[发明专利]一种联产石灰氮和二硫化碳的方法

说明书

本发明属于化工领域，具体涉及一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，该方法以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精制二硫化碳。本发明设计的石灰氮和二硫化碳的联产方法具有生产的石灰氮有效成分含量高、杂质少；副产高附加值二硫化碳含量高等优势，一套装置两种产品，综合成本明显降低，为石灰氮及二硫化碳的生产提供新思路，具有广阔的市场空间与巨大的经济效益。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种联产石灰氮和二硫化碳的方法。

背景技术

石灰氮，又称氰氨化钙，是生产单氰胺、双氰胺、硫脲、和多菌灵的原料，在钢铁作业中可做金属热处理剂，在农业上可作基肥。近年来随着石灰氮生产原料价格不断上扬以及其他费用增加，造成石灰氮生产成本提高，而石灰氮下游产品的开发应用却呈疲软态势，工业用石灰氮的发展前景不太乐观，但农用石灰氮市场处于开温阶段，市场前景看好。近年来随着城市绿化工程和家庭花卉市场的升温，石灰氮在农业方面的应用越来越广泛。目前，国际上对石灰氮的需求量较大，特别是日本、台湾，农用石灰氮需求旺盛。

石灰氮的生产原理是凭借电弧热和电阻热在1800-2200℃的高温下生石灰与焦炭或兰炭反应而制得电石，再将磨碎的电石1100-1200℃的温度下进行氮化，生成石灰氮，并伴随产生大量炭黑混与料中。该生产工艺的主要弊端：①高能耗。②消耗大量焦炭或兰炭等碳素资源。③生产过程产生较多的副产物(例如氰化物、炭黑等)，导致了石灰氮产品颜色深，有效成分含量低，下游应用副反应多。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种能耗较低、生产成本低廉、有效成分高、杂质含量低，回收后的钙容易价值化开发的石灰氮的制备方法，同时副产高附加值二硫化碳，一套装置两种产品，综合成本低。

本发明是这样实现的：以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精制二硫化碳。

其具体步骤为：将硫化钙与硫脲混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入氮气，150-250℃进行第一段煅烧反应，2-5h后将体系温度提至500-800℃继续煅烧反应3-7h，后路收集氮气夹带出的二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精品二硫化碳；反应结束后氮气氛围下冷却至室温，得石灰氮。

第一煅烧阶段，发生如下反应：

2CS(NH₂)₂+CaS→Ca(SCN)₂+2NH₃+H₂S；

第一煅烧阶段，温度过低，反应缓慢甚至不反应，温度过高硫脲分解严重，副反应加剧，因此煅烧温度控制在150-250℃，煅烧反应2-5h。

第二段烧阶段，发生如下反应：

Ca(SCN)₂→CaCN₂+CS₂

第二煅烧阶段温度过低反应缓慢，温度过高造成热能浪费，因此煅烧温度控制在500-800℃，煅烧反应3-7h。

整个煅烧反应过程中，硫脲量过低，反应不充分；硫脲量过高，造成浪费，因此，以纯物质的摩尔比计，硫化钙：硫脲＝1：2-8。

所述的硫化钙为硫化钙质量百分含量40％以上的物料，可以来源于工业硫化钙或自制硫化钙或硫化钙含量40％以上的混合物等等。

本发明在整个的煅烧反应过程中一直持续通入氮气，氮气可以将反应生成的气体以及二硫化碳带出，二硫化碳采用本领域常用的精制手段，例如除硫、精馏、冷凝，得到精制二硫化碳，含量大于99％。为了保证生成的二硫化碳可以被充分带出，本发明所述氮气通气速率为0.2-1L/min。