CN101648708B - 一种高纯度二氧化碳的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高纯度二氧化碳的制备方法，采用贝壳和酸为原料按1∶2比例进行反应，一步制得二氧化碳，反应离子方程式如下：CaCO3+2H+→Ca2++CO2↑+H2O。本发明的效果和益处工艺流程简单，低成本，生产的二氧化碳纯度高。如果将贝壳和酸(也可以是废酸)反应，不仅仅生产出高纯度的二氧化碳，并得到副产品钙盐，进一步创造经济价值，还能够解决贝壳污染的问题。本发明以贝壳为原料生产高纯度二氧化碳，由于贝壳中碳酸钙含量高，杂质少，生产出的二氧化碳纯度好高，且贝壳属于废弃物，属于废弃物再生利用，生产的产品价格低廉，并大大减少废弃贝壳对环境的污染，具有重要的环保意义。
Description
技术领域：
本发明属于无机化工领域，涉及二氧化碳的制备方法。
背景技术：
二氧化碳具有较高的民用和工业价值，在多种领域有着广泛的应用，是一种非常宝贵的资源。不仅广泛应用在石油开采、冶金、焊接、低温冷煤、机械制造、人工降雨、消防、化工、造纸、农业、食品业、医疗卫生等方面，还可应用于超临界溶剂、生物工程、激光技术、核工业等尖端高科技领域。近年来开发出的新用途如棚菜气肥、蔬菜(肉类)保鲜、生产可降解塑料等也展现良好的发展前景。
制备高纯度二氧化碳的方法，公开号CN1152547A，公开日1997年6月25日，由燃烧的含氧燃料的玻璃制造炉的废气通过一系列步骤制备食品级二氧化碳，但是工艺繁琐，成本高，不适合推广使用。农用二氧化碳的制备方法及设备，公开号CN1203190A，公开日1998年12月30日，由五氧化二磷和碳酸氢铵制备二氧化碳，制备的二氧化碳仅作为农用，无法达到食品级。
我国湖泊众多，海域辽阔，贝类资源丰富，随着海产品养殖业的发展，一些海边堆积大量贝壳，沿海城市海产品加工厂和生活垃圾中也抛弃数量可观的贝壳。目前虽然人们已知道贝壳中含有95％的碳酸钙和余量的壳质素，但仍主要将贝壳用于工艺品或饰品制作，最近新研究有作为山林养料，其余均成为废弃物。仅就大连市为例，每年所产生的贝壳约是全年生活垃圾堆的五分之一，数量约为十八万吨。这些废弃的贝壳除工艺品采用一些美观的贝壳外，大部分没有得到利用，不仅降低了水产品的经济价值，还污染环境。
发明内容：
本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种高纯度二氧化碳的制备方法，合成方法简单，原料易得，且为废物利用，环保。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种高纯度二氧化碳的制备方法，采用贝壳和酸为原料按1∶2比例进行反应，一步制得二氧化碳，反应离子方程式如下：CaCO3+2H+→Ca2++CO2↑+H2O。
所述贝壳除去贝壳表面的泥土等杂物，进行破碎呈16-20目的颗粒状和粉状备用；粉碎的颗粒状贝壳投入到反应罐中，在搅拌条件下，将酸液加入到反应器中，控制加酸速度在1-1.5L/h，反应进行2-3小时，检验pH，用上阶段准备的粉状贝壳调节反应罐内pH至中性；采用干燥剂干燥所得的二氧化碳，并吸收挥发出的氯化氢气体后，回收二氧化碳产品。
所述反应结束后，将反应罐内的料液过滤，蒸发浓缩，干燥并收集副产品钙盐。
所述的贝壳包括所有的贝壳，如牡蛎壳、蛤壳、海螺壳、扇贝壳、鲍鱼壳。
所述的酸包括无机酸、有机酸及无机废酸和有机废酸。
所述无机酸采用盐酸或废盐酸。
所述有机酸采用冰醋酸或废醋酸。
所述干燥CO2的干燥剂采用氧化钙。
本发明的效果和益处工艺流程简单，低成本，生产的二氧化碳纯度高。如果将贝壳和酸(也可以是废酸)反应，不仅仅生产出高纯度的二氧化碳，并得到副产品钙盐，进一步创造经济价值，还能够解决贝壳污染的问题。本发明以贝壳为原料生产高纯度二氧化碳，由于贝壳中碳酸钙含量高，杂质少，生产出的二氧化碳纯度好高，且贝壳属于废弃物，属于废弃物再生利用，生产的产品价格低廉，并大大减少废弃贝壳对环境的污染，具有重要的环保意义。
附图说明：
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1：
采用贝壳与纯盐酸反应制备高纯度二氧化碳，具体反应式如下：
CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2+H2O
具体制备工艺：原料盐酸：质量浓度为30％；贝壳(其中CaCO3含量：94％重量)；贝壳包括所有的贝壳，如牡蛎壳、蛤壳、海螺壳、扇贝壳、鲍鱼壳，单一种类贝壳或混合种类贝壳均可以。
首先将贝壳用清水除去贝壳表面的泥土等杂物，进行破碎，其中粉末状的贝壳粉单独存放起来备用，破碎后的贝壳颗粒粒度控制在16-20目，因为粒度太大在反应过程中搅拌不方便，粒度太小反应过程中会被气泡顶出。取1.06t贝壳颗粒(含CaCO31t)投入反应器中，加入浓度30％的盐酸2.43t，控制加酸速度在1-1.5L/h，以免加酸速度过快反应罐中发生“冒锅”现象。若发生“冒锅”现象，可用高压蒸汽吹或淋洗解决。要注意的是在反应过程中除了清洗未反应的残渣外，不要引进其他水，以免稀释，引起额外的蒸发用蒸汽量。反应进行2-3小时后，检验pH，用贝壳粉碎阶段准备的贝壳粉末调节反应罐内pH至中性。用氧化钙干燥所得的二氧化碳，并吸收挥发出的氯化氢气体后，回收二氧化碳得到0.44t二氧化碳气体。
反应结束后，将反应罐内的料液过滤，蒸发浓缩，干燥并收集产品钙盐，最后结晶得到1.47t CaCl2·2H2O和1.52t水。
实施例2：
贝壳与醋酸反应
2CH3COOH+CaCO3＝(CH3COO)2Ca+H2O+CO2
原料：醋酸：质量浓度99％；贝壳：CaCO3含量94％重量百分比(同实施例1)；
采用实施例1所述的制备方法，原料具体配比如下：采用1.06t贝壳(含CaCO31t)消耗99％的醋酸1.21t，得到0.44t二氧化碳气体，结晶得到1.58t(CH3COO)2Ca·H2O和0.01t水。
Claims (3)
1.一种高纯度二氧化碳的制备方法，其特征是：采用贝壳和酸为原料进行反应，一步制得二氧化碳，反应离子方程式如下：CaCO3+2H+→Ca2++CO2↑+H2O，贝壳除去贝壳表面的泥土等杂物，进行破碎呈16-20目颗粒状和粉状备用；粉碎的颗粒状贝壳投入到反应罐中，在搅拌条件下，将酸液加入到反应器中，所述酸液为盐酸、废盐酸、冰醋酸或者废醋酸，控制加酸速度在1-1.5L/h，反应进行2-3小时，检验pH，用上阶段准备的粉状贝壳调节反应罐内pH至中性；采用干燥剂干燥所得的二氧化碳，并吸收挥发出的氯化氢气体后，回收二氧化碳产品，反应结束后，将反应罐内的料液过滤，蒸发浓缩，干燥并收集副产品钙盐。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度二氧化碳的制备方法，其特征是：贝壳采用牡蛎壳、蛤壳、海螺壳、扇贝壳或鲍鱼壳。
3.根据权利要求1所述的一种高纯度二氧化碳的制备方法，其特征是：干燥CO2的干燥剂采用氧化钙。
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