的研究很少。并为工业生产提供依据。中国煤化工收稿口期:2003-05-13作者简介:昊红(1968-).女 .江苏徐州人.硕士.高级讲师;主MYHCN MH G工作。联系人:炅红,E- mail:whonp7236@ sin . com84化学1业与工程2004年5 Hmin,所得氰酸钾含量98.39% ,收率84.17%。1试验部分费2正交试验结果因子ABKOCN1)仪器和原料:主要原料,尿素(工业品)、碳酸.钾(工业品)和溶剂S0;主要仪器,傅立叶红外光谱序号质量分数%0.75仪(NICOLET - 460)。83.872)化学反应式:尿素可溶于溶剂s0中，碳酸钾难溶于溶剂so中.在反应条件下彤成液固相间反78.20应,反应方程式为86.57K,C02 + 2C0(NH2)2- +2KOCN+ 2NH3 +CO2 + H20)97.103)氰酸钾的合成:在」00mL三颈瓶中加入称量97.55好的齐剂s0.碳酸钾和尿素，加热升温至所需温度，72.84反应到达要求时间后停止加热、搅拌,真空抽滤,在264.19100C下烘,称量产物质量,分析含量。4)正交试验设计[8.91 :在对合成条件进行了初步7.99摸索的基础上,选用Ln(4)正交表,对试验进行表096.52头设计见表1。98.39表1正交试验 表头设计89.0因素AC搅拌D尿素与 E溶剂97.33反应转速碳酸钾与尿素96.61温度1C时间/h 1(r.min~') 摩尔比.质量水平82.801306.802.05.0691.631403202.s6.0表3正交试验结果分析表2.53603.07.5CD1801.54003.58.0名称M319.39 353.17 358.32 329.23 314. 262结果与分析331.68 374.55 352.80 343.78 336.332.1正交 试验Ms371.93 332.23 326.99 363.45 362. 11正交试验结果见表2。M,368.37 331.42 353.26 354.91 378.672.2试验结果分析 .m;79.85 88.29 89.5882.3178.57对试验结果进行直观分析、分析表见表3。分析表3可知:在正交试验设计考察条件下,溶82.92 93.6488.2085.9584.08剂配比对氰酸钾含量的影响最大。其余影响因素依92.98 83.0681.790.8690.53次为,反应温度、反应时间、原料配比和搅拌桨转速;82.8588.3288.7394.67优化反应条件为A3B2C1D3E4(反应温度160、4h、13.13 10.79 7.83 8 .s5I6.10280r/min、原料配比3.0:1.0 和溶剂配比8.0:1.0)。在优化反应条件下进行了试验,所得氰酸钾含量2.3产 物的红外光谱分析97.61% ,收率85.11%,与正交表中试验结果相比，中国煤化工了产物的红外谱含量不是最高。选用正交表中11号试验条件进-图,5步优化,反应温度160气、反 应时间2.5h、原料配比fYHCNMHG.吸收峰为ocN-2.5:1.0和溶剂配比8.0:1.0及搅拌桨转速280r/的特征吸收峰[0],说明合成所得物质为氰酸钾。第21卷第3期吴红等:氰酸钾合成研究1858C70正二f价的4(302010400020001000500，波数o/cm'图1氰酸钾的红外谱 圉:3 i HOUPT' A G. Preparation of alkali metal eyanates! P]. US:3结论2 700 525,1956-11 - 13.[41 OHANNES D M. Proces for prepuring alkali metal and1)以S0为溶剂，工业尿索和碳酸钾为原料合alkalinearth mctal ryautes[ Pj. US:3 950 497. 1976成氰酸钾.最佳工艺条件为反应温度160心、反应时04-13.5 | DAVIS K E.TAYLOR. DECK C F.Process for manufacture间2.5h、原料配比2.5:1.0.溶剂配比8.0:1.0和转of cyanaltes[P].US:3 321 270,1967 -05 - 23.速280r/min，所得氘酸钾含量98.39%，收率!61 IDODCE w B, HALFON M. Pncess for pmoducing alkali84.17%。metal eyanates[PJ. uS:4 495 107 .1985-01 - 22.2)合成所得物质经红外光谱分析确认为氟i7j YOSIHIRO T, KTYOHIDE T. TSUNEO y.日al.酸钾。Production of alkali metllie cyanale and eyaruric acidderivative{P} .JP:特开2 000- 109 314 2000-4- 18.参考文献:[8]周晓中.邹德成.概率论及数据统计1M].哈尔滨:黑[1] TUCKER c L, RLANTON E L. Process for preparing龙江人民出版杜,1983.potassium cyanate from potasiurn hydroxide ard urcal PJ .[9] 高桥整郎、出居茂.统计数值分析[M|.沈阳:辽宁人US:3 935 300, 1976-01 -27.民出版社.1981.[2HORST W P. Prces for making alkali metal eyanates or[10. 卢涌泉.邓振华. 实用红外光谱解析[M].北点:电子alkali melal thiocyanates[Pi. US:2 690 957.1954 - 10 -工业出版社,1989.)5.中国煤化工MYHCNMHG