Cu改性ZSM-5分子筛催化尿素脱水制备单氰胺

刘德彪，郑和平，唐建华

(1．四川大学 化学工程学院，四川 成都 610065；2.四川省煤炭产业集团有限责任公司，四川 成都 610091)

单氰胺不仅是一种十分重要的化工原料和中间体，而且还是一种非常重要的医药原料，具有广泛的用途：可用于生产盐酸阿糖胞苷[1]、染料中间体3-氨基-1-氢-1,2,4-三氮唑[2]、三聚氰胺[3]、双氰胺[4]、硫脲[5]、多菌灵[6]、氰氨基甲酸甲酯、有机胍类等。单氰胺产品还在农业上直接用作脱叶剂、除草剂和杀虫剂。单氰胺的工业化生产技术是石灰氮法，此方法会产生大量的废水和废渣(电石渣)，严重污染环境且成本高、产品质量差[7-9]。因而研究更好的单氰胺制备方法是目前科技工作的重点和热点。以尿素为原料在ZSM-5沸石分子筛上催化脱水直接制备单氰胺的工艺技术具有很多的优势：可以克服传统石灰氮制备方法中游离碳化钙的问题、提高产品的质量；不产生任何废水和废渣，原料便宜易得、成本低、能耗低。所以以尿素为原料的工艺路线具有良好的工业应用前景。

本论文拟采用原位真空红外来研究分子筛催化剂的活性中心，用离子交换法对ZSM-5分子筛进行Cu离子的改性，用FT-IR对改性前后的ZSM-5分子筛催化剂进行表征和研究，同时用谱带积分法计算ZSM-5分子筛Cu离子改性前后B酸中心和L酸中心的酸浓度，进而实验验证改性对酸活性中心及单氰胺收率的影响。在前述研究的基础上，结合文献[10]确定的尿素在360～450 ℃催化脱水的主反应，本论文确定该催化反应活性中心，并分析建立尿素在Cu改性ZSM-5分子筛上催化脱水的催化过程机理。……