用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)與方法。
【背景技術】
[0002]單氰胺作為工業(yè)原料被廣泛地應用于農(nóng)藥和醫(yī)藥原料行業(yè),被用作環(huán)氧樹脂固化劑、染料固色劑、絮凝劑等。晶體單氰胺主要用于醫(yī)藥、保健產(chǎn)品、飼料添加劑的合成和農(nóng)藥中間體的合成,單氰胺水溶液可以作水果果樹的落葉劑、無毒除蟲劑。單氰胺也是合成雙氰胺工藝中的中間產(chǎn)物。雙氰胺,又名二聚氰胺,縮寫DICY或D⑶,化學式C2H4N4。白色結晶粉末,是氰胺的二聚體,也是胍的氰基衍生物,在水中溶解度為4.13g/100g(298.15K)。雙氰胺通常用作三聚氰胺的生產(chǎn)原料及醫(yī)藥和染料中間體,是一種非常重要的精細化工原料。醫(yī)藥工業(yè)中,用于制取硝酸胍和磺胺類藥物等。也可用于制取胍、硫脲、硝酸纖維素穩(wěn)定劑、鋼鐵表面硬化劑、橡膠硫化促進劑、印染固色劑、人造革填料和粘合劑等。現(xiàn)有生產(chǎn)雙氰胺技術是通過制備氰氨化鈣水解所得的氰氨氫鈣懸浮液,經(jīng)減壓過濾除去氫氧化鈣濾渣,再向濾液通入二氧化碳以將鈣以碳酸鈣的形式沉淀出來,得到氨基氰液。使其在堿性條件下聚合,再經(jīng)過濾、冷卻結晶、分離、干燥,得雙氰胺。其方程式如下:
[0003]2CaCN2+2H20 — Ca (HCN2) 2+Ca (OH) 2
[0004]Ca (HCN2) 2+C02+H20 — 2NH2CN+CaC03
[0005]2NH2CN — (NH2CN) 2
[0006]石灰氮水解脫鈣會放出大量熱量,由于單氰胺不穩(wěn)定,溫度過高會聚合,容易形成雙氰胺,所以,溫度控制不好時得到的是單氰胺與雙氰胺混合物,由于此時混合液中含有廢渣,故這一步產(chǎn)生的雙氰胺只能隨廢渣排除。其中廢渣主要為脫鈣過程產(chǎn)生的碳酸鈣廢棄物。由此看來,現(xiàn)有技術中濾出的大量濾渣其利用領域受限,僅能用作水泥原料或者土壤改良劑來使用,不具有經(jīng)濟效益。中國發(fā)明專利(CN1100067)公開了制取輕質(zhì)碳酸鈣的方法,但該發(fā)明只獲得普通碳酸鈣,附加值過低。中國發(fā)明專利(CN100537421C)用石灰氮生產(chǎn)單氰胺和雙氰胺時聯(lián)產(chǎn)碳、普通碳酸鈣,附加值過低。
[0007]目前的對雙氰胺工業(yè)廢渣處理方法的目的都是為減輕環(huán)境污染,但是這些方法都存在處理成本高,或者所制碳酸鈣品質(zhì)較低,導致現(xiàn)有雙氰胺生產(chǎn)廠家仍將其作為廢棄物來處理。
[0008]現(xiàn)有技術中尚無對單氰胺生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣高效綜合利用的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中以石灰氮為原料生產(chǎn)單氰胺的水溶液產(chǎn)生難以處理廢渣的問題,提供一種用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明的第二個目的是提供一種用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的方法。
[0011]本發(fā)明的技術方案概述如下:
[0012]用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng),包括反應器3,反應器3的出口通過管道依次與第二過濾器4和單氰胺溶液儲罐5連接,反應器3的進口依次與第一過濾器2和水解罐1連接,水解罐上設置有石灰氮進口和水進口,第一過濾器2上設置有廢渣出口 ;反應器3上設置有二氧化碳進氣口、晶型調(diào)控劑入口,第二過濾器4上設置有文石型納米碳酸鈣出口,第二過濾器4通過管道與水解罐1連接。
[0013]使用上述系統(tǒng)用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的方法,包括如下步驟:
[0014]1)使用用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng);
[0015]2)將粉碎的石灰氮和水通入水解罐1中,水解后的混合物經(jīng)過第一過濾器2過濾,濾渣經(jīng)廢渣出口排出;將濾液、晶型調(diào)控劑及二氧化碳氣體輸送到反應器3中,控制反應溫度在60°C以下,調(diào)節(jié)二氧化碳的流量,使體系pH達到9-10 ;
[0016]3)從反應器排出的生成物漿液通入第二過濾器4過濾得到的濾液為質(zhì)量分數(shù)在10% -30%范圍內(nèi)的單氰胺水溶液,所述單氰胺水溶液通入單氰胺溶液儲罐5,過濾得到的文石型納米碳酸鈣濾渣用水洗滌,洗滌后的水輸入水解罐1中循環(huán)使用,文石型納米碳酸鈣從文石型納米碳酸鈣出口排出收集。
[0017]晶型調(diào)控劑優(yōu)選Η3Ρ04、聚丙烯酰胺(PAM)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB) ]、Mg2+或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
[0018]本發(fā)明的方法在用石灰氮生產(chǎn)單氰胺時還可以獲得文石型納米碳酸鈣,避免了原有生產(chǎn)過程中將含有碳酸鈣的固體當作廢渣排放,既減少了對環(huán)境的污染,又增加了生產(chǎn)效益,生產(chǎn)出的文石型納米碳酸鈣與用氧化鈣為原料生產(chǎn)的文石碳酸鈣質(zhì)量相當。
【附圖說明】
[0019]圖1為用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖2為文石型納米碳酸鈣SEM照片。
[0021]圖3為文石型納米碳酸鈣的XRD結果。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明的實施例是為了使本領域的技術人員能夠更好地理解本發(fā)明,但并不對本發(fā)明作任何限制。
[0023]用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)(見圖1),包括反應器3,反應器3的出口通過管道依次與第二過濾器4和單氰胺溶液儲罐5連接,反應器3的進口依次與第一過濾器2和水解罐1連接,水解罐上設置有石灰氮進口和水進口,第一過濾器2上設置有廢渣出口 ;反應器3上設置有二氧化碳進氣口、晶型調(diào)控劑入口,第二過濾器4上設置有文石型納米碳酸鈣出口,第二過濾器4通過管道與水解罐1連接。
[0024]實施例1
[0025]使用用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)連續(xù)生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的方法,包括如下步驟:
[0026]1)使用上述用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng);
[0027]2)以10kg/h將粉碎的含氮量20wt%的石灰氮和20L/h的水連續(xù)通入水解罐1中,水解后的混合物經(jīng)過第一過濾器2過濾,濾渣經(jīng)廢渣出口排出;將濾液、65ml/h磷酸(晶型調(diào)控劑)及二氧化碳氣體在連續(xù)輸送到高剪切反應器3中,反應溫度在60°C以下,通過調(diào)節(jié)二氧化碳的流量,使體系pH達到9-10 ;
[0028]3)從高剪切反應器排出的生成物漿液通入第二過濾器4過濾得到的濾液為質(zhì)量分數(shù)19.64%的單氰胺水溶液,單氰胺水溶液通入單氰胺溶液儲罐(5),過濾得到的文石型納米碳酸鈣濾渣用水洗滌,洗滌后的水輸入水解罐1中循環(huán)使用,文石型納米碳酸鈣從文石型納米碳酸鈣出口排出收集,干燥后獲得文石型納米碳酸鈣產(chǎn)品,見圖2和圖3。
[0029]實施例2
[0030]使用用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)間歇生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的方法,包括如下步驟:
[0031]1)使用上述用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng);
[0032]2)將15kg粉碎的含氮量20wt%的石灰氮和30L水通入水解罐中,水解后的混合物經(jīng)過第一過濾器過濾,濾渣經(jīng)廢渣出口排出;將濾液和0.1L磷酸(晶型調(diào)控劑)加入到高剪切反應器中,二氧化碳氣體在連續(xù)輸送到高剪切反應器中,反應溫度控制在60°C以下,通過控制二氧化碳氣體通入量,使體系達到pH = 9 ;
[0033]3)從高剪切反應器排出的生成物漿液通入第二過濾器過濾得到的濾液為質(zhì)量分數(shù)24.67%的單氰胺水溶液,單氰胺水溶液通入單氰胺溶液儲罐,過濾得到的文石型納米碳酸鈣濾渣用水洗滌,洗滌后的水輸入水解罐中循環(huán)使用,文石型納米碳酸鈣從文石型納米碳酸鈣出口排出收集,干燥后獲得文石型納米碳酸鈣產(chǎn)品。
[0034]當將步驟2)的pH= 10,其它同本實施例時,也可以制備得到符合要求的單氰胺水溶液和文石型納米碳酸鈣。
[0035]實驗證明,用聚丙烯酰胺(PAM)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、硫酸鎂或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分別替代本實施例的磷酸,作為晶型調(diào)控劑,其它同本實施例,可以獲得與本實施例相似的結果。
【主權項】
1.用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng),包括反應器(3),其特征是反應器(3)的出口通過管道依次與第二過濾器(4)和單氰胺溶液儲罐(5)連接,反應器(3)的進口依次與第一過濾器(2)和水解罐(1)連接,水解罐上設置有石灰氮進口和水進口,第一過濾器(2)上設置有廢渣出口 ;反應器(3)上設置有二氧化碳進氣口、晶型調(diào)控劑入口,第二過濾器(4)上設置有文石型納米碳酸鈣出口,第二過濾器(4)通過管道與水解罐(1)連接。2.使用權利要求1的系統(tǒng)用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的方法,其特征是包括如下步驟: 1)使用用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng); 2)將粉碎的石灰氮和水通入水解罐(1)中,水解后的混合物經(jīng)過第一過濾器(2)過濾,濾渣經(jīng)廢渣出口排出;將濾液、晶型調(diào)控劑及二氧化碳氣體輸送到反應器(3)中,控制反應溫度在60°C以下,調(diào)節(jié)二氧化碳的流量,使體系pH達到9-10 ; 3)從反應器排出的生成物漿液通入第二過濾器(4)過濾得到的濾液為質(zhì)量分數(shù)在10% -30%范圍內(nèi)的單氰胺水溶液,所述單氰胺水溶液通入單氰胺溶液儲罐(5),過濾得到的文石型納米碳酸鈣濾渣用水洗滌,洗滌后的水輸入水解罐(1)中循環(huán)使用,文石型納米碳酸鈣從文石型納米碳酸鈣出口排出收集。3.根據(jù)權利要求2所述的方法,其特征是所述晶型調(diào)控劑為Η3P04、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨、Mg2+或聚乙烯吡咯烷酮。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用石灰氮生產(chǎn)單氰胺及文石型納米碳酸鈣的系統(tǒng)與方法,該系統(tǒng)包括反應器,反應器的出口通過管道依次與第二過濾器和單氰胺溶液儲罐連接,反應器的進口依次與第一過濾器和水解罐連接,水解罐上設置有石灰氮進口和水進口,第一過濾器上設置有廢渣出口;反應器上設置有二氧化碳進氣口、晶型調(diào)控劑入口,第二過濾器上設置有文石型納米碳酸鈣出口,第二過濾器通過管道與水解罐連接。本發(fā)明的方法在用石灰氮生產(chǎn)單氰胺時還可以獲得文石型納米碳酸鈣,避免了原有生產(chǎn)過程中將含有碳酸鈣的固體當作廢渣排放,既減少了對環(huán)境的污染,又增加了生產(chǎn)效益,生產(chǎn)出的文石型納米碳酸鈣與用氧化鈣為原料生產(chǎn)的文石碳酸鈣質(zhì)量相當。
【IPC分類】C01C3/16, C01F11/18, B82Y30/00
【公開號】CN105347362
【申請?zhí)枴緾N201510894828
【發(fā)明人】張金利, 周鳴亮, 楊超, 李韡, 韓優(yōu), 付雁
【申請人】上海弗魯克科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月7日