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定性，即在常溫下也發生緩慢的分解反應，其分解速度隨濕含量和溫度的長高而加劇。1920年前后，發現利用焦爐煤氣中的氨和二氧化碳反應可制取碳酸氫銨，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，主要用做食品工業中的發泡劑。1958年，中國迫切需要發展化肥工業，由化工專家侯德榜開發成功了生產碳酸氫銨的新工藝。其特點是把碳酸氫銨的生產與合成氨原料氣凈化（脫除二氧化碳）過程結合起來，稱為聯碳法生產碳酸氫銨工藝，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的不斷完善，它在中國獲得了迅速發展，20世紀80年代初產量約占中國氮肥總產量的一半以上。

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

產品標準^[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。反應式如下：

方法2：:利用煙道氣生產碳酸氫銨的方法，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，生成碳酸氫銨。

方法3：一種高純度二氧化碳結合三聚氰胺尾氣聯產碳酸氫銨的清潔生產方法，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，在主碳化塔內與步驟2)所得的碳化氨水進行反應產生碳酸氫銨結晶；當主碳化塔中的碳化度達到140 160％時，將主碳化塔底部的結晶液壓入稠厚器進行處理，經離心分離、包裝后得到碳酸氫銨產品，碳化后的稀母液及離心后的廢液進入循環利用。工藝流程如下：

應用^[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，是速效性氮肥，可長期使用。為防止氨揮發使肥效損失和灼傷作物莖葉，可采用深施、蓋土。在食品工業上，利用碳酸氫銨加熱后很快分解成氣體的性質，作為烤面包、制作餅干等食品的發酵粉。另外，在制藥、電鍍，制革及有機合成工業中也都要用到碳酸氫銨。其應用舉例如下：

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物和最終分解產物，長期施用不影響土質，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，本發明的海藻增效碳酸氫銨具有良好增產效果、養分利用率高、避免二次污染、環境友好等特點。同時具有生產技術簡單、成本低、原料來源廣、易于操作、利于產業化推廣等。

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展趨勢。

其優點是：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，降低了生產成本。

3. 以碳酸氫銨替代液氨生產磷銨。

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，原料供應充足等特點，對以其全部或部分替代液氨來生產磷銨的工藝流程進行設計，提供一種新的生產磷銨的方法，以解決因液氨供量不足而影響生產的問題。

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槽內同磷酸進行中和反應制成磷銨料漿；其中，也可加入部分液氨與碳酸氫銨一起與磷酸發生中和反應；將中和度達到要求的磷銨料漿送入濃縮蒸發系統脫水。本發明的優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磷銨，解決了化肥生產中原料緊缺的難題。　

主要參考資料

[1] 現代漢英制革和毛皮工業詞匯

[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備

[6] CN201110208555.1高純度二氧化碳結合三聚氰胺尾氣聯產碳酸氫銨的清潔生產方法

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

[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磷銨的方法