CN109019632A - 一种联产石灰氮和二硫化碳的方法 - Google Patents

一种联产石灰氮和二硫化碳的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工领域，具体涉及一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，该方法以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精制二硫化碳。本发明设计的石灰氮和二硫化碳的联产方法具有生产的石灰氮有效成分含量高、杂质少；副产高附加值二硫化碳含量高等优势，一套装置两种产品，综合成本明显降低，为石灰氮及二硫化碳的生产提供新思路，具有广阔的市场空间与巨大的经济效益。

Description

一种联产石灰氮和二硫化碳的方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种联产石灰氮和二硫化碳的方法。
背景技术
石灰氮，又称氰氨化钙，是生产单氰胺、双氰胺、硫脲、和多菌灵的原料， 在钢铁作业中可做金属热处理剂，在农业上可作基肥。近年来随着石灰氮生产 原料价格不断上扬以及其他费用增加，造成石灰氮生产成本提高，而石灰氮下 游产品的开发应用却呈疲软态势，工业用石灰氮的发展前景不太乐观，但农用 石灰氮市场处于开温阶段，市场前景看好。近年来随着城市绿化工程和家庭花 卉市场的升温，石灰氮在农业方面的应用越来越广泛。
石灰氮的生产原理是凭借电弧热和电阻热在1800-2200℃的高温下生石灰 与焦炭或兰炭反应而制得电石，再将磨碎的电石1100-1200℃的温度下进行氮 化，生成石灰氮，并伴随产生大量炭黑混与料中。该生产工艺的主要弊端：① 高能耗。②消耗大量焦炭或兰炭等碳素资源。③生产过程产生较多的副产物(例 如氰化物、炭黑等)，导致了石灰氮产品颜色深，有效成分含量低，下游应用 副反应多。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种能耗较低、生产成本低廉、有 效成分高、杂质含量低，回收后的钙容易价值化开发的石灰氮的制备方法，同 时副产高附加值二硫化碳，一套装置两种产品，综合成本低。
本发明是这样实现的：以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反应制得石灰氮， 且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精制二硫化碳。
其具体步骤为：将硫化钙与硫脲混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通 入氮气，150-250℃进行第一段煅烧反应，2-5h后将体系温度提至500-800℃继 续煅烧反应3-7h，后路收集氮气夹带出的二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到 精品二硫化碳；反应结束后氮气氛围下冷却至室温，得石灰氮。
第一煅烧阶段，发生如下反应：
2CS(NH2)2+CaS→Ca(SCN)2+2NH3+H2S；
第一煅烧阶段，温度过低，反应缓慢甚至不反应，温度过高硫脲分解严重， 副反应加剧，因此煅烧温度控制在150-250℃，煅烧反应2-5h。
第二段烧阶段，发生如下反应：
Ca(SCN)2→CaCN2+CS2
第二煅烧阶段温度过低反应缓慢，温度过高造成热能浪费，因此煅烧温度 控制在500-800℃，煅烧反应3-7h。
整个煅烧反应过程中，尿素量过低，反应不充分；尿素量过高，造成浪费， 因此，以纯物质的摩尔比计，硫化钙：尿素＝1：2-8。
所述的硫化钙为硫化钙质量百分含量40％以上的物料，可以来源于工业硫 化钙或自制硫化钙或硫化钙含量40％以上的混合物等等。
本发明在整个的煅烧反应过程中一直持续通入氮气，氮气可以将反应生成 的气体以及二硫化碳带出，二硫化碳采用本领域常用的精制手段，例如除硫、 精馏、冷凝，得到精制二硫化碳，含量大于99％。为了保证生成的二硫化碳可 以被充分带出，本发明所述氮气通气速率为0.2-1L/min。
将所得石灰氮粗品进行研磨，得到符合要求粒度的石灰氮产品。产品为白 色或灰白色固体粉末，有效成分氰氨化钙含量可高于80％。
本发明反应过程中生成的其他产物均以气体形式排出，过量的硫脲也会在 第二段烧结段分解为气体形式排出，保证了产物中CaCN2的有效含量，本发明 做最终获得的产品中有效成分氰氨化钙含量可高于80％，远远高于目前市售石 灰氮中氰胺化钙含量(约60％)。
综上所述，本发明设计的石灰氮和二硫化碳的联产方法具有生产的石灰氮 有效成分含量高、杂质少；副产高附加值二硫化碳含量高等优势，一套装置两 种产品，综合成本明显降低，为石灰氮及二硫化碳的生产提供新思路，具有广 阔的市场空间与巨大的经济效益。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明作进一步的描述，这些描述并不是对本发明内容 作进一步的限定。本领域的技术人员应理解，对本发明的技术特征所作的等同 替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。
实施例1
一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反 应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得 到精制二硫化碳。
其具体步骤为：
将硫化钙与硫脲混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入氮气，200℃ 进行第一段煅烧反应，3h后将体系温度提至600℃继续煅烧反应7h，后路收集 氮气夹带出的二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精品二硫化碳。反应结束后 氮气氛围下冷却至室温，将所得石灰氮粗品进行研磨，得到符合要求粒度的石 灰氮产品。产品为白色或灰白色固体粉末，有效成分氰氨化钙含量90％。
以纯物质的摩尔比计，硫化钙：尿素＝1：3；
所述的硫化钙指工业硫化钙，硫化钙质量百分含量98％。
所述氮气通气速率为0.2L/min。
实施例2
一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反 应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得 到精制二硫化碳。
其具体步骤为：
将硫化钙与硫脲混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入氮气，150℃ 进行第一段煅烧反应，5h后将体系温度提至500℃继续煅烧反应5h，后路收集 氮气夹带出的二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精品二硫化碳。反应结束后 氮气氛围下冷却至室温，将所得石灰氮粗品进行研磨，得到符合要求粒度的石 灰氮产品。产品为白色或灰白色固体粉末，有效成分氰氨化钙含量85％。
以纯物质的摩尔比计，硫化钙：尿素＝1：2；
所述的硫化钙指工业硫化钙硫化钙质量百分含量98％。
所述氮气通气速率为0.5L/min。
实施例3
一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反 应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得 到精制二硫化碳。
其具体步骤为：
将硫化钙与硫脲混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入氮气，250℃ 进行第一段煅烧反应，4h后将体系温度提至700℃继续煅烧反应4h，后路收集 氮气夹带出的二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精品二硫化碳。反应结束后 氮气氛围下冷却至室温，将所得石灰氮粗品进行研磨，得到符合要求粒度的石 灰氮产品。产品为白色或灰白色固体粉末，有效成分氰氨化钙含量87％。
以纯物质的摩尔比计，硫化钙：尿素＝1：8；
所述的硫化钙指工业硫化钙，硫化钙质量百分含量98％。
所述氮气通气速率为0.8L/min。
实施例4
一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反 应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得 到精制二硫化碳。
其具体步骤为：
将硫化钙与硫脲混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入氮气，200℃ 进行第一段煅烧反应，3h后将体系温度提至800℃继续煅烧反应3h，后路收集 氮气夹带出的二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精品二硫化碳。反应结束后 氮气氛围下冷却至室温，将所得石灰氮粗品进行研磨，得到符合要求粒度的石 灰氮产品。产品为白色或灰白色固体粉末，有效成分氰氨化钙含量80％。
以纯物质的摩尔比计，硫化钙：尿素＝1：5；
所述的硫化钙指工业硫化钙，硫化钙质量百分含量98％。
所述氮气通气速率为1L/min。
采用本发明获得的石灰氮制备30％单氰胺，产生的有益效果如下：
①稳定剂含量0.5％以下(市售石灰氮该值为2％左右)，进而提高了单氰 胺产品品质。②生产30％浓度单氰胺产品，市售石灰氮理论单耗为0.95，本工 艺制备的石灰氮的理论单耗可降至0.71以下，大大降低了生产成本。③产生的 单氰胺渣子为白色碳酸钙粉末，含量98％以上，可直接用于热电公司及建材公 司使用。

Claims (5)

1.一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，其特征在于，以硫化钙、硫脲为原料，高温煅烧反应制得石灰氮，且煅烧过程中通氮气夹带出二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精制二硫化碳。
2.根据权利要求1所述的一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，其特征在于，将硫化钙与硫脲混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入氮气，150-250℃进行第一段煅烧反应，2-5h后将体系温度提至500-800℃继续煅烧反应3-7h，后路收集氮气夹带出的二硫化碳，经除硫、精馏、冷凝得到精品二硫化碳；反应结束后氮气氛围下冷却至室温，得石灰氮。
3.根据权利要求1所述的一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，其特征在于，以纯物质的摩尔比计，硫化钙：硫脲＝1：2-8。
4.根据权利要求1所述的一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，其特征在于，所述的硫化钙为硫化钙质量百分含量40％以上的物料。
5.根据权利要求1所述的一种联产石灰氮和二硫化碳的方法，其特征在于，所述氮气通气速率大于0.2-1L/min。
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