專利名稱：一種碳酸氫銨的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化肥合成領(lǐng)域，具體涉及一種碳酸氫銨的制備方法。
背景技術(shù)：
碳酸氫銨(NH4HCO3)又稱碳銨，其含氮量為17. 7%，是碳酸鹽的一種。由于其分解 生成的氨氣、二氧化碳和水能夠給植物提供必須的養(yǎng)分，且不含有有害物質(zhì)，所以被廣泛的 應(yīng)用于農(nóng)田肥料。另外，碳酸氫銨適用于各種土壤，長期使用也不會(huì)造成土地板結(jié)，相比硫 酸根氮肥而言具有更大的優(yōu)勢(shì)和使用空間。目前國內(nèi)主要是使用合成氨廠產(chǎn)生的尾氣或低壓法制備三聚氰胺產(chǎn)生的尾氣來 合成碳酸氫銨，因?yàn)樗鑫矚饩邪睔夂投趸际褂盟鑫矚庵苽涮妓釟滗@既能降低 尾氣排放給大氣帶來的污染又能節(jié)約原料和能源，得到的碳酸氫銨能夠作為新產(chǎn)品帶來更 高的效益。另外，碳酸氫銨制備工序簡單，將尾氣和水通入吸收塔內(nèi)，經(jīng)過2 3次反應(yīng)，使 尾氣中的二氧化碳和氨氣與水反應(yīng)生成碳酸氫銨?，F(xiàn)有技術(shù)中，合成氨廠產(chǎn)生的尾氣被稱作變換氣，所謂變換氣就是通過一氧化碳 與水反應(yīng)生成得到二氧化碳與氫氣的混合氣，二氧化碳與氫氣混合氣就是變換氣，這是因 為合成氨要的是氫氣，一般無論是天然氣造氣還是煤造氣都有不同濃度的一氧化碳，為了 把一氧化碳變成氫氣就有了變換工序。由于變換氣是二氧化碳與氫氣的混合氣，氫氣大量 存在使得二氧化碳反應(yīng)不完全，需要加壓等操作，增加了能源消耗，降低了碳酸氫銨的產(chǎn) 率。使用低壓法三聚氰胺尾氣制備碳酸氫銨需要使用石灰石煅燒產(chǎn)生的二氧化碳提高三聚 氰胺尾氣中的二氧化碳濃度以達(dá)到氨氣和二氧化碳的反應(yīng)比例。但是石灰石煅燒產(chǎn)生的二 氧化碳中含有大量的固體顆粒，需要對(duì)所述石灰石煅燒產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行多道除塵和洗 滌工序，增加了生產(chǎn)成本。另外，使用三聚氰胺尾氣制備碳酸氫銨產(chǎn)生的放空尾氣中二氧化 碳的體積百分?jǐn)?shù)為3. 0% 3. 5%，溫室氣體排放增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種既能降低二氧化碳排放量，降低能耗又能 減少原料處理工序，延長設(shè)備使用壽命的碳酸氫銨制備方法。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種碳酸氫銨的制備方法，包括a)將尾氣與吸收劑混合制備碳化氨水；所述尾氣包括二氧化碳和/或氨氣；所述 吸收劑為水或碳化母液；b)將所述碳化氨水與二氧化碳體積百分?jǐn)?shù)為35% 40%的混合氣體反應(yīng)，生成 碳酸氫銨與碳化母液以及碳化尾氣；c)碳化尾氣通過循環(huán)動(dòng)力的作用與二氧化碳混合制備所述混合氣體，并重復(fù)步驟 b)操作；所述碳化母液與所述尾氣混合重復(fù)步驟a)操作。優(yōu)選的，步驟b)具體為bl)將壓力為20kPa 25kPa的二氧化碳升壓至0. 4MPa 0. 6MPa ；
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b2)將所述升壓后的二氧化碳與非易燃易爆氣體混合得到所述混合氣體；b3)將所述碳化氨水與混合氣體混合反應(yīng)生成碳酸氫銨懸浮液和所述碳化尾氣；b4)將所述碳酸氫銨懸浮液離心分離得到碳酸氫銨與碳化母液；b5)將所述碳化尾氣進(jìn)行馳放、洗滌、分離操作。優(yōu)選的，所述碳化氨水包括14wt% 16wt%的氨和llwt% 13wt%的二氧化碳。優(yōu)選的，所述碳化尾氣包括二氧化碳、氨氣、氮?dú)饣蛩械囊环N或幾種。優(yōu)選的，所述碳化母液包括碳化氨水、氨水、二氧化碳、水中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述循環(huán)動(dòng)力由循環(huán)氣壓縮機(jī)或循環(huán)氣泵提供。優(yōu)選的，還包括將步驟b2)制備的混合氣體冷卻至40°C 50°C，然后進(jìn)行步驟b3) 的操作。優(yōu)選的，所述非易燃易爆氣體包括氮?dú)?、氨氣或碳化尾氣中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述馳放具體為釋放占所述碳化尾氣總體積 2%的氣體。優(yōu)選的，所述洗滌具體為用0. 5m3/h 1. 0m3/h的水洗滌所述馳放后的碳化尾氣， 所述洗滌后的洗滌液與碳化母液混合得到所述吸收劑。本發(fā)明提供了一種碳酸氫銨的制備方法，a)將尾氣與吸收劑混合制備碳化氨水； 所述尾氣包括二氧化碳和/或氨氣；所述吸收劑為水或碳化母液；b)將所述碳化氨水與二 氧化碳體積百分?jǐn)?shù)為35% 40%的混合氣體反應(yīng)，生成碳酸氫銨與碳化母液以及碳化尾 氣；c)碳化尾氣通過循環(huán)動(dòng)力的作用與二氧化碳混合制備所述混合氣體，并重復(fù)步驟b)操 作；所述碳化母液與所述尾氣混合重復(fù)步驟a)操作。本發(fā)明提供的碳酸氫銨的制備方法 制備碳酸氫銨的同時(shí)得到了碳化母液和碳化尾氣，并且將碳化母液作為吸收劑進(jìn)行重復(fù)使 用，將碳化尾氣作為制備所述混合氣體的原料重復(fù)使用，使得整個(gè)制備工藝可循環(huán)操作，解 決了碳化母液和碳化尾氣排放對(duì)環(huán)境的破壞問題；同時(shí)，本發(fā)明還使用二氧化碳作為原料 補(bǔ)充替代了石灰石煅燒制備的二氧化碳，解決了固體顆粒對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的損害問題，延長了 生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。


圖1本發(fā)明提供的制備碳酸氫銨工藝流程圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例1提供的制備碳酸氫銨工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但 是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)而不是對(duì)本發(fā)明專利要求的 限制。制備碳酸氫銨的反應(yīng)原理為C02+H20+NH3 = NH4HCO3,正是由于這樣的原理，使用合 成氨尾氣或合成三聚氰胺尾氣制備碳酸氫銨成為了可能。合成氨尾氣中含有氨氣(NH3)、二 氧化碳(CO2)、以及氫氣(H2)，尾氣中的CO2是將CO轉(zhuǎn)化成H2時(shí)而得到的副產(chǎn)物，利用這樣 的尾氣生產(chǎn)碳酸氫銨必須注意H2的含量，如果超過了爆炸極限就很容易爆炸或燃燒，所以 對(duì)CO2的吸收需要更多的處理步驟，增加了能耗和生產(chǎn)成本。而合成三聚氰胺的尾氣中沒 有H2,但是制備三聚氰胺尾氣中的CO2無法滿足制備碳酸氫銨的要求，所以需要向尾氣中補(bǔ)充CO2，而目前工業(yè)上往往使用石灰石煅燒的CO2來作為補(bǔ)充原料參加反應(yīng)，但是石灰石煅 燒CO2含量少，固體顆粒多，需要多道凈化工序處理，增加了成本。這兩種方法都會(huì)向大氣 排放大量的尾氣，從而破壞環(huán)境，尤其是CO2等溫室氣體的排放，更加重了環(huán)境負(fù)擔(dān)。因此本發(fā)明人考慮，在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上將整個(gè)工藝流程轉(zhuǎn)變成可循環(huán)工藝，使 得95%以上的碳化尾氣與碳化母液重復(fù)使用。按照本發(fā)明，首先將尾氣與吸收劑混合制備碳化氨水；所述尾氣包括二氧化碳 和/或氨氣；所述吸收劑為水或碳化母液；然后將所述碳化氨水與二氧化碳體積百分?jǐn)?shù)為 35% 40%的混合氣體反應(yīng)，生成碳酸氫銨與碳化母液以及碳化尾氣；最后將碳化尾氣通 過循環(huán)動(dòng)力的作用與二氧化碳混合制備所述混合氣體，并重復(fù)步驟b)操作；所述碳化母液 與所述尾氣混合重復(fù)步驟a)操作。本發(fā)明使用的尾氣可以是合成氨尾氣或合成三聚氰胺的尾氣或者含有二氧化碳 和/氨氣的氣體。使用吸收劑吸收尾氣中的氨氣和二氧化碳，生成碳化氨水。所述碳化氨 水中優(yōu)選包括14wt% 16wt%的氨和llwt% 13wt%的二氧化碳。所述吸收劑可以為軟 水、碳化母液。這樣做的目的是為了使尾氣中的有效成分二氧化碳和氨氣能夠被充分的吸 收，而碳化氨水可以作為合成碳酸氫銨的緩沖步驟，使反應(yīng)更容易進(jìn)行。碳化氨水的制備完 成后通入吸收塔內(nèi)。將所述碳化氨水與二氧化碳體積百分?jǐn)?shù)為35 % 40 %的混合氣體反應(yīng)，生成碳 酸氫銨。本發(fā)明使用非易燃易爆氣體與純二氧化碳混合作為混合氣體，所述非易燃易爆氣 體可以為氮?dú)饣蛱蓟矚?。所述純二氧化碳?jīng)過壓縮機(jī)壓縮后壓力由20kPa 25kPa的升 壓至0. 4MPa 0. 6MPa并與通過循環(huán)動(dòng)力作用的碳化尾氣或氮?dú)饣旌希玫交旌蠚怏w。本 發(fā)明優(yōu)選使用循環(huán)氣壓縮機(jī)或循環(huán)氣泵提供循環(huán)動(dòng)力。優(yōu)選將所述混合氣體冷卻至40°C 50°C通入吸收塔內(nèi)與碳化氨水充分反應(yīng)，得到碳酸氫銨懸浮液與所述碳化尾氣。將所述碳酸氫銨懸浮液通入真空分離器中，所述真空分離器的操作真空度優(yōu)選為 IO-1IiPa 10_2kPa，分離器轉(zhuǎn)速優(yōu)選為50rad/min lOOrad/min。經(jīng)過真空分離器分離后， 得到碳酸氫銨與碳化母液，碳酸氫銨從出料口輸出并包裝。碳化母液返回吸收劑緩沖罐中 重復(fù)使用。按照本發(fā)明，優(yōu)選向大氣中釋放所述碳化尾氣體積的 2%氣體作為馳放部 分，用來平衡吸收塔內(nèi)的壓力。將經(jīng)過馳放操作的碳化尾氣通入洗滌塔內(nèi)，用水吸收碳化尾 氣中未反應(yīng)的氨氣，得到洗滌液和洗滌后的碳化尾氣。所述洗滌液返回吸收劑緩沖罐中重 復(fù)使用，洗滌后的碳化尾氣通過真空分離器進(jìn)行分離操作，分離出洗滌后的碳化尾氣中的 水分，分理處的水分依然通入吸收劑緩沖罐中重復(fù)使用。經(jīng)過分離操作后的碳化尾氣通過 循環(huán)氣壓縮機(jī)與壓縮后的純二氧化碳混合重復(fù)使用。以下將用具體實(shí)施例來闡述本發(fā)明的方案。實(shí)施例11、將低壓法合成三聚氰胺尾氣經(jīng)過除塵操作后送入吸收塔內(nèi)，與吸收劑接觸制備 碳化氨水，控制碳化氨水中氨含量為15wt%，二氧化碳含量為12%，吸收劑為軟水。2、將壓力為20kPa的純二氧化碳通過壓縮機(jī)壓縮將壓力升至0. 4MPa，將升壓后的 純凈二氧化碳冷卻至40°C并通入氣體緩沖罐中，用氮?dú)庀♂寶怏w緩沖罐中的二氧化碳，使 得二氧化碳的體積占總體積的40%。將氣體緩沖罐中的混合氣體通入吸收塔下部，通過在吸收塔上部安裝噴淋裝置向混合氣體噴淋碳化氨水，充分接觸反應(yīng)，生成碳酸氫銨懸浮液 與碳化尾氣。3、將碳酸氫銨懸浮液通入真空分離器中，真空度為10_2kPa，轉(zhuǎn)速為SOrad/Vmin， 從懸浮液中分離出碳酸氫銨，剩下的部分為碳化母液。將所述碳化母液通過水泵輸送回吸 收劑緩沖罐作為吸收劑使用。4、將碳化尾氣進(jìn)行馳放操作，釋放占碳化尾氣總體積1 %的氣體，然后通入清洗塔 中，進(jìn)行洗滌操作。洗滌塔中的洗滌水量為0. 8m3/h，洗滌操作結(jié)束后，洗滌液通過泵送至吸 收劑緩沖罐。洗滌后的碳化尾氣進(jìn)入分離器中分離碳化尾氣中夾帶的水分，并通過循環(huán)氣 壓縮機(jī)返回混合氣體緩沖罐重復(fù)使用。通過實(shí)施例1的方法制備的碳酸氫銨純度為95%以上，排放的廢氣中二氧化碳含 量小于二氧化碳總量的0. 5%，實(shí)現(xiàn)了工藝的循環(huán)操作，降低了對(duì)環(huán)境的損害。而使用純凈 的二氧化碳也降低了生產(chǎn)過程中氣體中參雜的固體顆粒對(duì)壓縮機(jī)的損害。以上對(duì)本發(fā)明提供的一種碳酸氫銨的制備方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了 具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本 發(fā)明的方法及其核心思想，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā) 明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán) 利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種碳酸氫銨的制備方法，其特征在于，包括a)將尾氣與吸收劑混合制備碳化氨水；所述尾氣包括二氧化碳和/或氨氣；所述吸收劑為水或碳化母液；b)將所述碳化氨水與二氧化碳體積百分?jǐn)?shù)為35％～40％的混合氣體反應(yīng)，生成碳酸氫銨與碳化母液以及碳化尾氣；c)碳化尾氣通過循環(huán)動(dòng)力的作用與二氧化碳混合制備所述混合氣體，并重復(fù)步驟b)操作；所述碳化母液與所述尾氣混合重復(fù)步驟a)操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)具體為 bl)將壓力為20kPa 25kPa的二氧化碳升壓至0. 4MPa 0. 6MPa ；b2)將所述升壓后的二氧化碳與非易燃易爆氣體混合得到所述混合氣體； b3)將所述碳化氨水與混合氣體混合反應(yīng)生成碳酸氫銨懸浮液和所述碳化尾氣； b4)將所述碳酸氫銨懸浮液離心分離得到碳酸氫銨與碳化母液； b5)將所述碳化尾氣進(jìn)行馳放、洗滌、分離操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化氨水包括14wt% 16wt% 的氨和llwt% 13wt%的二氧化碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化尾氣包括二氧化碳、氨氣、 氮?dú)饣蛩械囊环N或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化母液包括碳化氨水、氨水、 二氧化碳、水中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述循環(huán)動(dòng)力由循環(huán)氣壓縮機(jī)或循 環(huán)氣泵提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，還包括將步驟b2)制備的混合氣體冷 卻至40°C 50°C，然后進(jìn)行步驟b3)的操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述非易燃易爆氣體包括氮?dú)狻⒒蛱蓟矚狻?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述馳放具體為釋放占所述碳化尾 氣總體積 2%的氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述洗滌具體為用0.5m3/h 1. OmVh的水洗滌所述馳放后的碳化尾氣，所述洗滌后的洗滌液與碳化母液混合得到所述 吸收劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種碳酸氫銨的制備方法，a)將尾氣與吸收劑混合制備碳化氨水；所述尾氣包括二氧化碳和/或氨氣；所述吸收劑為水或碳化母液；b)將所述碳化氨水與二氧化碳體積百分?jǐn)?shù)為35％～40％的混合氣體反應(yīng)，生成碳酸氫銨與碳化母液以及碳化尾氣；c)碳化尾氣通過循環(huán)動(dòng)力的作用與二氧化碳混合制備所述混合氣體，并重復(fù)步驟b)操作；所述碳化母液與所述尾氣混合重復(fù)步驟a)操作。本發(fā)明的提供的方法實(shí)現(xiàn)了碳酸氫銨制備的可循環(huán)操作，降低了有害氣體的排放，降低了能耗，既保護(hù)了環(huán)境又節(jié)約了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01C1/26GK101905893SQ201010273290
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者劉德義, 宋根, 楊德霖 申請(qǐng)人:四川美青氰胺有限責(zé)任公司