碳酸氢铵的用途

背景 ^[1][2]

碳酸氢铵NH₄HCO₃，又称酸式碳酸铵，为中国氮肥的主要品种之一。白色结晶，略带氨臭，商品化肥中含N 16.8％～17.0％。易溶于水，20℃时溶解度为20.8g。碳酸氢铵作为化肥的缺点是它的化学不稳定性，即在常温下也发生缓慢的分解反应，其分解速度随湿含量和温度的长高而加剧。1920年前后，发现利用焦炉煤气中的氨和二氧化碳反应可制取碳酸氢铵，有人试图把它作为氮肥使用，但未获成功。

长期以来仅少量生产，主要用做食品工业中的发泡剂。1958年，中国迫切需要发展化肥工业，由化工专家侯德榜开发成功了生产碳酸氢铵的新工艺。其特点是把碳酸氢铵的生产与合成氨原料气净化（脱除二氧化碳）过程结合起来，称为联碳法生产碳酸氢铵工艺，从而简化了流程，降低了能耗，减少了投资。通过对碳酸氢铵物性的改进和施肥技术的不断完善，它在中国获得了迅速发展，20世纪80年代初产量约占中国氮肥总产量的一半以上。

碳酸氢铵作为肥料，其缺点就在于其化学不稳定性。在添加结晶改性剂后，碳酸氢铵的结晶增大，含水量降低，减轻了易于分解和结块的现象。碳酸氢铵是氮肥工业产品之一，为中国小氮肥厂的主要品种，在焦化厂是焦炉煤气净化产品之一。焦化厂以浓氨水为原料，与二氧化碳反应，生成碳酸氢铵结晶，经离心过滤后得到碳酸氢铵产品。碳酸氢铵主要用作肥料，经精制也可用于医药和食品工业。

产品标准^[3]

合成路线 ^[4][5][6]

方法1：用碳化法制取，其原理是先用水吸收氨，生成约20%的浓氨水，将二氧化碳通入该氨水中，生成碳酸铵溶液，再进一步吸收二氧化碳，得到碳酸氢铵晶体。反应式如下： 

方法2：:利用烟道气生产碳酸氢铵的方法，包括：

(1) 定量收集二氧化碳浓度为8％至15％(体积)的烟道气；

(2) 利用风冷装置降低所述烟道气的温度至50℃或更低；

(3) 升高所述烟道气的压力至0.6-1.2MPa；以及

(4) 将所述烟道气和氨反应，生成碳酸氢铵。

方法3：一种高纯度二氧化碳结合三聚氰胺尾气联产碳酸氢铵的清洁生产方法，所述方法包括以下步骤：

1) 将大氮肥装置中的二氧化碳气体通过减压装置减压到0.40.7MPa后， 进入二氧化碳气体缓冲罐；

2) 将三聚氰胺尾气经预碳化塔吸收冷凝形成碳化氨水，并引入主碳化塔待 用；

3) 将步骤1)所得的二氧化碳气体从底部送入主碳化塔，在主碳化塔内与步骤2)所得的碳化氨水进行反应产生碳酸氢铵结晶；当主碳化塔中的碳化度达到140160％时，将主碳化塔底部的结晶液压入稠厚器进行处理，经离心分离、包装后得到碳酸氢铵产品，碳化后的稀母液及离心后的废液进入循环利用。工艺流程如下：

应用^[4][7][8][9]

碳酸氢铵主要用作肥料，适用于各种土壤和作物，对土壤、作物不残留有害物质，是速效性氮肥，可长期使用。为防止氨挥发使肥效损失和灼伤作物茎叶，可采用深施、盖土。在食品工业上，利用碳酸氢铵加热后很快分解成气体的性质，作为烤面包、制作饼干等食品的发酵粉。另外，在制药、电镀，制革及有机合成工业中也都要用到碳酸氢铵。其应用举例如下：

1. 一种海藻增效碳酸氢铵肥料。

碳酸氢铵过去一直是我国氮肥的主体，是我国特有的化肥品种， 由于它可分解为NH3、CO2和H2O三种气体而消失，故又称气肥，分 解后不含有害的中间产物和最终分解产物，长期施用不影响土质，是 最安全的氮肥品种之一。由于碳酸氢铵具有易分解的特点，其氮素养 分的利用率普遍较低。通常通过添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂降低其 转化释放、提高肥料利用率。

海藻增效碳酸氢铵肥料由以重量计0.15%~0.80%海藻增效剂与98.20%~99.85%碳酸氢铵组成，其海藻酸含量是以所述的碳酸氢铵肥料总重量计0.0375%~0.2%。与普通碳酸氢铵相比，本发明的海藻增效碳酸氢铵具有良好增产效果、养分利用率高、避免二次污染、环境友好等特点。同时具有生产技术简单、成本低、原料来源广、易于操作、利于产业化推广等。

2. 常温碳酸氢铵沉淀制备大颗粒氧化镨钕。

作为钕铁硼永磁材料的重要原料—镨钕金属，其生产工艺主要采用氟化物体系氧化物电解的方法，其原料为氧化镨钕(氧化镨和氧化钕的混合物)，而氧化镨钕的制备工艺主要有草酸沉淀和碳酸氢铵沉淀后灼烧而得。但草酸沉淀法制备的氧化镨钕生产成本相对较高，碳酸氢铵沉淀法制备氧化镨钕工艺则成为了当前的发展趋势。

其优点是：采用分步陈化的方式，可以使氧化镨钕的中位粒径由1~2μm提高到30~40μm，大幅度提高氧化镨钕的粒度，同时沉淀过程不需要加热，降低了生产成本。

3. 以碳酸氢铵替代液氨生产磷铵。

碳酸氢铵作为固体原料，贮存运输安全方便， 价格便宜，毒性比液氨小，原料供应充足等特点，对以其全部或部分替代 液氨来生产磷铵的工艺流程进行设计，提供一种新的生产磷铵的方法，以 解决因液氨供量不足而影响生产的问题。

具体是将碳酸氢铵固体物料粉碎后送入装有加热管的反应槽内同磷酸进行中和反应制成磷铵料浆；其中，也可加入部分液氨与碳酸氢铵一起与磷酸发生中和反应；将中和度达到要求的磷铵料浆送入浓缩蒸发系统脱水。本发明的优点在于克服了液氨原料量的不足，以贮存运输方便，价格便宜，毒性小的碳酸氢铵生产磷铵，解决了化肥生产中原料紧缺的难题。 　

主要参考资料

[1] 现代汉英制革和毛皮工业词汇

[2] 中国冶金百科全书·炼焦化工

[3] 实用化学品配方手册

[4] 中国成人教育百科全书·化学·化工

[5] CN200810006960.3 用烟道气制备碳酸氢铵的方法及其设备 

[6] CN201110208555.1 高纯度二氧化碳结合三聚氰胺尾气联产碳酸氢铵的清洁生产方法

[7] CN201310238974.9 一种海藻增效碳酸氢铵肥料及其生产方法

[8] CN201410024527.8 一种常温碳酸氢铵沉淀制备大颗粒氧化镨钕的方法

[9] CN95104149.5 一种以碳酸氢铵替代液氨生产磷铵的方法