[发明专利]一种合成草酰胺连续工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工、催化、化肥和环保的技术领域，它涉及到一条完整的用煤或天然气经合成气“合成草酰胺连续工艺”。这条完整的“合成草酰胺连续工艺”全部采用工业煤炭、工业CO、工业NO、工业氧气、工业氮气、工业氢气和工业醇类作为反应原料，整个工艺由合成氨、合成草酸酯和合成草酰胺三个主要部分组成，实现缓效氮肥草酰胺的连续规模工业化生产。

背景技术

尿素和碳酸氢铵都是容易溶解于水的速效氮肥。2009年全世界尿素生产能力约达1.592亿吨，需求量约为1.548亿吨。我国是世界上最大的氮肥生产国和消费国，2009年尿素的产能接近6300万吨，占世界总产量的1/3强；每年施用的尿素肥料达到4500万吨。我国所施用的氮肥(尿素和碳酸氢铵)，通过挥发、淋溶和水径流等途径，平均损失率达45％，每年损失的氮肥高达945万吨纯氮，相当于2050多万吨尿素。化肥的大量流失，不但造成大量资源和能源的严重浪费，也严重影响农牧业生产的发展；同时还引起一系列的环境问题。据调查某些农业高度集约化地区，氮肥的不合理施用导致地下水硝酸盐的严重超标，有些地区竟达到100％的超标程度，并造成蔬菜、水果中的硝酸盐超标。近年来，大气中氮氧化物排放量增加、江、河、湖流域和沿海水域经常发生赤潮现象等环境问题，也都与氮肥的不合理施用密切相关。

为了解决氮肥的严重损失和浪费，提高尿素和碳酸氢铵等速效氮肥的有效利用率，我国和世界各国的科技工作者，都投入了大量人力、物力和资金，对尿素或碳酸氢铵等速效肥料改造成缓效肥料进行研究和开发。已经开发出的缓效肥料品种包括：包膜控释肥料、包膜缓释肥料，以及加入硝化抑制剂或脲酶抑制剂等制成的各种稳定性肥料。近年还新开发成功用聚天冬氨酸作为氮肥增效剂，制成聚天冬氨酸尿素、聚天冬氨酸复合肥和释控肥，用来控制和促进粮食、蔬菜、瓜果、花卉等农作物对氮肥养份的吸收，以提高氮肥的利用率和增加产量。但这些肥料都是把速效氮肥尿素或碳酸氢铵拿来进行二次加工，不但工艺复杂，费工、费时，还需要消耗大量包膜高分子材料。而这些包膜高分子材料本身都不是肥料，从而增加肥料成本。这样做，不但浪费资源和能源，也大大增加农牧民的经济负担。因此，迫切需要生产一种最适合农牧业、林业、瓜果、蔬菜、花卉业生产需要的、稳定性良好的缓效氮肥。草酰胺就是目前最好的选择品种。

草酰胺是一种优质缓效氮肥。它在水中的溶解度很小，仅0.016％，施肥后不容易被水流带走损失。草酰胺可以缓慢释放出植物生长所必须的氨态氮，不会因施肥不及时造成氮肥缺少使作物减产，也不会因施肥过量造成植物吸收过量氮肥而奇形生长，有利于提高农作物产量。用草酰胺作为氮肥施用，既有利于提高氮肥的利用率，又能减少氮肥流失造成的水源污染。它可以作为基肥一次施用，节省施肥劳动力。据日本和前苏联已经实验的结果证实，由于草酸胺在水中的溶解度小，施肥后不容易被水流带走损失，草酰胺的氮的利用率高达65～80％，是尿素的二倍多。合成氨和尿素都需要高温、高压才能生产，用草酰胺代替尿素或碳酸氢铵作为氮肥施用，可以大大减少氮肥的损失和浪费，从而达到减少合成氨和合成尿素的生产量，以达到节约生产合成氨和尿素所需要的资源和能源，从而达到节约资源、节约能源的目标。同时，草酰胺作为基肥施用，可以大大节省施肥劳力和成本、既可以用于农作物生产，更特别适合于林业、牧业、瓜果、蔬菜、花卉业和特种种植业的需要。有资料指出，用草酰胺代替尿素用于牧草施肥，牧草的产量可以提高6倍。我国和世界有60多亿人口，种植粮食、水果、蔬菜、花卉以及发展林、牧业等需要的氮肥有数亿吨，其数量之大，是其他化工产品的用量无法比拟的。所以，采用工业原料来合成草酰胺，其作用、意义和发展前景巨大。

目前，草酰胺是用氢氰酸经过催化氧化生成乙氰，然后再把乙氰水解得到草酰胺(见：陈贻盾：“新型氮肥草酰胺及其合成”《化学通报》1984年第九期P35～38及其参考文献)。这种生产方法，成本高，污染严重，只能少量生产用于作为化工原料，根本无法大规模生产来满足农牧业生产的发展需要。