CN112898068A - 固态氮肥的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种固态氮肥的制造方法，该固态氮肥含有硝酸盐固体及氯盐固体，包含以下步骤：(a)以超重力装置产生二氧化氯气体；(b)使该超重力装置产生的二氧化氯气体氧化含有氮氧化物的气体，以得到含有气态硝酸及氯化氢的前处理气体；及(c)以碱性吸收剂在100‑200℃的温度范围中吸收该前处理气体，以使该前处理气体中的气态硝酸及氯化氢分别形成硝酸盐固体及氯盐固体。本发明固态氮肥的制造方法所需要的能源消耗少、对于含有氮氧化物的气体的脱硝效果好且稳定、硫化物的存在不影响操作、设备设置简便、药剂使用量少。

Description

固态氮肥的制造方法

技术领域

本发明涉及一种氮肥的制造方法，特别是涉及一种固态氮肥的制造方法。

背景技术

石化燃料燃烧产生的废气中往往还有许多氮氧化物(NO_X)，一旦排放到空气中会造成温室效应及人体呼吸***的危害，因此需要经过妥善处理。而氮氧化物含有的氮元素若能经过妥善处理，则有潜力转化成农作物等植物可利用的氮肥。

CN 106582277 B公开一种采用催化过氧化氢的脱硝方法，是利用过氧化氢(H₂O₂)蒸汽与氮氧化物反应生成包含亚硝酸和硝酸的酸性气体，并利用碱性雾化液滴对酸性气体进行洗涤生成亚硝酸盐和硝酸盐溶液，最后经过蒸发结晶转化为固体产物，具有脱硝效率高、环保无毒、造价低、产品质量稳定的优点，所得到的脱硝产物可作为农业化肥或工业原料。

然而，上述方法是以锐钛矿形式存在的二氧化钛作为基体，并以氧化铁作为助催化剂，这种工法的工序复杂且存在催化剂被气体中的硫化物(如二氧化硫)毒化(poisoning)的风险，且进行蒸发结晶需要额外消耗大量能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态氮肥的制造方法，可以克服上述背景技术的缺点。

本发明的固态氮肥的制造方法中，该固态氮肥含有硝酸盐固体及氯盐固体，该制造方法包含以下步骤：(a)以超重力装置产生二氧化氯气体；(b)使该超重力装置产生的二氧化氯气体氧化含有氮氧化物的气体，以得到含有气态硝酸及氯化氢的前处理气体；及(c)以碱性吸收剂在100-200℃的温度范围中吸收该前处理气体，以使该前处理气体中的气态硝酸及氯化氢分别形成硝酸盐固体及氯盐固体。

以下将就本发明内容进行详细说明：

优选地，在该步骤(b)中，该氧化是在100-200℃的温度范围中进行。

优选地，在该步骤(b)中，该氧化得到的前处理气体的相对湿度低于100％。

优选地，在该步骤(c)中，该碱性吸收剂是选自于含钾吸收剂、含钠吸收剂、含钙吸收剂、含镁吸收剂或其组合。

在本发明的部分具体实施例中，该碱性吸收剂是碱性悬浮液(suspension)。优选地，该碱性悬浮液是选自于苏打灰(soda ash，主要成分为碳酸钠)悬浮液、石灰石(limestone，主要成分为碳酸钙)悬浮液、氢氧化钙悬浮液、石灰泥浆(lime mud，主要成分为氧化钙)或其组合。优选地，在该步骤(c)中，该碱性悬浮液是通过雾化器分散成多个悬浮液滴，以与该前处理气体接触，并吸收该前处理气体。更优选地，所述悬浮液滴的粒径范围为5-100μm。可选择地，在该步骤(c)中，该碱性悬浮液是通过流体化床(fluidized bed)形成流体化固体(fluidized solid)，以与该前处理气体接触，并吸收该前处理气体。

在本发明的部分具体实施例中，该碱性吸收剂是呈固态。优选地，在该步骤(c)中，该碱性吸收剂是通过分配器喷射***注入该前处理气体中，以与该前处理气体接触，并吸收该前处理气体。

在本发明的部分具体实施例中，该硝酸盐固体及该氯盐固体皆是呈粉末状。

本发明的有益效果在于：该固态氮肥的制造方法所需要的能源消耗少、对于含有氮氧化物的气体的脱硝效果好且稳定、硫化物的存在不影响操作、设备设置简便、药剂使用量少。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本发明固态氮肥的制造方法的实施例1的流程图；及

图2是本发明固态氮肥的制造方法的实施例2的流程图。

具体实施方式

本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。

[实施例1]

参阅图1，本发明固态氮肥的制造方法的实施例1的具体步骤如下：

(a)将亚氯酸钠(NaClO₂)水溶液(流量为15mL/min)及盐酸(流量为10mL/min)导入到超重力装置中进行混合，同时引入空气到该超重力装置中，使其于该超重力装置中充分混合并反应，同时通过气液传质以带出二氧化氯(ClO₂)气体。其中，亚氯酸钠与盐酸是进行如下所示的化学反应而产生二氧化氯气体。

5NaClO_2(aq)+4HCl_(aq)→4ClO_2(g)+5NaCl_(aq)+2H₂O_(l)

(b)在130℃的环境中，使该超重力装置产生的二氧化氯气体氧化含有氮氧化物的气体，以得到含有气态硝酸及氯化氢的前处理气体。

在实施例1中，该氮氧化物中的一氧化氮(NO)是进行如下所示的化学反应而氧化成气态硝酸及氯化氢。

5NO_(g)+3ClO_2(g)+4H₂O_(g)→5HNO_3(g)+3HCl_(g)

在实施例1中，该氮氧化物中的二氧化氮(NO₂)是进行如下所示的化学反应而氧化成气态硝酸及氯化氢。

5NO_2(g)+ClO_2(g)+3H₂O_(g)→5HNO_3(g)+HCl_(g)

在实施例1中，该含有氮氧化物的气体的含水率约为15％，该氧化得到的前处理气体的相对湿度约为18％。

(c)将该前处理气体通入除酸塔中，并将碳酸钙(CaCO₃)的水悬浮液通过雾化器分散成多个粒径约为20-80μm的悬浮液滴，以在该除酸塔中与该前处理气体(温度约为125℃)接触，并吸收该前处理气体。此时，该悬浮液滴中的水吸收该前处理气体的热量而逐渐汽化，以使该前处理气体中的气态硝酸及氯化氢分别与该悬浮液滴中的碳酸钙形成粉末状的硝酸钙固体及粉末状的氯化钙固体，并在该除酸塔下端收集。

在实施例1中，该前处理气体中的气态硝酸及氯化氢是分别进行如下所示的化学反应而形成粉末状的硝酸钙固体及粉末状的氯化钙固体。

CaCO_{3(suspension)}+2HNO_3(g)→Ca(NO₃)_2(s)+CO_2(g)+H₂O_(g)

CaCO_{3(suspension)}+2HCl_(g)→CaCl_2(s)+CO_2(g)+H₂O_(g)

[实施例2]

参阅图2，本发明固态氮肥的制造方法的实施例2的具体步骤与实施例1类似，差异处在于实施例2的步骤(c)为：

(c)将该前处理气体通入除酸塔中，并将碳酸钠(Na₂CO₃)固态粉末通过分配器喷射***喷射注入该前处理气体中，以在该除酸塔中与该前处理气体(温度约为125℃)接触，并吸收该前处理气体。此时，该前处理气体中的气态硝酸及氯化氢分别与注入的碳酸钠形成粉末状的硝酸钠固体及粉末状的氯化钠固体，并在该除酸塔下端收集。

在实施例2中，该前处理气体中的气态硝酸及氯化氢是分别进行如下所示的化学反应而形成粉末状的硝酸钠固体及粉末状的氯化钠固体。

Na₂CO_3(s)+2HNO_3(g)→2NaNO_3(s)+CO_2(g)+H₂O_(g)

Na₂CO_3(s)+2HCl_(g)→2NaCl_(s)+CO_2(g)+H₂O_(g)

综上所述，本发明固态氮肥的制造方法所需要的能源消耗少、对于含有氮氧化物的气体的脱硝效果好且稳定、硫化物的存在不影响操作、设备设置简便、药剂使用量少，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种固态氮肥的制造方法，该固态氮肥含有硝酸盐固体及氯盐固体，其特征在于：其包含以下步骤：

(a)以超重力装置产生二氧化氯气体；

(b)使该超重力装置产生的二氧化氯气体氧化含有氮氧化物的气体，以得到含有气态硝酸及氯化氢的前处理气体；及

(c)以碱性吸收剂在100-200℃的温度范围中吸收该前处理气体，以使该前处理气体中的气态硝酸及氯化氢分别形成硝酸盐固体及氯盐固体。

2.根据权利要求1所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：在该步骤(b)中，该氧化是在100-200℃的温度范围中进行。

3.根据权利要求1所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：在该步骤(b)中，该氧化得到的前处理气体的相对湿度低于100％。

4.根据权利要求1所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：在该步骤(c)中，该碱性吸收剂是选自于含钾吸收剂、含钠吸收剂、含钙吸收剂、含镁吸收剂或其组合。

5.根据权利要求1所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：该碱性吸收剂是碱性悬浮液。

6.根据权利要求5所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：该碱性悬浮液是选自于苏打灰悬浮液、石灰石悬浮液、氢氧化钙悬浮液、石灰泥浆或其组合。

7.根据权利要求5所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：在该步骤(c)中，该碱性悬浮液是通过雾化器分散成多个悬浮液滴，以与该前处理气体接触，并吸收该前处理气体。

8.根据权利要求7所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：所述悬浮液滴的粒径范围为5-100μm。

9.根据权利要求1所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：该碱性吸收剂是呈固态。

10.根据权利要求9所述的固态氮肥的制造方法，其特征在于：在该步骤(c)中，该碱性吸收剂是通过分配器喷射***注入该前处理气体中，以与该前处理气体接触，并吸收该前处理气体。

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