申请/专利权人：山东益丰生化环保股份有限公司

申请日：2018-06-25

公开（公告）日：2020-06-26

公开（公告）号：CN108862322B

主分类号：C01C3/18(20060101)

分类号：C01C3/18(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.06.26#授权;2018.12.18#实质审查的生效;2018.11.23#公开

摘要：本发明属于化工领域，具体涉及一种利用低温等离子体制备石灰氮的方法，制备方法包括利用气体放电使一氧化碳和氨气混合气体电离，利用该等离子体与氧化钙发生反应生成石灰氮；本发明采用的低温等离子方法具有反应温度低、能耗低、制备时间短等优点。

主权项：1.一种石灰氮的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：a将氧化钙颗粒均匀置于放电反应器中，通入氮气进行置换10分钟；b在常温常压下通入等离子体放电气体，利用高压电源在电极两端提供的高压使气体放电，形成的等离子体与氧化钙进行反应，等离子体温度维持在80～120℃，反应时间控制在2～4小时；其中所述等离子体放电气体为一氧化碳和氨气的混合气体；所述氧化钙：一氧化碳:氨气的摩尔比1:2:4-1:2:8；所述的氧化钙颗粒的粒径在40-400目；所述高压电源的电压控制在3000-6000V，电源选自交流电源或直流电源。

全文数据：一种石灰氮的制备方法技术领域_[0001]本发明属于化工领域，具体涉及一种石灰氮的制备方法，具体采用气体放电使一氧化碳和氨气混合气体电离，利用该等离子体与氧化钙发生反应生成石灰氮。背景技术[0002]氰氨化钙又名石灰氮CaCN2，是一种碱性肥料，也是高效低毒多菌灵农药的主要原料之一，可用作除草剂、杀菌剂、杀虫剂等，可用于生产双氰胺、三聚氰胺和氰熔体等。而在农业上除了作为氮肥使用外，还具有提高地温、杀虫、除草和改善土壤的酸性等作用。在我国生产厂家多达30多家，年产量达27万吨，但随着市场经济的发展，普通石灰氮市场变得供过于求，作为工业用石灰氮的发展前景已越来越不容乐观。为了寻找新的经济增长点，众厂家都把目光投向了农用石灰氮领域，使得农用石灰氮市场得到进一步开拓。[0003]常规的制备方法是采用电石和氯化钙为原料，在氮化炉内与氮气高温反应制备而得，上述的传统法生产石灰氮对环境污染较为严重，能耗较高，生产周期较长，且过程控制较为复杂，难以符合新旧动能转化的要求，因此如何提供一种低成本且更加方便的石灰氮制备方法成为现有技术亟待解决的问题之一。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种利用低温等离子体制备石灰氮的方法，制备方法包括利用气体放电使一氧化碳和氨气混合气体电离，利用该等离子体与氧化钙发生反应生成石灰氮;本发明采用的低温等离子方法具有反应温度低、能耗低、制备时间短等优点。[0005]本发明是通过以下技术方案实现：[0006]等离子体是物质的第四种存在形态，富含各种离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等极活泼的高活性物种，是一种具有导电性的流体。等离子体中的高能粒子的能量一般为几至几十电子伏特eV，足以提供化学反应所需的活化能。本发明采用低温等离子体制备氰氨化钙，利用等离子体对一氧化碳及氨气的激发而生成的激发态分子、离子、自由基等在温和条件下与氧化钙相互作用生成石灰氮。[0007]本发明的具体技术方案如下：[0008]一种石灰氮的制备方法，包括如下步骤：[0009]c将氧化钙颗粒均匀置于放电反应器中，通入氮气进行置换10分钟；[0010]d在常温常压下通入等离子体放电气体，利用高压电源在电极两端提供的高压使气体放电，形成的等离子体与氧化轉进行反应，反应时间控制在2〜4小时。[0011]其中所述等离子体放电气体为一氧化碳和氨气的混合气体；[0012]优选的:所述氧化|丐:一氧化碳:氨气的摩尔比为1:2:4-1:2:8,更优选为1:2:6;[0013]所述的氧化钙为粉末状氧化钙，超细状氧化钙，高纯氧化钙中的一种或几种，优选高纯氧化钙;且需要进一步限定所述氧化钙颗粒的粒径在40-400目.[0014]所述高压电源的电压控制在3000〜6000V，电源可选自交流电源，也可以直接采用直流电源，一般需采用变压器进行增压以达到上述电压要求。[0015]本发明上述反应过程如下:在低温等离子体中高能电子与一氧化碳及氨气分子发生非弹性碰撞，电子能量被转移到后者从而使其激发生成激发态分子、离子、自由基等。由于等离子体中激发态物种的化学性质非常活泼，而在等离子体下氧化钙在激发态物种碰撞作用下很容易反应。因此，在温和的条件下氧化钙与一氧化碳及氨气等离子体相互作用可以生成氰氨化钙。[0016]现有技术中常规的提供能量的方法是高温，但是此方法的能耗较高，本发明的低温等离子能够产生高能离子，起到与高温相似的作用，而且低温等离子体具有能耗低等优点。[0017]而且上述方法产生的等离子体的数量及携带的能量与电压正相关，电压越高等离子体的能量越高，但是为了方便生产发明人将电压控制在上述范围，此方法产生的等离子体温度维持在80〜120°c，反应时间控制在2〜4小时，收率达到80%以上。纯度达到85%以上，远高于目前工艺的65%左右。[0018]综上所述，本发明在本领域中首次利用低温等离子体制备石灰氮，具有反应温度低、能耗低、制备时间短等优点。具体实施方式：[0019]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。[0020]实施例1[0021]将粒度为40-60目，含量"％的氧化钙样品30g置于等离子体反应器的石英玻璃管与高压电极间的空腔内，通入氮气10分钟以除去反应器中的空气;通过质量流量计控制，使摩尔比为2:1的氨气和一氧化碳混和气以600mLmin的流量通过氧化轉床层;接通连接高压极的等离子体电源，电压控制在5〇〇〇V左右，反应2.0小时关闭流量计及等离子体电源，制得氰氨化钙40•1g，有效氮3〇•2%，纯度为部.3%，收率为81.5%。[0022]实施例2[0023]将粒度为80-100目，含量的氧化钙样品30g置于等离子体反应器的石英玻璃管与高压电极间的空腔内，通入氮气10分钟以除去反应器中的空气。通过质量流量计控制，使摩尔比为3:1的氨气和一氧化碳混和气以800mLmin的流量通过氧化钙床层。接通连接高压极的等离子体电源，电压为6000V左右，反应2•0小时关闭流量计及等离子体电源，制得氰氨化钙40.8g，有效氮30•6%，纯度为87.4%，收率为84.1%t〇〇24]实施例3[0025]将粒度为200-400目，含量的氧化钙样品3〇g置于等离子体反应器的石英玻璃管与高压电极间的空腔内，通入氮气10分钟以除去反应器中的空气;通过质量流量计控制，使摩尔比为4:1的氨气和一氧化碳混和气以6〇OmLmin的流量通过氧化轉床层。接通连接高压极的等离子体电源，电压控制在3000V左右，反应3.0小时20分钟关闭流量计及等离子体电源，制得氰氨化钙39.故，有效氮3〇•1%，纯度为86•0%，收率为80.6%。L〇〇26]实施例4[0021将粒度为100-200目，含量99%的氧化钙样品30g置于等离子体反应器的石英玻璃管与咼压电极间的空腔内，通入氮气10分钟以除去反应器中的空气。通过质量流量计控制，使摩尔比为4:1的氨气和一氧化碳混和气以500mLmin的流量通过氧化钙床层。接通连接高压极的等离子体电源，电压为5000V左右，反应4.0小时关闭流量计及等离子体电源，制得氰氨化钙40•5g，有效氮30.3%，纯度为86•6%，收率为82•6°乂。[0028]可见本发明制备的氰氨化钙无论从纯度还是从收率上都明显高于现有技术。

权利要求：1.一种石灰氮的制备方法，其特征在于:具体步骤如下：a将氧化钙颗粒均匀置于放电反应器中，通入氮气进行置换1〇分钟；b在常温常压下通入等离子体放电气体，利用高压电源在电极两端提供的高压使气体放电，形成的等离子体与氧化钙进行反应，反应时间控制在2〜4小时；其中所述等离子体放电气体为一氧化碳和氨气的混合气体;所述氧化钙:一氧化碳:氨气的摩尔比1:2:4-1:2:8。2.根据权利要求1所述的石灰氮制备方法，其特征在于:所述氧化钙:一氧化碳:氨气的摩尔比1:2:6。3.根据权利要求1所述的石灰氮制备方法，其特征在于:所述的氧化钙为粉末状氧化钙，超细状氧化钙，高纯氧化钙中的一种或几种，氧化钙颗粒的粒径在40-400目。4.根据权利要求3所述的石灰氮制备方法，其特征在于:所述的氧化钙选自高纯氧化钙。5.根据权利要求1所述的石灰氮制备方法，其特征在于：所述高压电源的电压控制在3000-6000V，电源选自交流电源或直流电源。

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