[發明專利]直接合成草酰胺顆粒的方法及裝置

無效

• 申請號: 201310167636.0
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103242188A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 楊長生;曾浩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07C233/56
• 分類號: C07C233/56;C07C231/02;C05C11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明屬于化工、化肥和環保的技術領域。涉及到以草酸二甲脂和氨氣為原料，甲醇為反應溶劑常壓下氨解合成固體產品草酰胺以及草酰胺固體顆粒成型的整個一體化工藝過程。

背景技術

草酰胺（Oxamide)又名乙二酰二胺，化學式(CONH₂)₂，是一種含氮量較高的緩效氮肥，理論含氮量為31.8%。其在土壤水中的溶解度為0.016%，分解緩慢。在農田中施用后不容易隨著水體而流失，可以減少氮素流失對大氣和水體的污染。同時，草酰胺又能在火箭推進劑中用作降速劑，在燃氣發生劑中用作發氣劑和降溫劑，也能用作消化纖維產品的穩定劑以及合成寸層配方中的增鏈增稠劑等。其用途相當廣泛。由于國內外用于合成草酰胺的研究主要集中在上世紀的80～90年代，當時對于草酰胺的需求量并不是很大，在發達國家主要用于非農業市場，如園藝、溫室、高爾夫球場、草坪和苗圃等。

目前合成草酰胺的方法主要包括：以氫氰酸為原料的四種方法，包括三種兩步法和一種一步法；以草酸銨或草酸尿素熱解法；由一氧化碳偶聯經草酸二酯氨解法；以草酸二酯為原料直接氨解法。以氫氰酸為原料合成草酰胺的方法由于氫氰酸的成本較高但是獲得產品的收率和純度并不高，同時，整個工藝過程對環境造成很大的污染，因此這種方法并沒有得到工業化應用。以草酸銨或草酸尿素熱解其部分產物是草酰胺，收率不足50%，并且熱解原料的成本高，也并沒有大規模應用。目前合成草酰胺的主要方法還是由一氧化碳為原料制成草酸二酯再由草酸二酯氨解得到草酰胺。21世紀初，日本的Tomohiko?Yamamoto等人在美國專利US6348626中首次公開了由草酸二酯氨解制備草酰胺的研究，使用的原料是草酸二酯和其對應的低鏈脂肪醇，討論了不同反應條件下得到草酰胺產品的純度以及收率問題，專利中反應過程只是用于實驗室研究，用量少，同時對于氨解過程只是簡單談及其控制相關因素，氨解的關鍵技術也沒有直接公開，是否已進行工業化也不得而知。

國內對于草酰胺的研究開始得比較晚，相應的文獻記載也不多。近些年來，煤制乙二醇的研究是國家煤化工發展的重要項目由于國家的大力支持，乙二醇項目正在積極的攻關階段。在煤制乙二醇的兩步工藝路線中，第一步的中間產物是草酸二酯，其正是合成草酰胺的原料，因此國家對于煤制乙二醇項目的支持從另一方面也為草酸二酯氨解制備草酰胺提供了原料基礎。陳貽盾等在專利CN102267921A提出了一種合成草酰胺的連續工藝，其利用合成氣制備草酰胺，工藝中的原料全部采用工業上的煤、一氧化碳、一氧化氮、氧氣、氫氣、醇類等，該工藝使用一氧化碳、氨和氧合成草酰胺，合成氣利用碳一化工新技術將煤或者天然氣轉化為一氧化碳和氫氣，同時采用膜分離、深冷分離、變壓吸附等方法得到高純度的氫氣（99.9%），利用空分設備得到高純度的氮氣（99.0%），在催化劑作用下合成氨氣，利用一氧化碳偶聯合成草酸二酯，然后再氨解得到草酰胺。改工藝使合成氨廠聯產，小氮肥廠改變產品結構的有效方式，經濟效益可觀，值得推廣和應用。該專利的側重點主要在于全部使用工業原料用來合成草酸二甲脂，對于由草酸二甲脂氨解合成草酰胺只是簡單提及，并且并未介紹具體的實例。另外，其氨解過程和造粒過程分開進行，使用造粒機進行造粒，增加了設備成本，同時該專利對于氨解反應合成草酰胺的控制因素以及造粒過程中的控制條件均未介紹，因此有必要對氨解過程和造粒過程進行詳細的實驗和驗證。

采用一步法由草酸二酯氨解制備緩效氮肥草酰胺，在不經過后處理的情況下是以粉末狀的形態出現，由于作為化肥施用在土壤中，粉末狀的草酰胺容易被風以及其它原因損失掉，顆粒形態的草酰胺相對于粉末狀的形態來說，其隨風、水流等原因損失的量會大大減少。同時，由于草酰胺在水中的溶解度很低，因此顆粒形態的草酰胺在水中的穩定性會提高，施用于土壤中，逐漸緩慢的被微生物分解，釋放農作物生長所需的氮素元素。因此，制備顆粒形狀的草酰胺有利于草酰胺作為氮肥施種于土壤中。目前，關于草酰胺顆粒成型的研究較少。僅僅查閱到日本的Yukio?Inaba等人在其美國US5393319專利中，簡單提到影響草酰胺晶型控制的影響因素，并且做了相關的實驗研究，該專利介紹的造粒過程是和氨解過程分開進行，使用旋轉蒸發器或其它的后續處理設備進行顆粒成型控制，得到產品的收率和純度沒有得到驗證。因此，探索影響草酰胺顆粒成型的作用因素，能夠指導制備草酰胺顆粒的工藝過程。

至今，沒有關于由草酸二甲脂直接氨解反應制備草酰胺并且對其顆粒成型控制研究的報導，也沒有關于氨解反應及顆粒成型一體化設備的相關報導。

發明內容