CN102701822B - 以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法及设备 - Google Patents

以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种零排放、利于环镜的以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法及设备，其特征在于按如下步骤进行：a.取海水为原料，向海水中加入氨气及二氧化碳气体，使海水中的盐类化合物与氨及二氧化碳充分混合，生成氨碳复合水，所述氨气的加入量为海水中盐类化合物质量的0.45～0.55；所述二氧化碳气体的加入量为海水中盐类化合物质量的0.7～0.75；b.向氨碳复合水中加入硝酸铵并使两者充分混合，所述硝酸铵的加入量为海水中盐类化合物质量的0.56～0.65，生成氮肥营养液。

Description

以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种加工利用海水的方法，尤其是一种零排放、利于环镜的以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法及设备。
背景技术
地球的表面积中71%是海洋，海水是地球上最大的物质资源，因此人类很早就开始利用海水。海水中各种元素大都是以盐类化合物的形式存在于海水中，全世界各大洋各个不同地区的海水中含盐量也有区别（每个地区均有准确检测数据），如赤道附近的海水含盐量最高可达4%左右，陸地的大江大河入海口附近海域的海水含盐量只有3%左右。 1872年，世界公认著名化学家狄马尔Dittmar所公开了“海水中所含物质”的捡测报告，此后各国在工程应用中都採用下表所列这个标准，国际海洋物理协会（IAPSO）所公开的标准的海水实用盐度值亦为35000PPM（3.5%）。
海水有个最大特点是：不论含盐浓度如何，海水中所含有的各种盐之间比值关系近似恒定，所以海水中的这些主要元素又被称为“保守元素”。目前，应用海水做生产原料的行业有二大类：一类是盐化工产业，是从海水中提取各种盐类产品或海水中的元素物质；另一类是海水淡化产业，即从海水中提取淡水；上述两类产业最大的缺点是将生产后的剩余海水又排放回大海。由于剩余海水成分不全，改变了近海水域海水中各种成分的含量，造成海洋生物死亡或变迁，最终会导致类似渤海湾这类半封闭海湾变成死海。迄今为止，始终无法彻底解决这一世界性的难题。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种零排放、利于环镜的以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法及设备。
本发明的技术解决方案是：一种以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法，其特征在于按如下步骤进行：
a. 取海水为原料，向海水中加入氨气及二氧化碳气体，使海水中的盐类化合物与氨及二氧化碳充分混合，生成氨碳复合水，所述氨气的加入量为海水中盐类化合物质量的0.45～0.55；所述二氧化碳氩气体的加入量为海水中盐类化合物质量的0.7～0.75；
b. 向氨碳复合水中加入硝酸铵并使两者充分混合，所述硝酸铵的加入量为海水中盐类化合物质量的0.56～0.65，生成氮肥营养液。
一种上述以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法用设备，设有竖直塔，在竖直塔内置有上下两层漏板，所述竖直塔的顶端为海水入口，在位于上下两层漏板中间的竖直塔上设有氨气入口及二氧化碳气体入口，所述竖直塔的底端通过管路与卧式反应罐的始端相接，在卧式反应罐的始端处还设有搅拌器及硝酸铵入口，在卧式反应罐的终端处设有液氮肥营养液出口，在卧式反应罐的中部有多个交错设置的挡流隔板。
本发明是将地球上的最大资源—苦涩的咸海水经过化学改性后变成植物所需要的氮肥营养液（氮肥浓度为10%左右），不产生剩余海水，消除了污染排放，造福于人类社会。应用本发明也可以“海水淡化”行业所产生的剩余的浓盐水为原料，所得氮肥营养液中所含的氮肥浓度可达20%左右，即解决了“海水淡化”行业的污染排放问题，同时降低了海水淡化生产成本，提高的生产效益。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。
本发明的具体实施方式是按如下步骤进行：
a. 取海水为原料，向海水中加入氨气及二氧化碳气体，使海水中的盐类化合物与氨及二氧化碳充分混合，生成氨碳复合水，所述氨气的加入量为海水中盐类化合物质量的0.45～0.55；所述二氧化碳气体的加入量为海水中盐类化合物质量的0.7～0.75；
b. 向氨碳复合水中加入硝酸铵并使两者充分混合，所述硝酸铵的加入量为海水中盐类化合物质量的0.56～0.65，生成氮肥营养液。
具体可用如1所示设备实现，设有竖直塔1，在竖直塔1内置有上下具有漏孔的两层漏板2，所述竖直塔1的顶端为海水入口3，在位于上下两层漏板2中间的竖直塔1上设有氨气入口4及二氧化碳气体入口5，所述竖直塔1的底端通过管路6与卧式反应罐7的始端相接，在卧式反应罐7的始端处还设有搅拌器8及硝酸铵入口9，在卧式反应罐7的终端处设有氮肥营养液出口10，在卧式反应罐7的中部有三个交错设置的挡流隔板11，将卧式反应罐7分出第一混合仓、第二反应仓、第三反应仓及第四反应仓。
具体操作过程如下：
a.  将海水从海水入口3处注入竖直塔1，氨气、二氧化碳气体分别从氨气入口4及二氧化碳气体入口5进入竖直塔1，气体上升就从上层漏板的漏孔向上挤，与海水形成气、液交流，产生很多气泡泡沫，使氨气和二氧化碳气体与海水中的各种盐充分混合、反应；反应不完全的会在下层漏板处继续反应，这样海水中的盐经过与氨和二氧化碳的化合反应后，一部分改性变成为氮肥：氯化铵、硫酸铵、溴化铵；一部分改性变成为碳酸盐：碳酸氢钠、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钾；形成新“氨碳复合水”；
反应方程式如下：
氯化钠NaCl+氨NH3+二氧化碳CO2+水H2O→碳酸氢钠NaHCO 3+氯化铵NH4Cl；
氯化镁MgCl2+氨2NH3+二氧化碳CO2+水H2O→氯化铵2NH4C+碳酸镁MgCO 3；
硫酸镁MgSO4+氨2NH3+二氧化碳CO2+水H2O→碳酸镁MgCO 3 +硫酸铵(NH4)2SO4；
硫酸钙CaSO4+氨2NH3+二氧化碳CO2+水H2O→碳酸钙CaCO3+硫酸铵(NH4)2SO4；
硫酸钾K2SO4+氨2NH3+二氧化碳CO2+水H2O→硫酸铵(NH4)2SO4+碳酸钾K 2 CO 3；
溴化镁MgBr2+氨2NH3+二氧化碳CO2+水H2O→溴化铵2NH4 Br+碳酸镁MgCO 3；
b. 第一步反应生成的“氨碳复合水”通过管路6进入卧式反应罐7的始端（第一混合仓）内，硝酸铵从硝酸铵入口9进入卧式反应罐7，通过搅拌器8使“氨碳复合水”与硝酸铵充分混合，经过在中间设孔的挡流隔板进入第二反应仓、再从第二反应仓隔板下面进入第三反应仓、再从第三反应仓隔板上面进入第四反应仓，经过反复混合反应，将所有在第一步化合反应中所形成的碳酸盐全都与硝酸铵反应改性成为新的氮肥。
反应方程式如下：
碳酸氢钠NaHCO 3+硝酸铵NH4NO3→硝酸钠NaNO3+碳酸氢铵NH4HCO3；
碳酸镁MgCO 3+硝酸铵2NH4NO3→硝酸镁Mg(NO3)2+碳酸铵(NH4)2CO3；
碳酸钙CaCO 3+硝酸铵2NH4NO3→硝酸钙Ca(NO3)2+碳酸铵(NH4)2CO3；
碳酸钾K 2 CO 3+硝酸铵2NH4NO3→硝酸钾2KNO3+碳酸铵(NH4)2CO3；
即经过二次复合反应后海水中的全部盐就都变成为氮肥，产物中所含的氮肥浓度为10%左右。应用本方法也可对“海水淡化”行业所产生的剩余的浓盐水进行化学改性，所得的产物中的氮肥浓度就可达20%左右。
第一步反应生成化肥有： 
氯化铵NH4Cl、硫酸铵(NH4)2SO4、溴化铵NH4 Br
第二步反应生成化肥有：
硝酸钠NaNO3；硝酸镁Mg(NO3)2；硝酸钙Ca(NO3)2；
硝酸钾KNO3；碳酸铵(NH4)2CO3；碳酸氢铵NH4HCO3；
可以在第二步卧式反应罐中再添加些相当于溶液中氮肥总质量的50%磷矿粉和氮肥总质量的20%钾矿粉，矿粉的细度要达到200目以上，就可以使氮肥营养液变成复合营养液，其中磷矿石粉会在土壤中缓慢转变成磷酸一钙后被植物所吸收。

Claims (2)

1.一种以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法，其特征在于按如下步骤进行：
a. 取海水为原料，向海水中加入氨气及二氧化碳气体，使海水中的盐类化合物与氨及二氧化碳充分混合，生成氨碳复合水，所述氨气的加入量为海水中盐类化合物质量的0.45～0.55；所述二氧化碳气体的加入量为海水中盐类化合物质量的0.7～0.75；
b. 向氨碳复合水中加入硝酸铵并使两者充分混合，所述硝酸铵的加入量为海水中盐类化合物质量的0.56～0.65，生成氮肥营养液。
2.一种如权利要求1所述以海水为原料生产植物氮肥营养液的方法用设备，其特征在于：设有竖直塔（1），在竖直塔（1）内置有上下两层漏板（2），所述竖直塔（1）的顶端为海水入口（3），在位于上下两层漏板（2）中间的竖直塔（1）上设有氨气入口（4）及二氧化碳气体入口（5），所述竖直塔（1）的底端通过管路（6）与卧式反应罐（7）的始端相接，在卧式反应罐（7）的始端处还设有搅拌器（8）及硝酸铵入口（9），在卧式反应罐（7）的终端处设有氮肥营养液出口（10），在卧式反应罐（7）的中部有多个交错设置的挡流隔板（11）。
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