一種分解氯化銨制備氯化氫和氨氣的連續(xù)循環(huán)工藝，其方法為：a.在熔體制備罐中將硫酸氫銨、高沸點(diǎn)惰性有機(jī)溶劑、以及一種或幾種硫酸鹽或硫酸氫鹽加熱融化；b.將步驟a所述的熔體加入混合罐；c.向混合罐的熔體中加入氯化銨；d.將步驟c的熔體加入氯化氫發(fā)生釜，升溫至140~250℃，釋放出氯化氫氣體；e.將釋放完氯化氫的熔體加入氨氣發(fā)生釜，繼續(xù)加熱至250~320℃，釋放出氨氣；f.將釋放完氨氣的熔體返回混合罐，重復(fù)循環(huán)步驟c~e，連續(xù)分解氯化銨制備氯化氫和氨氣。該工藝流程短、生產(chǎn)操作控制簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫度低、能耗低、適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種分解氯化銨制備氯化氫和氨氣的連續(xù)循環(huán)工藝。
技術(shù)介紹
氯化銨是聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿時(shí)產(chǎn)出的副產(chǎn)品。目前，我國(guó)氯化銨的消費(fèi)主要是以銨氮的形式加入復(fù)合肥，適用于水稻、小麥、棉花、麻類、蔬菜等作物，但是對(duì)少數(shù)的農(nóng)作物如對(duì)干旱少雨地區(qū)以及對(duì)氯離子敏感的作物(如煙草、橙、桔、甘蔗等)不宜使用。而且，氯化銨作為氮肥只利用了其中的氮元素，有價(jià)值的氯元素卻被白白浪費(fèi)掉，還可能對(duì)土壤造成不良的影響。氯是化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品中重要的元素，其基礎(chǔ)產(chǎn)品如氯化氫和鹽酸是無(wú)機(jī)化工和有機(jī)化工十分重要的化工原料。因此如何充分利用好氯化銨既是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題又是可持續(xù)發(fā)展的資源綜合利用問(wèn)題。從氯化銨的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，如何將氯化銨成功分解或轉(zhuǎn)化成更有價(jià)值的產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)資源深度利用和制堿工業(yè)副產(chǎn)氯化銨的有效轉(zhuǎn)化無(wú)疑將具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，氯化銨分解成功也必將對(duì)純堿、燒堿、鹽酸和鹽湖鎂資源開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在專利GB743295A和GB716754中，在220°C 270°C時(shí)，向一種酸性硫酸鹽熔體中加入氯化銨，在流體中通過(guò)熱的穩(wěn)定的惰性有機(jī)剝離蒸汽(如三氯苯)來(lái)剝離熔體中的氯化氫，在流體中通過(guò)更高溫度(330°C "380°C )的熱的穩(wěn)定的惰性有機(jī)剝離液體來(lái)剝離熔體中的氨氣。該工藝過(guò)程復(fù)雜，產(chǎn)生氯化氫和氨氣的溫度較高，所用的有機(jī)溶劑蒸汽量大，最后還需將目標(biāo)產(chǎn)品和有機(jī)蒸汽的分離。劉長(zhǎng)飛在《氯化銨分解制取氨及氯化氫氣體》的專利中，用硫酸與氯化銨反應(yīng)來(lái)分解氯化銨。在60 160°C下，NH4Cl+H2SO4^NH4HSO4 + HCl。釋放完氯化氫氣體后繼續(xù)攪拌加熱到370°C 380°C，NH4HSO4 (加熱)一H2SO4 + NH3。循環(huán)使用，繼續(xù)生產(chǎn)氯化氫氣體和氨氣。劉長(zhǎng)飛在《分解氯 化銨制取氨及氯化氫氣體的方法》的專利中，硫酸氫銨加入量與氯化銨加入量的摩爾比為 1:0.5 I。在 140°C 160°C下，NH4C1+NH4HS04—(NH4)2S04+HC1 ，然后加熱到280°C 330°C，(NH4)2SO4 - NH4HS04+NH3丨。蔣文偉等在《一種用非揮發(fā)性酸或酸式鹽使氯化銨分解釋放氯化氫的方法》中，將非揮發(fā)性酸或酸式鹽4 15重量份加入帶有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝器的反應(yīng)器中，升溫至150 200°C ;將I重量份固體粉末狀的氯化銨加入上述反應(yīng)器中，在200 250°C反應(yīng)I 2小時(shí)，獲得氯化氫的收率為95% 99% ;將反應(yīng)得到的銨鹽及剩余的非揮發(fā)性酸或酸式鹽混合物經(jīng)高溫?zé)岱纸馓幚磲尫懦霭睔猓僦貜?fù)使用。Kokai等以NH4HSO4為循環(huán)介質(zhì)將NH4C1分解為氨氣和氯化氫。該工藝過(guò)程的第一步是回收氯化氫，以氮?dú)饣蚩諝鉃檩d體，在溫度200 290°C條件下，從熔融NH4HSO4 + NH4Cl體系中回收氯化氫，而熔融體系則轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4)2S04 ;第二步是回收氨氣，在溫度300 380°C條件下，熔融(NH4)2SO4分解為氨氣和NH4HSO4，而分解所得的NH4HSO4又返回到第一步回收氯化氫段。該法的氯化氫回收率為99.1%，但氨氣回收率僅為58.0%。這些方法中硫酸氫銨、硫酸銨分解溫度高，能耗大。然而，根據(jù)相關(guān)研究單位的研究表明，當(dāng)溫度高于250°C時(shí)硫酸銨開(kāi)始分解，到300°C時(shí)只有氮分解，在350°C時(shí)，硫開(kāi)始分解，如在350°C保持0.5h硫分解為SO2 (10.8%)和SO3 (3.82%)，在500°C，0.5h,硫幾乎全部分解為SO2 (93.7%)和SO3 (5.14%)。因此，在30(T380°C的溫度范圍內(nèi)不能得到純的氨氣，尤其是體系中的硫酸氫銨含量逐漸減少，體系組成改變，不能循環(huán)分解氯化銨。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種在體系不發(fā)生S分解和N分解的條件下，連續(xù)分解氯化銨，分別制備氨氣和氯化氫，為其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供純度較高的氨氣或氯化氫，從而提高氯化銨的使用價(jià)值，且工業(yè)流程短、生產(chǎn)操作控制簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫度低、能耗低、適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本專利技術(shù)所述的一種分解氯化銨制備氯化氫和氨氣的連續(xù)循環(huán)工藝，其工藝流程為: a.在溶體制備iiS中將硫feS*按、聞沸點(diǎn)惰性有機(jī)溶劑、以及一種或幾種硫Ife鹽或硫Ife氫鹽加熱融化； b.將步驟a所述的熔體加入混合罐， c.向混合罐的熔體中加入氯化銨； d.將步驟c的熔體加入氯化氫發(fā)生釜，升溫至14(T250°C，釋放出氯化氫氣體； e.將釋放完氯化氫的熔體加入氨氣發(fā)生釜，繼續(xù)加熱至25(T320°C，釋放出氨氣； f.將釋放完氨氣的熔體返回混合罐，重復(fù)循環(huán)步驟c、，連續(xù)分解氯化銨制備氯化氫和氨氣。本專利技術(shù)所述的硫酸氫銨可以直接加入硫酸氫銨，也可以用濃硫酸與氯化銨按照摩爾比為1:1 1:1.05反應(yīng)制備的硫酸氫銨。步驟a中所述的高沸點(diǎn)惰性有機(jī)溶劑與硫酸氫銨的質(zhì)量比為1:2 8:1。步驟a中所述的高沸點(diǎn)惰性有機(jī)溶劑選自烷烴，芳香烴、聯(lián)苯、鹵代烴、鹵代聯(lián)苯等，如4-戊基聯(lián)苯、十二烷基苯、四戊基苯、正十八烷、正十九烷、正二十烷、正二十二烷、正二十四燒、雙十二燒基苯、三戍苯、四戍苯、2-溴聯(lián)苯、3-溴聯(lián)苯、4-溴聯(lián)苯、四氯聯(lián)苯、1,2-三聯(lián)苯、對(duì)三聯(lián)苯等； 步驟a中所述的硫酸鹽或硫酸氫鹽選自硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀；硫酸鹽或/和硫酸氫鹽與硫酸氫銨的質(zhì)量比為1:2 3:1。步驟c中所述的氯化銨以固體形式加入混合罐，硫酸氫銨與氯化銨的摩爾比為1.1:1 6:1。步驟d中所述的溫度為14(T250°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5 5h，優(yōu)選16(T240°C ； 步驟e中所述的溫度為25(T300°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5 4h，優(yōu)選26(T300°C。本專利技術(shù)采用在體系中加入部分硫酸鹽或/和硫酸氫鹽，提高了硫酸氫銨的熱穩(wěn)定性，從而避免發(fā)生硫分解和氮分解。由于硫酸鹽或/和硫酸氫鹽的加入，使體系的流動(dòng)性變差，因此，加入高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑作載體，降低體系的粘度，有利于氯化氫和氨氣的溢出，進(jìn)一步降低反應(yīng)體系的溫度。采用本專利技術(shù)改進(jìn)后的氯化銨的分解連續(xù)循環(huán)工藝，將氯化銨加入上述熔體中，在16(T240°C下，氯化銨與硫酸氫銨反應(yīng)釋放出氯化氫，并生成硫酸銨。將釋放完氯化氫的熔體加入氨氣發(fā)生釜，升高溫度至26(T30(TC，硫酸銨分解釋放出氯化氫，在該分解條件下，硫酸氫銨穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生硫分解和氮分解。 釋放完氨氣的熔體返回到氯化氫發(fā)生釜，加入氯化銨后重復(fù)操作。達(dá)到連續(xù)循環(huán)分解氯化銨的目的。附圖說(shuō)明圖1本專利技術(shù)工藝流程圖具體實(shí)施方法 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不限于實(shí)施例。實(shí)施例1 將207g硫酸氫銨、21g硫酸氫鈉和104g正二十烷加入反應(yīng)器中，加熱熔化，調(diào)節(jié)熔體溫度在220°C左右，加入16g氯化銨，維持溫度在160°C，通過(guò)氫氧化鈉溶液吸收生成的氯化氫，反應(yīng)2.0h，有0.282mol的氯化氫被吸收液吸收，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為94.3%。將溫度繼續(xù)升高到260°C，用濃硫酸吸收反應(yīng)生成的氨氣，反應(yīng)0.5h后，有0.264mol的氨氣被吸收液吸收，對(duì)用的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為88.3%。實(shí)施例2 將38g硫酸氫銨、120g硫酸鉀和310g 4-戊基聯(lián)苯加入反應(yīng)器中，加熱熔化，調(diào)節(jié)熔體溫度在240°C左右，加入16g氯化銨，維持溫度在本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種分解氯化銨制備氯化氫和氨氣的連續(xù)循環(huán)工藝，其特征在于，其步驟為：???a.在熔體制備罐中將硫酸氫銨、高沸點(diǎn)惰性有機(jī)溶劑、一種或一種以上硫酸鹽或硫酸氫鹽加熱融化；???b.將步驟a所得的熔體加入混合罐，?c.向混合罐的熔體中加入氯化銨混合；d.將步驟c混合后的熔體加入氯化氫發(fā)生釜，在140~250℃下反應(yīng)0.5~5h，并釋放出氯化氫氣體；e.將釋放完氯化氫后的熔體加入氨氣發(fā)生釜，在250~320℃下反應(yīng)0.5~4h，釋放出氨氣；???f.將釋放完氨氣后的熔體返回混合罐，重復(fù)循環(huán)步驟c~e，連續(xù)分解氯化銨制備氯化氫和氨氣。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張宗凡，梁雪松，朱嚴(yán)謹(jǐn)，李德高，楊亞斌，李志祥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：云南省化工研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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