CN110156048A - 一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精细化工技术领域，涉及了一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，该方法在管式炉中，以碳酸钙和氨气作为原料，以分子筛等含有酸性位的多孔固体物质作为催化剂，高温下一步反应制备氰胺化钙，添加的催化剂能有效提高氨气利用率，降低反应温度，缩短反应时间。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，涉及了一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法。
背景技术
氰胺化钙是一种非常重要的化工原料，它是氰胺、双氰胺、硫脲、三聚氰胺、胍和取代三嗪的原料。它还是一种重要的氮肥，一般用作基肥。钢铁工业中直接用作碳钢和低合金的渗氮剂和生铁脱硫剂。三废处理方面，可用于脱除废水中的甲醛。并可作为祲蚀剂减轻盐水对钢铁的腐蚀，另一重要用途为制造农药，如灭钉螺剂等。
目前行业所用的氰胺化钙的制备方法是用电石与氮气在高温(1000℃)下反应制备，该方法制备出的氰胺化钙含有炭等杂质，在制备氰胺等下游产品时会产生大量固废无法利用。有文献报道采用尿素与氧化钙反应制备氰胺化钙，由于过量的尿素无法回收造成原料成本较高，且产生一定的废气污染。因此急需开发经济环保的氰胺化钙制备方法。
发明内容
针对现有技术缺陷，本发明提供了一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，该方法以碳酸钙和氨气为原料，催化剂作用下快速反应生成氰胺化钙，添加的催化剂能有效提高氨气利用率，降低反应温度，缩短反应时间，并且原料来源广泛易得，成本低，制得的氰胺化钙产品不含有炭等杂质，是一种经济环保的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
在反应容器中，以碳酸钙和氨气为原料，在催化剂作用下，高温下一步反应制备氰胺化钙。
其中，催化剂选自5A分子筛、USY分子筛等含有酸性位的多孔固体物质；
优选的，催化剂添加量为碳酸钙质量的2％-10％；
更为优选的，催化剂的添加量为碳酸钙质量的5％；
优选的，碳酸钙与氨气的摩尔比为1：(1-10)；
更为优选的，碳酸钙与氨气的摩尔比为1:5。配比过低反应转化率低，配比过高造成氨气浪费.
优选的，反应温度为500℃-700℃，反应时间为8-10小时；反应温度过低无产品生成，反应温度过高能耗高，反应温度较高时反应快，反应温度较低时反应时间长。
更为优选的，反应温度为600℃，反应时间为9小时。
优选的，反应容器为管式炉。
综上所述，本发明公开了一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，即在管式炉中以碳酸钙和氨气为原料，在催化剂作用下，高温下一步反应制备氰胺化钙。以5A分子筛、USY分子筛等含有酸性位的多孔固体物质作为催化剂，氨气的利用率更高，避免大量气体回收增加成本。该生产方法本身经济环保，且不会对氰胺化钙下游产品造成环保负担，产生的固废能用该方法重复制备氰胺化钙，解决行业难题。
附图说明
图1为实施例1的氰胺化钙产品的XRD分析图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明作进一步说明，可以使本领域的技术人员进一步理解本发明，但不作为对发明内容的限制，凡基于本发明所述原理的技术均属于本发明的范围。以下实施例，除特殊说明外，均采用现有技术完成。
实施例1
在管式炉中部加入100g工业碳酸钙和5g USY分子筛，通入氨气，流量0.2L/mi n，将管式炉升温至600℃，反应9小时，制得氰胺化钙产品84g，检测有效氮含量为25.9％。
实施例2
在管式炉中部加入100g工业碳酸钙和10g 5A分子筛，通入氨气，流量0.5L/min，将管式炉升温至680℃，反应8小时，制得氰胺化钙产品79g，检测有效氮含量为22.7％。
实施例3
在管式炉中部加入100g工业碳酸钙和2g 5A分子筛，通入氨气，流量0.19L/min，将管式炉升温至520℃，反应10小时，制得氰胺化钙产品81g，检测有效氮含量为24.9％。
实施例4
以实施例1制备所的氰胺化钙为原料，制备单氰胺。在500mL烧瓶中加入200g水，在水中通入二氧化碳，流量为1L/min，称取氰胺化钙50g，分批加入水中，控制pH为7-8，温度为25℃，加料结束后继续通入二氧化碳0.5小时，反应结束后过滤，取滤渣在120℃烘箱中干燥3小时后作为制备氰胺化钙的原料。
在管式炉中加入30g滤渣，同时通入氨气和二氧化碳，流量分别为1L/min和2L/min，在600℃反应9小时，制得氰胺化钙产品26g，检测有效氮含量为23.4％。
对实施例1中的氰胺化钙产品进行XRD分析结果如图1所示。其中测试条件Cu靶，辐射为Kβ，测试电压为40kV，测试电流为150mA，扫描角度为5°-75°，扫描速度为4°/min。
图中氰胺化钙产品与CaCN2的XRD标准PDF卡片：DB号01-085-0672对比，在2θ＝18.031°、30.353°、37.333°、41.586°、49.129°、51.935°、52.773°、58.839°、66.28°、70.21°处有明显的衍射峰，表明所得样品主要成分为CaCN2。对其他实施例的氰胺化钙产品进行XRD分析，结果表明其主要成分同样为CaCN2。
Claims (9)
1.一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，在反应容器中，以碳酸钙和氨气为原料，在催化剂作用下，高温下一步反应制备氰胺化钙。
2.根据权利要求1所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，催化剂选自5A分子筛、USY分子筛含有酸性位的多孔固体物质。
3.根据权利要求1所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，催化剂添加量为碳酸钙质量的2％-10％。
4.根据权利要求3所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，催化剂的添加量为碳酸钙质量的5％。
5.根据权利要求1所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，碳酸钙与氨气的摩尔比为1：(1-10)。
6.根据权利要求5所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，碳酸钙与氨气的摩尔比为1:5。
7.根据权利要求1所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，反应温度为500℃-700℃，反应时间为8-10小时。
8.根据权利要求7所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，反应温度为600℃，反应时间为9小时。
9.根据权利要求1所述的一种以碳酸钙为原料制备氰胺化钙的方法，其特征在于，反应容器为管式炉。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112408424A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-02-26 | 山东益丰生化环保股份有限公司 | 一种联产氰氨化钙和硫酸的方法 |
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| GB730298A (en) * | 1951-07-23 | 1955-05-18 | Koppers Gmbh Heinrich | Improvements in and relating to the manufacture of cyanamides |
| CN107500315A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-22 | 山东益丰生化环保股份有限公司 | 一种单氰胺溶液的清洁制备方法 |
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2019
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