1066-33-7 / 碳酸氫銨的用途

背景^[1][2]

碳酸氫銨NH₄HCO₃，又稱酸式碳酸銨，為中國氮肥的主要品種之一。白色結(jié)晶，略帶氨臭，商品化肥中含N 16.8％～17.0％。易溶于水，20℃時溶解度為20.8g。碳酸氫銨作為化肥的缺點是它的化學不穩(wěn)定性，即在常溫下也發(fā)生緩慢的分解反應(yīng)，其分解速度隨濕含量和溫度的長高而加劇。1920年前后，發(fā)現(xiàn)利用焦爐煤氣中的氨和二氧化碳反應(yīng)可制取碳酸氫銨，有人試圖把它作為氮肥使用，但未獲成功。

長期以來僅少量生產(chǎn)，主要用做食品工業(yè)中的發(fā)泡劑。1958年，中國迫切需要發(fā)展化肥工業(yè)，由化工專家侯德榜開發(fā)成功了生產(chǎn)碳酸氫銨的新工藝。其特點是把碳酸氫銨的生產(chǎn)與合成氨原料氣凈化（脫除二氧化碳）過程結(jié)合起來，稱為聯(lián)碳法生產(chǎn)碳酸氫銨工藝，從而簡化了流程，降低了能耗，減少了投資。通過對碳酸氫銨物性的改進和施肥技術(shù)的不斷完善，它在中國獲得了迅速發(fā)展，20世紀80年代初產(chǎn)量約占中國氮肥總產(chǎn)量的一半以上。

碳酸氫銨作為肥料，其缺點就在于其化學不穩(wěn)定性。在添加結(jié)晶改性劑后，碳酸氫銨的結(jié)晶增大，含水量降低，減輕了易于分解和結(jié)塊的現(xiàn)象。碳酸氫銨是氮肥工業(yè)產(chǎn)品之一，為中國小氮肥廠的主要品種，在焦化廠是焦爐煤氣凈化產(chǎn)品之一。焦化廠以濃氨水為原料，與二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸氫銨結(jié)晶，經(jīng)離心過濾后得到碳酸氫銨產(chǎn)品。碳酸氫銨主要用作肥料，經(jīng)精制也可用于醫(yī)藥和食品工業(yè)。

產(chǎn)品標準^[3]

合成路線^[4][5][6]

方法1：用碳化法制取，其原理是先用水吸收氨，生成約20%的濃氨水，將二氧化碳通入該氨水中，生成碳酸銨溶液，再進一步吸收二氧化碳，得到碳酸氫銨晶體。反應(yīng)式如下：

方法2：:利用煙道氣生產(chǎn)碳酸氫銨的方法，包括：

(1)定量收集二氧化碳濃度為8％至15％(體積)的煙道氣；

(2)利用風冷裝置降低所述煙道氣的溫度至50℃或更低；

(3)升高所述煙道氣的壓力至0.6-1.2MPa；以及

(4)將所述煙道氣和氨反應(yīng)，生成碳酸氫銨。

方法3：一種高純度二氧化碳結(jié)合三聚氰胺尾氣聯(lián)產(chǎn)碳酸氫銨的清潔生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟：

1)將大氮肥裝置中的二氧化碳氣體通過減壓裝置減壓到0.4 0.7MPa后，進入二氧化碳氣體緩沖罐；

2)將三聚氰胺尾氣經(jīng)預碳化塔吸收冷凝形成碳化氨水，并引入主碳化塔待用；

3)將步驟1)所得的二氧化碳氣體從底部送入主碳化塔，在主碳化塔內(nèi)與步驟2)所得的碳化氨水進行反應(yīng)產(chǎn)生碳酸氫銨結(jié)晶；當主碳化塔中的碳化度達到140 160％時，將主碳化塔底部的結(jié)晶液壓入稠厚器進行處理，經(jīng)離心分離、包裝后得到碳酸氫銨產(chǎn)品，碳化后的稀母液及離心后的廢液進入循環(huán)利用。工藝流程如下：

應(yīng)用^[4][7][8][9]

碳酸氫銨主要用作肥料，適用于各種土壤和作物，對土壤、作物不殘留有害物質(zhì)，是速效性氮肥，可長期使用。為防止氨揮發(fā)使肥效損失和灼傷作物莖葉，可采用深施、蓋土。在食品工業(yè)上，利用碳酸氫銨加熱后很快分解成氣體的性質(zhì)，作為烤面包、制作餅干等食品的發(fā)酵粉。另外，在制藥、電鍍，制革及有機合成工業(yè)中也都要用到碳酸氫銨。其應(yīng)用舉例如下：

1. 一種海藻增效碳酸氫銨肥料。

碳酸氫銨過去一直是我國氮肥的主體，是我國特有的化肥品種，由于它可分解為NH3、CO2和H2O三種氣體而消失，故又稱氣肥，分解后不含有害的中間產(chǎn)物和最終分解產(chǎn)物，長期施用不影響土質(zhì)，是最安全的氮肥品種之一。由于碳酸氫銨具有易分解的特點，其氮素養(yǎng)分的利用率普遍較低。通常通過添加硝化抑制劑和脲酶抑制劑降低其轉(zhuǎn)化釋放、提高肥料利用率。

海藻增效碳酸氫銨肥料由以重量計0.15%~0.80%海藻增效劑與98.20%~99.85%碳酸氫銨組成，其海藻酸含量是以所述的碳酸氫銨肥料總重量計0.0375%~0.2%。與普通碳酸氫銨相比，本發(fā)明的海藻增效碳酸氫銨具有良好增產(chǎn)效果、養(yǎng)分利用率高、避免二次污染、環(huán)境友好等特點。同時具有生產(chǎn)技術(shù)簡單、成本低、原料來源廣、易于操作、利于產(chǎn)業(yè)化推廣等。

2. 常溫碳酸氫銨沉淀制備大顆粒氧化鐠釹。

作為釹鐵硼永磁材料的重要原料—鐠釹金屬，其生產(chǎn)工藝主要采用氟化物體系氧化物電解的方法，其原料為氧化鐠釹(氧化鐠和氧化釹的混合物)，而氧化鐠釹的制備工藝主要有草酸沉淀和碳酸氫銨沉淀后灼燒而得。但草酸沉淀法制備的氧化鐠釹生產(chǎn)成本相對較高，碳酸氫銨沉淀法制備氧化鐠釹工藝則成為了當前的發(fā)展趨勢。

其優(yōu)點是：采用分步陳化的方式，可以使氧化鐠釹的中位粒徑由1~2μm提高到30~40μm，大幅度提高氧化鐠釹的粒度，同時沉淀過程不需要加熱，降低了生產(chǎn)成本。

3. 以碳酸氫銨替代液氨生產(chǎn)磷銨。

碳酸氫銨作為固體原料，貯存運輸安全方便，價格便宜，毒性比液氨小，原料供應(yīng)充足等特點，對以其全部或部分替代液氨來生產(chǎn)磷銨的工藝流程進行設(shè)計，提供一種新的生產(chǎn)磷銨的方法，以解決因液氨供量不足而影響生產(chǎn)的問題。

具體是將碳酸氫銨固體物料粉碎后送入裝有加熱管的反應(yīng)槽內(nèi)同磷酸進行中和反應(yīng)制成磷銨料漿；其中，也可加入部分液氨與碳酸氫銨一起與磷酸發(fā)生中和反應(yīng)；將中和度達到要求的磷銨料漿送入濃縮蒸發(fā)系統(tǒng)脫水。本發(fā)明的優(yōu)點在于克服了液氨原料量的不足，以貯存運輸方便，價格便宜，毒性小的碳酸氫銨生產(chǎn)磷銨，解決了化肥生產(chǎn)中原料緊缺的難題。　

主要參考資料

[1] 現(xiàn)代漢英制革和毛皮工業(yè)詞匯

[2] 中國冶金百科全書·煉焦化工

[3] 實用化學品配方手冊

[4] 中國成人教育百科全書·化學·化工

[5] CN200810006960.3用煙道氣制備碳酸氫銨的方法及其設(shè)備

[6] CN201110208555.1高純度二氧化碳結(jié)合三聚氰胺尾氣聯(lián)產(chǎn)碳酸氫銨的清潔生產(chǎn)方法

[7] CN201310238974.9一種海藻增效碳酸氫銨肥料及其生產(chǎn)方法

[8] CN201410024527.8一種常溫碳酸氫銨沉淀制備大顆粒氧化鐠釹的方法

[9] CN95104149.5一種以碳酸氫銨替代液氨生產(chǎn)磷銨的方法