[發(fā)明專利]一種分解氯化銨制備氯化氫和氨氣的連續(xù)循環(huán)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110286228.8
• 申請日: 2011-09-25
• 公開（公告）號: CN103145100A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 張宗凡;梁雪松;朱嚴謹;李德高;楊亞斌;李志祥
• 申請（專利權）人: 云南省化工研究院
• 主分類號: C01B7/05
• 分類號: C01B7/05;C01C1/02
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產(chǎn)權事務所 53113
• 代理人: 范嚴生;張媛德

技術領域

本發(fā)明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。

背景技術

氯化銨是聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿時產(chǎn)出的副產(chǎn)品。目前，我國氯化銨的消費主要是以銨氮的形式加入復合肥，適用于水稻、小麥、棉花、麻類、蔬菜等作物，但是對少數(shù)的農(nóng)作物如對干旱少雨地區(qū)以及對氯離子敏感的作物（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，有價值的氯元素卻被白白浪費掉，還可能對土壤造成不良的影響。氯是化學工業(yè)產(chǎn)品中重要的元素，其基礎產(chǎn)品如氯化氫和鹽酸是無機化工和有機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)濟問題又是可持續(xù)發(fā)展的資源綜合利用問題。從氯化銨的現(xiàn)實情況來看，如何將氯化銨成功分解或轉化成更有價值的產(chǎn)品，以實現(xiàn)資源深度利用和制堿工業(yè)副產(chǎn)氯化銨的有效轉化無疑將具有重大的現(xiàn)實意義，氯化銨分解成功也必將對純堿、燒堿、鹽酸和鹽湖鎂資源開發(fā)利用產(chǎn)生深遠影響。

在專利GB743295A和GB716754中，在220℃~270℃時，向一種酸性硫酸鹽熔體中加入氯化銨，在流體中通過熱的穩(wěn)定的惰性有機剝離蒸汽（如三氯苯）來剝離熔體中的氯化氫，在流體中通過更高溫度（330℃~380℃）的熱的穩(wěn)定的惰性有機剝離液體來剝離熔體中的氨氣。該工藝過程復雜，產(chǎn)生氯化氫和氨氣的溫度較高，所用的有機溶劑蒸汽量大，最后還需將目標產(chǎn)品和有機蒸汽的分離。

劉長飛在《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來分解氯化銨。在60～160℃下，NH₄Cl十H₂SO₄→NH₄HSO₄?+?HCl。釋放完氯化氫氣體后繼續(xù)攪拌加熱到370℃～380℃，NH₄HSO₄（加熱）→H₂SO₄?+?NH₃。循環(huán)使用，繼續(xù)生產(chǎn)氯化氫氣體和氨氣。劉長飛在《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1:0.5～1。在?140℃～160℃下，NH₄Cl+NH₄HSO₄→(NH₄)₂SO₄+HCl↑，然后加熱到280℃～330℃，(NH₄)₂SO₄→NH₄HSO₄+NH₃↑。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、回流冷凝器的反應器中，升溫至150～200℃；將1重量份固體粉末狀的氯化銨加入上述反應器中，在200～250℃?反應1～2小時，獲得氯化氫的收率為?95％～99%；將反應得到的銨鹽及剩余的非揮發(fā)性酸或酸式鹽混合物經(jīng)高溫熱分解處理釋放出氨氣，再重復使用。Kokai?等以?NH₄HSO₄?為循環(huán)介質(zhì)將?NH4Cl分解為氨氣和氯化氫。該工藝過程的第一步是回收氯化氫，以氮氣或空氣為載體，在溫度?200～290℃條件下，從熔融?NH₄HSO₄?+?NH₄Cl體系中回收?氯化氫，而熔融體系則轉變?yōu)椋∟H₄)₂SO₄；第二步是回收氨氣，在溫度300～380℃?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)相關研究單位的研究表明，當溫度高于250℃時硫酸銨開始分解，到300℃時只有氮分解，在350℃時，硫開始分解，如在350℃保持0.5h硫分解為SO₂(10.8%)和SO₃?(3.82%)，在500℃,?0.5h,硫幾乎全部分解為SO₂(93.7%)和SO₃?(5.14%)。因此，在300~380℃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。