形成氨基甲酸铵的特定溶液的系统和方法技术方案

本文提供了形成氨基甲酸铵的特定溶液的方法。该方法包括但不限于提供包含氨溶液的反应器。该方法进一步包括但不限于将二氧化碳进料通过所述氨溶液以形成混合物。该方法进一步包括但不限于将氢氧化钠溶液和所述混合物合并以形成氨基甲酸铵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成氨基甲酸铵的特定溶液的系统和方法相关申请本申请要求2018年4月6日提交的美国非临时申请No.15/947,182的权益。
本公开大体涉及用于形成氨基甲酸铵的系统和方法，更具体而言，涉及用于形成氨基甲酸铵的水溶液的系统和方法。背景形成氨基甲酸铵的常规系统和方法依赖于氨、水和二氧化碳的气态混合物形成固体氨基甲酸铵的反应。用于形成氨基甲酸铵的一种常规系统和方法利用合成反应袋并将氨和二氧化碳气体在所述反应袋的相对端引入。随着氨气和二氧化碳的气体在反应袋内分散，当这些气体彼此接触时，会发生气体的反应，从而形成固体氨基甲酸铵。然后将所述固体氨基甲酸铵从合成反应袋中取出，并作为固体原料提供给使用者。然后，使用者可以由固体氨基甲酸铵形成氨基甲酸铵的水溶液，用于各种工业、商业和农业应用，如杀菌剂和肥料。固体氨基甲酸铵的使用提出了与质量和处理有关的若干挑战。在固体氨基甲酸铵的运输过程中，固体氨基甲酸铵与其气相处于平衡状态，取决于运输时间和温度，其会导致氨基甲酸铵的部分分解。固体氨基甲酸铵的纯度会发生变化，从而影响由其形成的水溶液的质量。固体氨基甲酸铵在处理成水溶液时会在处理过程中排出氨气，因此需要进行环境控制以减少对工人的暴露。因此，需要提供用于形成氨基甲酸铵的系统和方法。此外，结合附图以及前述
和
技术介绍
，根据随后的简述和详细说明以及所附权利要求书，其它所需的特征和特性将变得显而易见。简述本文公开了氨基甲酸铵溶液的各种非限制性实施方案，以及用于其的系统和方法的各种非限制性实施方案。在一个非限制性实施方案中，本文提供了用于形成氨基甲酸铵的特定溶液(speciatedsolution)的方法。该方法包括但不限于提供包含氨溶液的反应器。该方法进一步包括但不限于将二氧化碳进料通过所述氨溶液以形成一种混合物。该方法进一步包括但不限于将氢氧化钠溶液和所述混合物合并以形成氨基甲酸铵。在一个非限制性实施方案中，本文提供了用于形成氨基甲酸铵的特定溶液的系统。该系统包括但不限于限定内部的反应器。该反应器包括但不限于设置在所述内部的进料管线。所述进料管线包括但不限于入口和出口，其中所述入口与出口通过流体连通。所述出口设置在所述反应器的内部。该系统进一步包括但不限于放置在所述内部的氨溶液。该系统进一步包括但不限于二氧化碳源，其包括但不限于二氧化碳并与所述入口流体连通。该系统进一步包括但不限于氢氧化钠源，其包括但不限于氢氧化钠并与所述反应器流体连通。所述进料管线的构造使得可以在入口处接收来自所述二氧化碳源的二氧化碳，并通过所述出口释放二氧化碳。通过出口释放的二氧化碳被设置使其在氨基甲酸铵溶液的形成过程中通过所述氨溶液。附图简述所公开的主题的其它优点将易于理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细说明，其将变得更好理解，其中：图1是示出用于形成氨基甲酸铵的系统的一个非限制性实施方案的流程图；图2是示出氨基甲酸铵的比较溶液的透视图；图3是示出图1的系统的一个非限制性实施方案的实验数据的图表；图4是示出图1的系统的一个非限制性实施方案的附加实验数据的图表；图5是示出图1的系统的一个非限制性实施方案的附加实验数据的图表；图6是示出图1的系统的一个非限制性实施方案的附加实验数据的图表；和图7是示出图1的氨基甲酸铵溶液的一个非限制性实施方案的透视图。详细说明下述详细说明本质上仅是示例性的，并不旨在限制本文所述的系统和方法。此外，无意受到在前述背景或下述详细说明中提出的任何理论的约束。本文提供了一种氨基甲酸铵的特定溶液。所述氨基甲酸铵的特定溶液包括氨溶液、二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应产物。在某些实施方案中，所述氨溶液和所述二氧化碳反应以形成一种混合物。在这些实施方案中，可以将所述混合物与所述氢氧化钠溶液合并以形成氨基甲酸铵。在这些实施方案中，氨溶液、二氧化碳和氢氧化钠溶液的添加顺序可以改善形成氨基甲酸铵的反应效率。作为一个例子，如果在没有氨的情况下将二氧化碳加入到水中，则由于二氧化碳在水中的低溶解度而不会在水中溶解。作为另一个例子，如果首先将氨和氢氧化钠合并形成溶液，则较高的pH值和溶液温度的升高可能会导致产生氨气排放。另外，加入到该氨/氢氧化钠溶液中的二氧化碳将导致碳酸盐的沉淀。本文还提供了一种形成氨基甲酸铵的方法。该方法可以是半间歇或连续过程。在半间歇过程中，可以将固定体积和浓度的氨与二氧化碳和氢氧化钠混合。在连续过程中，将氨、二氧化碳和氢氧化钠以受控的流速合并。下述方法将描述半间歇过程的详细方法；然而，本领域技术人员可以容易地将该方法转换为一种或多种连续过程。与常规方法相比，从用于制备氨基甲酸铵的原料开始，并由这些材料制备特定的溶液，需要更少的合成步骤。此外，本公开的气液反应比常规方法放热少，使得可以更容易地除去反应热。而且，这种气-液反应可以在常规反应器设备中进行，并且不需要处理固体。如下所示的一些平衡反应描述了氨基甲酸铵溶液向其它物质(如碳酸氢铵)的分化(speciation)，因此由氨基甲酸盐固体开始不会导致溶液与由适量的氨和二氧化碳所制成的溶液有所不同。2NH3(aq)+CO2(g)←→NH2COONH4(aq)2NH4HCO3(aq)←→(NH4)2CO3(aq)+CO2(g)+H2ONH4HCO3(aq)←→NH3(aq)+CO2(g)+H2O(NH4)2CO3(aq)←→2NH3(aq)+CO2(g)+H2ONH2COONH4(aq)+H2O←→NH4HCO3(aq)+NH3(aq)参照图1(如利用系统10的半间歇过程所显示的)，该方法包括提供包括氨溶液的反应器12的步骤。所述氨溶液可以包括氨和溶剂，如水。基于所述氨溶液的总重量，所述氨溶液可以包括至少约5重量％，或至少约7重量％，或至少约10重量％的量的氨。基于所述氨溶液的总重量，所述氨溶液的氨含量为从约5重量％至约50重量％，或从约7重量％至约40重量％，或从约10重量％至约30重量％。在一些实施方案中，所述氨溶液是包含水的水溶液，其中，基于氨溶液的总重量，水量为从约50重量％至约95重量％，或者从约60重量％至约93重量％，或者从约70重量％至约90重量％。所述方法进一步包括将二氧化碳进料通过所述氨溶液以形成所述混合物的步骤。所述氨溶液是指，基于所述氨溶液的总重量，包括至少约1重量％，或至少约5重量％，或至少约10重量％，或至少约15重量％，或至少25重量％的氨的溶液。如下面将更详细描述的，将二氧化碳引入到反应器12中，显示出改善的与氨溶液的界面接触。在一些实施方案中，将二氧化碳进料通过氨溶液，使NH3/CO2摩尔比为从约1.6至约2.1，或从约1.8至约2.1，或从约2.0至约2.1。在一些实施方案中，在达到所需的摩尔比时停止将二氧化碳进料到反应器12中。在采用半间歇法的实施方案中，将进料二氧化碳的步骤在系统的传热和传质限制所允许的范围内尽快进行。在一些实施方案中，进料二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成氨基甲酸铵的特定溶液的方法，该方法包括：/n提供包含氨溶液的反应器；/n将二氧化碳通过氨溶液进料以形成混合物；和/n合并氢氧化钠溶液和所述混合物以形成氨基甲酸铵。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180406 US 15/947,1821.一种形成氨基甲酸铵的特定溶液的方法，该方法包括：
提供包含氨溶液的反应器；
将二氧化碳通过氨溶液进料以形成混合物；和
合并氢氧化钠溶液和所述混合物以形成氨基甲酸铵。


2.权利要求1所述的方法，其中，二氧化碳的进料步骤进一步定义为将包含气体二氧化碳的多个气泡通过所述氨溶液进料以形成所述混合物，其中，基于所述多个气泡的总体积，所述多个气泡中二氧化碳的含量为至少约50体积％。


3.权利要求2所述的方法，其还包括形成表面积与体积比至少约为8,100m2/m3的多个气泡的步骤。


4.权利要求2或3中任一项所述的方法，其中，基于所述多个气泡的总体积，所述多个气泡的二氧化碳含量至少为约95体积％。


5.权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括监测进料通过所述氨溶液的二氧化碳的量的步骤。


6.权利要求5所述的方法，其中，监测二氧化碳的量的步骤包括以下步骤中的一个或多个步骤：
确定所述混合物的pH；
确定所述混合物的电导率；和
确定所述混合物中产生的总热量。


7.权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，基于所述氨基甲酸铵的特定溶液的总重量，所述氨基甲酸铵的特定溶液的氨基甲酸铵含量至少为约15重量％。


8.权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，所述氨溶液的氨含量至少为约5重量％。


9.权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括在进料二氧化碳的步骤之前将水和氨溶液合并的步骤。


10.权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，将所述二氧化碳进料通过所述氨溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·科蒂尼奥，M·米切尔，S·文奇盖拉，
申请(专利权)人：索理思科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US