CN103318921A - 一种从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种从含低浓度氨的水溶液制备高浓度碳酸铵溶液的方法。本发明，包括以下步骤：1）调节作为原料的含氨的水溶液的pH值至11.00～13.50，从含氨的水溶液中将氨吹出得到氨气；2）用pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液作为吸收液，将作为原料气的CO2气和步骤1）制得的氨气交替通入吸收液中；或者，将吸收液交替送入碳化装置和氨吸收装置，同时往碳化装置内通入作为原料气的CO2气，往氨吸收装置内通入步骤1）制得的氨气；经上述步骤所得吸收液产物即为制得的碳酸铵溶液。本发明通过控制工艺条件可以提高碳酸铵生产过程中氨和CO2的吸收率，且工艺简单，投资费用低，无需经过精馏或汽提工艺，能耗较低，且对作为原料气的CO2气的CO2含量要求相对较低。
Description
技术领域
本发明涉及从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，特别涉及一种从含低浓度氨的水溶液制备高浓度碳酸铵溶液的方法。
背景技术
发明专利CN201010177402.0提出了采用钙盐法与电渗析耦合生产乳酸的工艺，该工艺可以克服现有生产技术生产乳酸时产生硫酸钙废渣的缺陷，又能与工业生产现用的钙盐法乳酸发酵直接衔接，并且实现了物料的闭路循环。该方法在乳酸发酵阶段仍然使用CaCO3调节发酵液的pH；然后，利用碳酸铵作为沉淀剂将含乳酸钙的发酵液置换为含乳酸铵的发酵液以及碳酸钙沉淀；最后，利用双极膜电渗析技术处理，将含乳酸铵的发酵液处理为含乳酸的溶液，并再生得到NH3，利用该再生得到的NH3与乳酸发酵过程产生的CO2反应制备得到碳酸铵作为沉淀剂。该工艺中为了减少置换过程对发酵液的稀释，要求得到碳酸铵溶液浓度尽可能高。但是，乳酸铵双极膜电渗析碱室生成的氨水浓度较低，难以直接用于制备高浓度碳酸铵溶液。
目前，工业上及文献报道利用含低浓度氨的水溶液（氨浓度约0.5～5mol/L）制备得到高浓度碳酸铵溶液主要有如下两种方法：
（1）将含低浓度氨的水溶液经过汽提、冷却、干燥等步骤得液氨，然后氨气与CO2气相反应得到固体碳酸铵，其主要反应为：
但该方法能耗高，利用该方法每生产1吨液氨，约耗电2000～3500千瓦时，投资费用较高，且该气相反应放热，产物为固体，不利于控温，容易堵塞管路，严重腐蚀设备，给生产带来极大不便，且氨气爆炸极限下限较低，氨气泄漏容易爆炸，存在安全隐患。
（2）将含低浓度氨的水溶液经过汽提、冷却等步骤浓缩得到浓氨水（20%～25%），然后通过浓氨水吸收二氧化碳得到高浓度碳酸铵溶液，其主要反应为：
此方法蒸汽消耗量高，蒸汽消耗量约120～250kg/m3原料，汽提对设备腐蚀性大，塔内容易结垢，对操作带来极大不便，投资费用较高，且要求CO2含量较高（95%以上），否则氨损失严重，当CO2含量为90%～95%，氨的损失约10%～15%，当CO2含量约为80%时，氨的损失率大于20%，回收损失的氨循环利用，会大大增大操作成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种以含氨的水溶液为原料制备碳酸铵溶液的方法，特别是以含低浓度氨的水溶液为原料制备高浓度碳酸铵溶液的方法，并且保证较高的氨和二氧化碳的吸收率。
本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，包括以下步骤：
1）调节作为原料的含氨的水溶液的pH值至11.00～13.50，从含氨的水溶液中将氨吹出得到氨气；
2）用pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液作为吸收液，将作为原料气的CO2气和步骤1）制得的氨气交替通入吸收液中；或者，
将吸收液交替送入碳化装置和氨吸收装置，同时往碳化装置内通入作为原料气的CO2气，往氨吸收装置内通入步骤1）制得的氨气；
经上述步骤所得吸收液产物即为制得的碳酸铵溶液。
根据本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其中，所述吸收液产物总碳浓度大于4.0mol/L，或，总氨浓度大于8.0mol/L。
本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其中，将作为原料气的CO2气和步骤1）制得的氨气交替通入吸收液时，通入CO2气时吸收液的pH值从9.50～10.00降低到9.00～9.50，通入氨气时吸收液的pH值从9.00～9.50升高到9.50～10.00。
本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其中，吸收液进入碳化装置时的pH值（进口）是9.50～10.00，离开碳化装置时的pH值（出口）是9.00～9.50，吸收液进入氨吸收装置时的pH值（进口）是9.00～9.50，离开氨吸收装置时的pH值（出口）是9.50～10.00。
上述作为吸收液的pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液，可以以稀氨水为初始吸收液制备而成，其制备方法为：
以总氨浓度为0.5～4.0mol/L的稀氨水作为制备碳酸铵溶液的初始吸收液，向其中通入CO2气直到pH值降低到9.50～10.00，得到pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液。
根据本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，所述含氨的水溶液为含低浓度氨的水溶液，其总氨浓度范围是2.0～4.0mol/L。
根据本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，作为吸收液的，所述pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液的总氨浓度是0.5～4.0mol/L。
本发明所制得的碳酸铵溶液总碳浓度大于4.0mol/L，或，总氨浓度大于8.0mol/L，为高浓度碳酸铵溶液，并且可进一步用液氨、浓氨水、氨气调节pH到10.00～10.50，得到总碳浓度大于4.0mol/L，且，总氨浓度大于8.5mol/L的更高浓度的碳酸铵溶液。
本发明所述的作为原料的含氨的水溶液可以是一般的氨水，也可以是碳铵等化工产品生产中副产的含氨的水溶液，也可以是无机铵盐（如氯化铵、硫酸铵等）或有机铵盐（如乳酸铵、柠檬酸铵等）经过双极膜电渗析技术再生得到的氨水溶液。
根据本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，步骤1）采用加入常用碱，如NaOH或KOH，来调节作为原料的含氨的水溶液的pH值。
根据本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，步骤1）优选使用空气，利用吹脱装置将氨气吹出，所述吹脱装置可以是用双极膜电渗析乳酸铵或其他铵盐得到乳酸和NH3过程的碱室料缸，或与之连通的氨吹脱塔。所述氨吹脱塔可以是填料塔、板式塔、喷雾塔等气液传质设备。
所述氨吹脱塔的水力负荷范围为1.0～4.0L/(m2·h)，鼓入空气的体积流量与作为原料的含氨的水溶液的进料体积流量比值为0.5～7.5，温度控制30～80℃，吹脱塔内压力维持0.1～0.25MPa。
本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，步骤2）所述作为原料气的CO2气中CO2含量为80%～95%。
本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，步骤2）将作为原料气的CO2气和步骤1）制得的氨气交替通入吸收液时所使用的装置为机械搅拌槽、鼓泡塔或气提式环流反应器。
所述交替吸收CO2气和氨气的装置中，可以优选地，温度控制在5～35℃，氨气的停留时间为2～40s，CO2气的停留时间5～40s。
本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，步骤2）所述碳化装置可以为填料塔或鼓泡塔。
所述碳化装置内吸收液进入碳化装置的体积流量与进入碳化装置的CO2气的体积流量比值为4～45，温度控制在5～35℃。
当碳化装置为填料塔时，填料层高度与塔径比值在8～12，填料材质为耐腐蚀不锈钢、聚丙烯或玻璃钢，所用填料均为市售产品。
当碳化装置为鼓泡塔时，鼓泡塔高度与直径比值在5～12，表观气速控制在2.0×10-3m/s～5×10-2m/s。
本发明的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，步骤2）所述氨吸收装置可以为机械搅拌槽、鼓泡塔或气提式环流反应器。
所述氨气在氨吸收装置内停留时间为2～40s,温度控制在10～35℃，压力在0.1～0.5MPa。
当氨吸收装置为搅拌槽式反应器时，搅拌槽高度与直径比值在1～3，反应器内设有搅拌装置，表观气速控制在1.0×10-3～1.5×10-2m/s；
当氨吸收装置为鼓泡塔时，鼓泡塔高度与直径比值在5～12，表观气速控制在2.0×10-3m/s～5×10-2m/s。
本发明的原理是：采用分步吸收的方法，用低浓度的碳酸铵溶液作为吸收液（可以以稀氨水为初始吸收液制备该碳酸铵溶液），交替吸收从含低浓度氨的水溶液中吹脱的低浓度氨气和作为原料气的CO2气，避免了常规方法把低浓度氨气和CO2气同时通入同一气液反应器时，由低浓度氨气中的惰性气体引起的碳酸铵溶液中NH3和CO2的解吸及CO2传质推动力降低的问题，从而提高了最终的碳酸铵溶液的浓度，也保证了氨和CO2的吸收率。
本发明的优势是从含低浓度氨的水溶液制备高浓度碳酸铵溶液。采用本发明的方法，可以从总氨浓度为2.0～4.0mol/L的含低浓度氨的水溶液和含量80%～95%的二氧化碳气为原料，制备总氨浓度为8.0～13.5mol/L、总碳浓度为4.0～6.5mol/L的碳酸铵溶液，二氧化碳吸收率高于85%，氨吸收率高于90%。本发明对含高浓度氨的水溶液（总氨浓度大于4mol/L）为原料也是可行的，但是与经氨蒸馏浓缩得到浓氨水然后吸收CO2气制备碳酸铵工艺相比，优势不够明显，对氨浓度2.0～4.0mol/L的含氨的水溶液为原料优势明显；本发明对高含量（95%～100%）的CO2也是有效的，但是与经氨蒸馏浓缩得到浓氨水然后吸收CO2气制备碳酸铵工艺相比优势不明显，对含量为80%～95%的CO2优势明显。本发明即使在常温下（例如温度为30～60℃）吹脱作为原料的含低浓度氨的水溶液，也能得到高浓度的碳酸铵溶液，可以避免高温带来的能耗过高及引起塔内结垢的问题。
本发明通过控制工艺条件可以提高碳酸铵生产过程中氨和CO2的吸收率，且工艺简单，投资费用低，无需经过精馏或汽提工艺，能耗较低，且对作为原料气的CO2气的CO2含量要求相对较低。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图2为本发明实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明以下实施例均以制备300mL，总碳浓度为4.8mol/L、总氨浓度达到9.6mol/L以上的碳酸铵溶液为例说明本发明的工艺过程。
实施例一
制备碳酸铵溶液的原料是总氨浓度4.0mol/L的稀氨水和作为原料气的含量80%的CO2气。所用吹脱装置、氨吸收装置和碳化装置按照图2所示顺序连接。其中吹脱装置为有机玻璃制成的填料塔，直径4cm、高60cm、填料层高度40cm，填料为Φ3mm×3mm不锈钢网环填料；氨吸收装置为玻璃制成的搅拌槽式反应器，高15cm、体积250mL，底部安装气石用于曝气，搅拌装置为磁力搅拌器；碳化装置为有机玻璃制成的填料塔，直径5cm、高50cm、填料层高度30cm，填料为Φ4mm×4mm不锈钢网环填料。通过pH在线监测装置测定氨吸收装置进口、出口及碳化装置进口、出口处的吸收液的pH值。
制备碳酸铵溶液的过程是：
将3.0L、4.0mol/L的作为原料的稀氨水加入到原料储罐（5L的广口瓶）中，缓慢加入固体NaOH调其pH至13。利用水浴装置通过蛇形管换热器维持作为原料的稀氨水的温度约为46℃，用蠕动泵以50mL/min的流量将作为原料的稀氨水不断泵入吹脱装置顶部（填料层上方）、从吹脱装置底部返回原料储罐，使之在吹脱装置内循环。用气泵由吹脱装置底部鼓入空气，控制空气流量约100mL/min，从吹脱装置顶部得到吹脱出的氨气；以300mL、4.0mol/L的稀氨水作为制备碳酸铵溶液的初始吸收液，用蠕动泵以65mL/min的流量将初始吸收液泵入碳化装置顶部（填料层上方）、从碳化装置底部返回吸收液储罐，用气泵由碳化装置底部鼓入含量80%的CO2气（原料气），控制CO2气流量约为15mL/min，通过pH在线监测装置实时测定吸收液的pH值，直到吸收液pH=9.85时，得到用于后续吸收过程的吸收液；用蠕动泵以50mL/min的流量将吸收液交替送入碳化装置和氨吸收装置，与此同时通过气体流量计调节通入碳化装置的作为原料气的含量80%的CO2气的流量（约为12mL/min）、调节通入氨吸收装置的从吹脱装置吹出的氨气的流量（约为100mL/min），使得碳化装置进口、出口处的吸收液的pH值分别维持在9.85和9.41，使得氨吸收装置进口、出口处的吸收液的pH值分别维持在9.41和9.85，每隔10min调节一次以维持上述各pH值。约27h后，从氨吸收装置得到的吸收液（高浓度碳酸铵溶液）中总碳浓度达到4.8mol/L、总氨浓度达到9.61mol/L，溶液pH约为9.85。
进一步在氨吸收装置中，用从吹脱装置吹出的氨气将上述得到的高浓度碳酸铵溶液的pH调至10.40，即可得到总碳浓度为4.8mol/L、总氨浓度为10.20mol/L的高浓度碳酸铵溶液。
整个过程氨的吸收率为95%，二氧化碳吸收率为89%。
实施例二
采用三室双极膜电渗析，以氯化铵水溶液为原料制备得到作为原料的稀氨水。所用电渗析膜组数为4，膜规格为8cm×18cm，膜有效面积为0.005m2，所用阳膜为上海翔丰生产的SHCM，阴膜为河北光亚生产的RXAM-0912，双极膜为河北光亚生产的RXBM-1003，盐室初始料液为300mL、55g/L NH4Cl溶液，酸室初始料液为300mL、0.05mol/L的盐酸溶液，碱室初始料液为300mL、0.05mol/L的氨水。使用直流25V恒压操作，水浴控制料室、碱室和酸室的温度均为30℃。当盐室电导低于3.0mS/cm时，将盐室料液更换为300mL、55g/L NH4Cl水溶液，当酸室盐酸浓度超过1.0mol/L，将酸室料液更换为300mL、0.05mol/L的盐酸溶液，当碱室氨水浓度达到2.5mol/L时，将碱室氨水送入作为原料的稀氨水原料储罐作为制备碳酸铵溶液的原料。
制备碳酸铵溶液的原料为上述双极膜电渗析碱室得到的总氨浓度为2.5mol/L的稀氨水和作为原料气的含量为90%的CO2气。
所用吹脱装置、氨吸收装置和碳化装置按照图2所示顺序连接。其中吹脱装置为有机玻璃制成的填料塔，直径4cm、高60cm、填料层高度40cm，填料为Φ3mm×3mm不锈钢网环填料；氨吸收装置为玻璃制成的搅拌槽式反应器，高15cm、体积250mL，底部安装气石用于曝气，搅拌装置为磁力搅拌器；碳化装置为有机玻璃制成的填料塔，直径5cm、高50cm、填料层高度30cm，填料为Φ4mm×4mm不锈钢网环填料。通过pH在线监测装置测定氨吸收装置进口、出口及碳化装置进口、出口处的吸收液的pH值。
制备碳酸铵溶液的过程是：
将8.0L、2.5mol/L的作为原料的稀氨水加入到原料储罐（10L的广口瓶）中，缓慢加入固体NaOH调其pH至13.50。利用水浴装置通过蛇形管换热器维持作为原料的稀氨水的温度约为32℃。用蠕动泵以50mL/min的流量将作为原料的稀氨水不断泵入吹脱装置顶部（填料层上方）、从吹脱装置底部返回原料储罐，使之在吹脱装置内循环。用气泵由吹脱装置底部鼓入空气，控制空气流量约80mL/min，从吹脱装置顶部得到吹出的氨气；以300mL、2.5mol/L的稀氨水作为制备碳酸铵溶液的初始吸收液，用蠕动泵以65mL/min的流量将初始吸收液泵入碳化装置顶部（填料层上方）、从碳化装置底部返回吸收液储罐，用气泵由碳化装置底部鼓入含量90%的CO2气（原料气），控制CO2气流量约为12mL/min，通过pH在线监测装置实时测定吸收液的pH值，直到吸收液pH=10.00时，得到用于后续吸收过程的吸收液；用蠕动泵以50mL/min的流量将吸收液交替送入碳化装置和氨吸收装置，与此同时通过调节气体流量计调节通入碳化装置的作为原料气的含量为90%的CO2气的流量（约为12mL/min）、调节通入氨吸收装置的从吹脱装置吹出的氨气的流量（约为80mL/min），使得碳化装置进口、出口处的吸收液的pH值分别维持在10.00和9.50，使得氨吸收装置进口、出口处吸收液的pH值分别维持在9.50和10.00，每隔10min调节一次以维持上述各pH值。约35h后，从碳化装置得到的吸收液（高浓度碳酸铵溶液）中总碳浓度达到4.8mol/L、总氨浓度达到9.45mol/L，溶液pH约为9.50。
进一步将上述得到的高浓度碳酸铵溶液送入氨吸收装置内，用从吹脱装置吹脱出的氨气将上述得到的高浓度碳酸铵溶液的pH调至10.50，即可得到总碳浓度为4.8mol/L、总氨浓度为10.20mol/L的高浓度碳酸铵溶液。
整个过程氨的吸收率为90%，二氧化碳的吸收率为85%。
实施例三
制备碳酸铵溶液的原料是总氨浓度2.0mol/L的稀氨水和作为原料气的含量95%的CO2气。所用吹脱装置、氨吸收装置和碳化装置按照图2所示顺序连接。其中吹脱装置为有机玻璃制成的填料塔，直径4cm、高60cm、填料层高度40cm，填料为Φ3mm×3mm不锈钢网环填料；氨吸收装置为玻璃制成的搅拌槽式反应器，高15cm、体积250mL，底部安装气石用于曝气，搅拌装置为磁力搅拌器；碳化装置为有机玻璃制成的填料塔，直径5cm、高50cm、填料层高度30cm，填料为Φ4mm×4mm不锈钢网环填料。通过pH在线监测装置测定氨吸收装置进口、出口及碳化装置进口、出口处的吸收液的pH值。
制备碳酸铵溶液的过程是：
将8.0L、2.0mol/L的作为原料的稀氨水加入到原料储罐（10L的广口瓶）中，缓慢加入固体NaOH调其pH至13.50。利用水浴装置通过蛇形管换热器维持作为原料的稀氨水的温度约为80℃，用蠕动泵以50mL/min的流量将作为原料的稀氨水不断泵入吹脱装置顶部(填料层上方)、从吹脱装置底部返回原料储罐，使之在吹脱装置内循环。用气泵由吹脱装置底部鼓入空气，控制空气流量约80mL/min，从吹脱装置顶部得到吹脱出的氨气；以300mL、2.0mol/L的稀氨水作为制备碳酸铵溶液的初始吸收液，用蠕动泵以65mL/min的流量将初始吸收液泵入碳化装置顶部（填料层上方）、从碳化装置底部返回吸收液储罐，用气泵由碳化装置底部鼓入含量95%的CO2气（原料气），控制CO2气流量约为14mL/min，通过pH在线监测装置实时测定吸收液的pH值，直到吸收液pH=9.50时，得到用于后续吸收过程的吸收液；用蠕动泵以50mL/min的流量将吸收液交替送入碳化装置和氨吸收装置，与此同时通过气体流量计调节通入碳化装置的作为原料气的含量95%的CO2气的流量（约为12mL/min）、调节通入氨吸收装置的从吹脱装置吹出的氨气的流量（约为80mL/min），使得碳化装置进口、出口处的吸收液的pH值分别维持在9.50和9.00，使得氨吸收装置进口、出口处的吸收液的pH值分别维持在9.00和9.50，每隔10min调节一次以维持上述各pH值。约31h后，从氨吸收装置得到的吸收液（高浓度碳酸铵溶液）中总碳浓度达到4.8mol/L、总氨浓度达到9.49mol/L，溶液pH约为9.50。
进一步用25%的浓氨水将上述得到的高浓度碳酸铵溶液的pH调至10.40，即可得到总碳浓度为4.8mol/L、总氨浓度为10.20mol/L的高浓度碳酸铵溶液。
整个过程氨的吸收率为91%，二氧化碳的吸收率为87%。
对比例一
作为原料的稀氨水和作为原料气的CO2气同实施例三；吹脱装置同实施例三；氨吸收装置和碳化装置为同一个用有机玻璃制成的填料塔，直径5cm、高50cm、填料层高度30cm，填料为Φ4mm×4mm不锈钢网环填料。通过pH在线监测装置测定该填料塔内的吸收液的pH值。
制备碳酸铵溶液的过程是：
从吹脱装置顶部得到吹脱出的氨气的过程同实施例三；制备吸收液的过程同实施例三；用蠕动泵以50mL/min的流量将吸收液送入作为吸收装置的填料塔内，将作为原料气的CO2气和从吹脱装置顶部吹脱出的氨气同时从填料塔底部通入，其中作为原料气的CO2气的流量约为14mL/min，从吹脱装置吹出的氨气的流量约为80mL/min，吸收过程中吸收液的pH值维持在9.50左右。约43h后，从填料塔中得到的吸收液（高浓度碳酸铵溶液）中总碳浓度达到4.8mol/L、总氨浓度达到9.49mol/L，溶液pH约为9.50。
进一步用25%的浓氨水将上述得到的高浓度碳酸铵溶液的pH调至10.40，即可得到总碳浓度为4.8mol/L、总氨浓度为10.20mol/L的高浓度碳酸铵溶液。
整个过程氨的吸收率为68%，二氧化碳的吸收率为45%。
实施例四
作为原料的稀氨水和作为原料气的CO2气同实施例一；吹脱装置同实施例一；氨吸收装置和碳化装置为同一个用有机玻璃制成的鼓泡塔，直径5cm、高30cm，底部安装气石用于曝气。通过pH在线监测装置测定该鼓泡塔内的吸收液的pH值。
制备碳酸铵溶液的过程是：
从吹脱装置顶部得到吹脱出的氨气同实施例一；以300mL、总碳浓度2.0mol/L、总氨浓度4.0mol/L的碳酸铵溶液(pH约9.84)为吸收液；将吸收液加入鼓泡塔内，将作为原料气的CO2气和从吹脱装置顶部吹脱出的氨气交替通入鼓泡塔中，通入鼓泡塔的作为原料气的CO2气的流量约为12mL/min，通入CO2气时吸收液的pH值从9.84降低到9.40；通入鼓泡塔的从吹脱装置吹出的氨气的流量约为100mL/min，通入氨气时吸收液的pH值从9.40升高到9.84。约32h后，从鼓泡塔得到的吸收液（高浓度碳酸铵溶液）中总碳浓度达到4.8mol/L、总氨浓度达到9.6mol/L，溶液pH约为9.84；
整个过程氨的吸收率为94%，二氧化碳吸收率为88%。
对比例二
其他同实施例四。所不同的是，将作为原料气的CO2气和从吹脱装置顶部吹脱出的氨气同时通入鼓泡塔中，吸收过程中吸收液的pH值维持在9.85左右。约46h后，从鼓泡塔得到的吸收液（高浓度碳酸铵溶液）中总碳浓度达到4.8mol/L、总氨浓度达到9.6mol/L，溶液pH约为9.85。
整个过程氨的吸收率为65%，二氧化碳吸收率为44%。
Claims (14)
1.一种从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，包括以下步骤：
1）调节作为原料的含氨的水溶液的pH值至11.00～13.50，从含氨的水溶液中将氨吹出得到氨气；
2）用pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液作为吸收液，将作为原料气的CO2气和步骤1）制得的氨气交替通入吸收液中；或者，
将吸收液交替送入碳化装置和氨吸收装置，同时往碳化装置内通入作为原料气的CO2气，往氨吸收装置内通入步骤1）制得的氨气；
经上述步骤所得吸收液产物即为制得的碳酸铵溶液。
2.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，所述吸收液产物总碳浓度大于4.0mol/L，或，总氨浓度大于8.0mol/L。
3.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，将作为原料气的CO2气和步骤1）制得的氨气交替通入吸收液时，通入CO2气时吸收液的pH值从9.50～10.00降低到9.00～9.50，通入氨气时吸收液的pH值从9.00～9.50升高到9.50～10.00。
4.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，吸收液进入碳化装置时的pH值（进口）是9.50～10.00，离开碳化装置时的pH值（出口）是9.00～9.50，吸收液进入氨吸收装置时的pH值（进口）是9.00～9.50，离开氨吸收装置时的pH值（出口）是9.50～10.00。
5.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，所述pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液的制备方法为：
以总氨浓度为0.5～4.0mol/L的氨水作为制备碳酸铵溶液的初始吸收液，向其中通入CO2气直到pH值降低到9.50～10.00，得到pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液。
6.根据权利要求1-5所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，所述含氨的水溶液的总氨浓度范围是2.0～4.0mol/L。
7.根据权利要求1-5所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，所述pH值为9.50～10.00的碳酸铵溶液的总氨浓度是0.5～4.0mol/L。
8.根据权利要求1-5所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，所述含氨的水溶液为氨水，或碳铵化工产品生产中副产的含氨的水溶液，或由无机铵盐或有机铵盐经过双极膜电渗析技术再生得到的氨水溶液。
9.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，步骤1）使用NaOH或KOH来调节含氨的水溶液的pH值。
10.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，步骤1）使用空气将氨气吹出。
11.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，步骤2）所述作为原料气的CO2气中CO2含量为80%～95%。
12.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，步骤2）将作为原料气的CO2气和步骤1）制得的氨气交替通入吸收液时所使用的装置为机械搅拌槽、鼓泡塔或气提式环流反应器。
13.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，步骤2）所述碳化装置为填料塔或鼓泡塔。
14.根据权利要求1所述的从含氨的水溶液制备碳酸铵溶液的方法，其特征在于，步骤2）所述氨吸收装置为机械搅拌槽、鼓泡塔或气提式环流反应器。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105668753A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-06-15 | 中北大学 | 一种超重力碳化反应处理氯化铵废水的装置及工艺 |
| CN105731751A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-07-06 | 中国科学院成都有机化学有限公司 | 一种畜禽干粪联产生物天然气和碳酸氢铵的系统及方法 |
| CN110318066A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-11 | 青岛鼎海电化学科技有限公司 | 一种四烷基氢氧化铵的制备方法 |
| CN114432855A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-06 | 内蒙古新雨稀土功能材料有限公司 | 一种用于合成高纯碳酸稀土沉淀剂的装备系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4335088A (en) * | 1981-02-26 | 1982-06-15 | Efimov Vladimir M | Process for producing ammonium carbonate |
| CN101100302A (zh) * | 2007-07-11 | 2008-01-09 | 湖北开元化工科技股份有限公司 | 一种用回收氨水制备碳酸铵溶液的方法 |
| CN101687137A (zh) * | 2007-07-12 | 2010-03-31 | 鲍尔斯潘公司 | 用硝酸铵尿素溶液洗除氨气体 |
| CN101687140A (zh) * | 2007-07-03 | 2010-03-31 | 阿尔斯托姆科技有限公司 | 用含有氨的介质来除去烟道气中的二氧化碳 |
| CN102923896A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-02-13 | 天津大学 | 高浓度含氨废水的脱氨方法与装置 |
-
2013
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4335088A (en) * | 1981-02-26 | 1982-06-15 | Efimov Vladimir M | Process for producing ammonium carbonate |
| CN101687140A (zh) * | 2007-07-03 | 2010-03-31 | 阿尔斯托姆科技有限公司 | 用含有氨的介质来除去烟道气中的二氧化碳 |
| CN101100302A (zh) * | 2007-07-11 | 2008-01-09 | 湖北开元化工科技股份有限公司 | 一种用回收氨水制备碳酸铵溶液的方法 |
| CN101687137A (zh) * | 2007-07-12 | 2010-03-31 | 鲍尔斯潘公司 | 用硝酸铵尿素溶液洗除氨气体 |
| CN102923896A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-02-13 | 天津大学 | 高浓度含氨废水的脱氨方法与装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105731751A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-07-06 | 中国科学院成都有机化学有限公司 | 一种畜禽干粪联产生物天然气和碳酸氢铵的系统及方法 |
| CN105668753A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-06-15 | 中北大学 | 一种超重力碳化反应处理氯化铵废水的装置及工艺 |
| CN105668753B (zh) * | 2016-02-29 | 2018-02-02 | 中北大学 | 一种超重力碳化反应处理氯化铵废水的装置及工艺 |
| CN110318066A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-11 | 青岛鼎海电化学科技有限公司 | 一种四烷基氢氧化铵的制备方法 |
| CN114432855A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-06 | 内蒙古新雨稀土功能材料有限公司 | 一种用于合成高纯碳酸稀土沉淀剂的装备系统 |
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