用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统与方法。
【背景技术】
[0002]单氰胺作为工业原料被广泛地应用于农药和医药原料行业，被用作环氧树脂固化剂、染料固色剂、絮凝剂等。晶体单氰胺主要用于医药、保健产品、饲料添加剂的合成和农药中间体的合成，单氰胺水溶液可以作水果果树的落叶剂、无毒除虫剂。单氰胺也是合成双氰胺工艺中的中间产物。双氰胺，又名二聚氰胺，缩写DICY或D⑶，化学式C2H4N4。白色结晶粉末，是氰胺的二聚体，也是胍的氰基衍生物，在水中溶解度为4.13g/100g(298.15K)。双氰胺通常用作三聚氰胺的生产原料及医药和染料中间体，是一种非常重要的精细化工原料。医药工业中，用于制取硝酸胍和磺胺类药物等。也可用于制取胍、硫脲、硝酸纤维素稳定剂、钢铁表面硬化剂、橡胶硫化促进剂、印染固色剂、人造革填料和粘合剂等。现有生产双氰胺技术是通过制备氰氨化钙水解所得的氰氨氢钙悬浮液，经减压过滤除去氢氧化钙滤渣，再向滤液通入二氧化碳以将钙以碳酸钙的形式沉淀出来，得到氨基氰液。使其在碱性条件下聚合，再经过滤、冷却结晶、分离、干燥，得双氰胺。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]石灰氮水解脱钙会放出大量热量，由于单氰胺不稳定，温度过高会聚合，容易形成双氰胺，所以，温度控制不好时得到的是单氰胺与双氰胺混合物，由于此时混合液中含有废渣，故这一步产生的双氰胺只能随废渣排除。其中废渣主要为脱钙过程产生的碳酸钙废弃物。由此看来，现有技术中滤出的大量滤渣其利用领域受限，仅能用作水泥原料或者土壤改良剂来使用，不具有经济效益。中国发明专利(CN1100067)公开了制取轻质碳酸钙的方法，但该发明只获得普通碳酸钙，附加值过低。中国发明专利(CN100537421C)用石灰氮生产单氰胺和双氰胺时联产碳、普通碳酸钙，附加值过低。
[0007]目前的对双氰胺工业废渣处理方法的目的都是为减轻环境污染，但是这些方法都存在处理成本高，或者所制碳酸钙品质较低，导致现有双氰胺生产厂家仍将其作为废弃物来处理。
[0008]现有技术中尚无对单氰胺生产过程中产生的工业废渣高效综合利用的方法。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是为了解决现有技术中以石灰氮为原料生产单氰胺的水溶液产生难以处理废渣的问题，提供一种用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统。
[0010]本发明的第二个目的是提供一种用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的方法。
[0011]本发明的技术方案概述如下:
[0012]用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统，包括反应器3，反应器3的出口通过管道依次与第二过滤器4和单氰胺溶液储罐5连接，反应器3的进口依次与第一过滤器2和水解罐1连接，水解罐上设置有石灰氮进口和水进口，第一过滤器2上设置有废渣出口 ；反应器3上设置有二氧化碳进气口、晶型调控剂入口，第二过滤器4上设置有文石型纳米碳酸钙出口，第二过滤器4通过管道与水解罐1连接。
[0013]使用上述系统用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的方法，包括如下步骤:
[0014]1)使用用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统；
[0015]2)将粉碎的石灰氮和水通入水解罐1中，水解后的混合物经过第一过滤器2过滤，滤渣经废渣出口排出；将滤液、晶型调控剂及二氧化碳气体输送到反应器3中，控制反应温度在60°C以下，调节二氧化碳的流量，使体系pH达到9-10 ;
[0016]3)从反应器排出的生成物浆液通入第二过滤器4过滤得到的滤液为质量分数在10% -30%范围内的单氰胺水溶液，所述单氰胺水溶液通入单氰胺溶液储罐5，过滤得到的文石型纳米碳酸钙滤渣用水洗涤，洗涤后的水输入水解罐1中循环使用，文石型纳米碳酸钙从文石型纳米碳酸钙出口排出收集。
[0017]晶型调控剂优选Η3Ρ04、聚丙烯酰胺(PAM)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) ]、Mg2+或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
[0018]本发明的方法在用石灰氮生产单氰胺时还可以获得文石型纳米碳酸钙，避免了原有生产过程中将含有碳酸钙的固体当作废渣排放，既减少了对环境的污染，又增加了生产效益，生产出的文石型纳米碳酸钙与用氧化钙为原料生产的文石碳酸钙质量相当。
【附图说明】
[0019]图1为用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统示意图。
[0020]图2为文石型纳米碳酸钙SEM照片。
[0021]图3为文石型纳米碳酸钙的XRD结果。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
[0023]用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统(见图1)，包括反应器3，反应器3的出口通过管道依次与第二过滤器4和单氰胺溶液储罐5连接，反应器3的进口依次与第一过滤器2和水解罐1连接，水解罐上设置有石灰氮进口和水进口，第一过滤器2上设置有废渣出口 ；反应器3上设置有二氧化碳进气口、晶型调控剂入口，第二过滤器4上设置有文石型纳米碳酸钙出口，第二过滤器4通过管道与水解罐1连接。
[0024]实施例1
[0025]使用用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统连续生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的方法，包括如下步骤:
[0026]1)使用上述用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统；
[0027]2)以10kg/h将粉碎的含氮量20wt%的石灰氮和20L/h的水连续通入水解罐1中，水解后的混合物经过第一过滤器2过滤，滤渣经废渣出口排出；将滤液、65ml/h磷酸(晶型调控剂)及二氧化碳气体在连续输送到高剪切反应器3中，反应温度在60°C以下，通过调节二氧化碳的流量，使体系pH达到9-10 ;
[0028]3)从高剪切反应器排出的生成物浆液通入第二过滤器4过滤得到的滤液为质量分数19.64%的单氰胺水溶液，单氰胺水溶液通入单氰胺溶液储罐(5)，过滤得到的文石型纳米碳酸钙滤渣用水洗涤，洗涤后的水输入水解罐1中循环使用，文石型纳米碳酸钙从文石型纳米碳酸钙出口排出收集，干燥后获得文石型纳米碳酸钙产品，见图2和图3。
[0029]实施例2
[0030]使用用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统间歇生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的方法，包括如下步骤:
[0031]1)使用上述用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统；
[0032]2)将15kg粉碎的含氮量20wt%的石灰氮和30L水通入水解罐中，水解后的混合物经过第一过滤器过滤，滤渣经废渣出口排出；将滤液和0.1L磷酸(晶型调控剂)加入到高剪切反应器中，二氧化碳气体在连续输送到高剪切反应器中，反应温度控制在60°C以下，通过控制二氧化碳气体通入量，使体系达到pH = 9 ;
[0033]3)从高剪切反应器排出的生成物浆液通入第二过滤器过滤得到的滤液为质量分数24.67%的单氰胺水溶液，单氰胺水溶液通入单氰胺溶液储罐，过滤得到的文石型纳米碳酸钙滤渣用水洗涤，洗涤后的水输入水解罐中循环使用，文石型纳米碳酸钙从文石型纳米碳酸钙出口排出收集，干燥后获得文石型纳米碳酸钙产品。
[0034]当将步骤2)的pH= 10，其它同本实施例时，也可以制备得到符合要求的单氰胺水溶液和文石型纳米碳酸钙。
[0035]实验证明，用聚丙烯酰胺(PAM)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、硫酸镁或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分别替代本实施例的磷酸，作为晶型调控剂，其它同本实施例，可以获得与本实施例相似的结果。
【主权项】
1.用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统，包括反应器(3)，其特征是反应器(3)的出口通过管道依次与第二过滤器(4)和单氰胺溶液储罐(5)连接，反应器(3)的进口依次与第一过滤器(2)和水解罐(1)连接，水解罐上设置有石灰氮进口和水进口，第一过滤器(2)上设置有废渣出口 ；反应器(3)上设置有二氧化碳进气口、晶型调控剂入口，第二过滤器(4)上设置有文石型纳米碳酸钙出口，第二过滤器(4)通过管道与水解罐(1)连接。2.使用权利要求1的系统用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的方法，其特征是包括如下步骤: 1)使用用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统； 2)将粉碎的石灰氮和水通入水解罐(1)中，水解后的混合物经过第一过滤器(2)过滤，滤渣经废渣出口排出；将滤液、晶型调控剂及二氧化碳气体输送到反应器(3)中，控制反应温度在60°C以下，调节二氧化碳的流量，使体系pH达到9-10 ; 3)从反应器排出的生成物浆液通入第二过滤器(4)过滤得到的滤液为质量分数在10% -30%范围内的单氰胺水溶液，所述单氰胺水溶液通入单氰胺溶液储罐(5)，过滤得到的文石型纳米碳酸钙滤渣用水洗涤，洗涤后的水输入水解罐(1)中循环使用，文石型纳米碳酸钙从文石型纳米碳酸钙出口排出收集。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述晶型调控剂为Η3P04、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、Mg2+或聚乙烯吡咯烷酮。
【专利摘要】本发明公开了一种用石灰氮生产单氰胺及文石型纳米碳酸钙的系统与方法，该系统包括反应器，反应器的出口通过管道依次与第二过滤器和单氰胺溶液储罐连接，反应器的进口依次与第一过滤器和水解罐连接，水解罐上设置有石灰氮进口和水进口，第一过滤器上设置有废渣出口；反应器上设置有二氧化碳进气口、晶型调控剂入口，第二过滤器上设置有文石型纳米碳酸钙出口，第二过滤器通过管道与水解罐连接。本发明的方法在用石灰氮生产单氰胺时还可以获得文石型纳米碳酸钙，避免了原有生产过程中将含有碳酸钙的固体当作废渣排放，既减少了对环境的污染，又增加了生产效益，生产出的文石型纳米碳酸钙与用氧化钙为原料生产的文石碳酸钙质量相当。
【IPC分类】C01C3/16, C01F11/18, B82Y30/00
【公开号】CN105347362
【申请号】CN201510894828
【发明人】张金利, 周鸣亮, 杨超, 李韡, 韩优, 付雁
【申请人】上海弗鲁克科技发展有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月7日