专利名称：一种氧化钙制氨工艺的制作方法
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+ H20 = Ca(OH)2(I)
2NH4C1 + Ca(OH)2=2ΝΗ3 + CaCl2 + 2H20(2)
总反应式
Ca0+2NH4C1 = 2ΝΗ3 + 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(I)是放热反应，而反应(2)是吸热反应，反应(I)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。I、流加+分割工艺(工艺I)
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I :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°C。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I :2，水与氯化铵的加入速度质量比为O. 1667-1. 5 :1。反应温度为50-80°C。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I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I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。
具体实施例方式实施例I
采用流加+分割工艺，年产500吨氨，年工作日300天。7m3反应釜，反应釜中加入水 4. 8m3，加入氯化铵，制得浓度为500kg/m3的氯化铵溶液，部分未溶解，然后，同时加入氧化钙粉末(含量90%)和氯化铵颗粒(含量97%)，氧化钙粉末和氯化铵颗粒的加入速度分别为127. 04kg/h和224. 85kg/h。反应开始，反应釜顶部排出产生氨，68_70kg/h。反应釜温度80° C，反应24h，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，排出80%反应液。开始新的一个操作周期，加入氯化铵、水、氧化钙，加入量同前，继续反应，生成氨。将反应釜排出的反应液冷却结晶干燥，得到氯化钙产品。为了连续稳定对外提供氨，设置了一个5m3氨贮存罐。实施例2
采用连续工艺，年产500吨氨，年工作日300天。Im3反应釜，反应釜中加入水O. 75m3， 加入氯化铵，得到浓度为500kg/m3的氯化铵溶液，加入氧化钙，待反应稳定后，同时加入氧化钙粉末(含量90% )、氯化铵颗粒(含量97% )和水，氧化钙粉末、氯化铵颗粒和水的加入速度分别为127. 04kg/h、224. 85kg/h和37. 7kg/h。反应釜温度70° C，与此同时，开始过滤排放反应液，排放速度与进料物料量平衡，使反应釜液位稳定。反应釜顶部排出产生的氨， 68-70kg/h。反应釜排出的反应液，喷雾干燥，得到氯化钙产品。干燥废气中含有氨，需经脱除。实施例3
采用流加+分割工艺，年产1000吨氨，年工作日300天。13m3反应釜，反应釜中加入水
9.6m3，加入氯化铵，得到浓度为200kg/m3的氯化铵溶液(部分未溶解)，然后，同时加入氧化钙粉末(含量90 % )和氯化铵颗粒(含量97 % )，氧化钙粉末和氯化铵颗粒的加入速度分别为228. 67kg/h和436. 21kg/h。反应釜温度60° C，反应开始，反应釜顶部排出产生的氨，135-143kg/h。反应24h，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，排出80%反应液。开始新的一个操作周期，加入氯化铵、水、氧化钙，加入量同前，继续反应，生成氨。将反应釜排出的反应液冷却结晶干燥，得到氯化钙产品。实施例4
采用连续工艺，年产1000吨氨，年工作日300天。2m3反应釜，反应釜中加入水I. 5m3， 加入氯化铵，得到浓度为600kg/m3的氯化铵溶液，加入氧化钙，待反应稳定后，同时加入氧化钙粉末(含量90% )、氯化铵颗粒(含量97% )和水，氧化钙粉末、氯化铵颗粒和水的加入速度分别为228. 67kg/h、436. 21kg/h和678kg/h。反应釜温度80° C，反应开始，反应釜顶部排出产生的氨，135-143kg/h。与此同时，开始排放反应液，排放速度与进料物料量平衡， 使反应釜液位稳定。反应釜排出的反应液冷却结晶干燥，得到氯化钙产品。废液中含有氨， 需脱除，以消减废水中氨氮值。实施例5
采用流加+分割工艺，年产3000吨氨，年工作日300天。20m3反应釜，反应釜中加入水9. 6m3，加入氯化铵，得到浓度为400kg/m3的氯化铵溶液(部分未溶解)，然后，同时加入氧化钙粉末(含量90 % )和氯化铵颗粒(含量97 % )，氧化钙粉末和氯化铵颗粒的加入速度分别为686kg/h、1357. 571kg/h。反应釜温度60° C，反应开始，反应釜顶部排出产生的氨， 410-430kg/h。反应12h，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，排出80%反应液。开始新的一个操作周期，加入氯化铵、水、氧化钙，加入量同前，继续反应，生成氨。将反应釜排出的反应液冷却结晶干燥，得到氯化钙产品。为了连续稳定对外提供氨，设置了一个20m3氨贮存罐。实施例6
采用连续工艺，年产3000吨氨，年工作日300天。2. 5m3反应釜，反应釜中加入水2m3， 加入氯化铵，得到浓度为500kg/m3的氯化铵溶液，加入氧化钙，待反应稳定后，同时加入氧化钙粉末(含量90% )、氯化铵颗粒(含量97% )和水，氧化钙粉末、氯化铵颗粒和水的加入速度分别为686kg/h、1357. 571kg/h和1131kg/h。反应釜温度80° C，反应开始，反应釜顶部排出产生的氨，410-430kg/h。与此同时，开始排放反应液，排放速度与进料物料量平衡， 使反应釜液位稳定。反应釜排出的反应液冷却结晶干燥，得到氯化钙产品。废液中含有氨， 需脱除，以消减废水中氨氮值。
权利要求
1.一种氧化钙制氨工艺，其特征在于将氧化钙粉末加入氯化铵溶液反应生产氨，并得到氯化钙副产物。
2.权利要求I所述的制氨工艺，其特征在于可以采用流加+分割工艺，具体反应步骤如下反应釜中加入水，加入氯化铵，制得200-600kg/m3的氯化铵溶液，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摩尔比为I :2，反应开始，反应釜顶部排出产生氨；反应温度为50-80°C ;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，可以用多种方法干燥，例如喷雾干燥，或结晶后干燥；为了连续稳定对外提供氨，可以设置一个氨贮存罐。
3.权利要求I所述的制氨工艺，其特征在于可以采用连续工艺，反应釜中加入水和氯化铵，制得200-600kg/m3的氯化铵溶液，然后，同时加入氧化钙粉末、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I :2，水与氯化铵的加入速度质量比为O.1667-1. 5 1 ;反应温度为50-80°C ;与此同时，反应釜开始排放反应液，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产出氨气；为了连续稳定对外提供氨，可以设置一个氨贮存罐。
全文摘要
本发明公开了一种用氧化钙制取氨的工艺，工艺简单，投资小，节省能源，非常适合于需要小量氨供应的企业。可以分别采用流加+分割工艺和连续工艺制氨。
文档编号C01C1/02GK102583438SQ20121003376
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者刘均洪, 张媛媛 申请人:青岛科技大学