[发明专利]一种氧化钙制氨工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种用氧化钙与氯化铵溶液反应制取氨的工艺，工艺简单，投资小。

背景技术

氨气，无机化合物，化学式： NH3；常温下为气体，无色有刺激性恶臭的气味，易溶于水。在化工工业中，氨是以哈伯法通过N2和H2在高温高压和催化剂存在下直接化合而制成。这种氨的生产方法适合工业大规模生产，例如几万吨、几十万吨/年。然而，有时，工业上需要小规模氨的生产，例如，500-5000吨/年。此时，哈伯法显然不适用。

用氢氧化钙（固体）+氯化铵（固体）可以用于实验室制氨，但是，不适于小规模氨的生产。因此，发明一种适应小规模生产氨的工艺将有很好现实需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小规模生产氨的工艺，可以适用500-3000吨/年氨的生产。

本发明采用氧化钙与氯化铵溶液反应，生产氨，反应式如下：

CaO+ H2O = Ca(OH)₂                            （1）

2NH₄Cl + Ca(OH)₂=2NH3↑+ CaCl₂ + 2H₂O           （2）

总反应式：

          　　　H₂O

CaO+2NH₄Cl  =  2NH₃↑+ CaCl2 + H₂O              （3）

     本工艺采用一锅煮方式，在反应釜中加入水、氯化铵，然后加入氧化钙粉末，氧化钙立即与水反应，生成氢氧化钙，由于反应液中已接有氯化铵，所以，生成的氢氧化钙立即与氯化铵反应，氢氧化钙不形成固体沉淀。因为反应为均相反应，所以，反应速度快。相反，如果用氢氧化钙粉末（由于其溶解度很小，实际上是固体）与氯化铵溶液反应，则反应为非均相反应，反应速度很慢，远远小于均相反应。所以，采用本工艺，显著优于氢氧化钙（固体）+氯化铵固体或溶液的反应。

此外，反应（1）是放热反应，而反应（2）是吸热反应，反应（1）产生的热可用于加入反应液，并提供反应（2）所需的热量。可见，本发明节省能源。

本发明可以用2种具体工艺实现。

1、  流加+分割工艺（工艺1）

反应釜中加入水，加入氯化铵，得到一定浓度的氯化铵溶液，200-600kg/m³(可能部分未溶解)，然后，同时加入氧化钙粉末和氯化铵颗粒，氧化钙粉末和氯化铵颗粒的加入速度按1：2的摩尔比加入，反应开始，反应釜顶部排出产生的氨。反应温度为50-80℃。当反应釜中氯化钙浓度接近饱和时，进行分割操作，停止加入氯化铵，继续反应，使反应液中氯化铵浓度降低，停止加入氧化钙，降低氧化钙浓度，排出70-90％反应液。开始新的一个操作周期，加入氯化铵、水、氧化钙，继续反应，生成氨。从反应釜排出的反应液主要含氯化钙，且接近饱和，可以用多种方法干燥，例如喷雾干燥，或结晶后干燥等。为了连续稳定对外提供氨，可以设置一个氨贮存罐。

2、  连续工艺（工艺2）

反应釜中加入反应釜中加入水，加入氯化铵，得到一定浓度的氯化铵溶液，200-600kg/m³(可能部分未溶解)，然后，同时加入氧化钙粉末和氯化铵颗粒和水，氧化钙粉末与氯化铵颗粒的加入速度摩尔比为1：2，水与氯化铵的加入速度质量比为0.1667-1.5：1。反应温度为50-80℃。与此同时，开始排放反应液，排放速度与进料物料量平衡，使反应釜液位保持稳定，排出反应液中的氯化钙，可以用结晶或者喷雾干燥法回收。反应釜顶部开始稳定排出氨气。为了连续稳定对外提供氨，可以设置一个氨贮存罐。

与工艺1相比，工艺2排放液中的氯化铵浓度较高，后续废水中氨氮含量高。工艺2的氨气产生量较为均匀，但是，对工艺各环节控制要求高。工艺1在分割操作时，氨气产生量会有一定的波动。

　　   显然，本发明的工艺流程简单、投资小，特别适合需要小规模生产氨的企业需求。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

具体实施方式

实施例1