用于生产氨的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用电渗析器电池堆从含有氯化铵的水溶液中生产氨的方法。

Process for the production of ammonia

The present invention relates to a method for producing ammonia from an aqueous solution containing ammonium chloride using an electric cell stack.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产氨的方法本专利技术涉及一种用于使用电渗析器电池堆由含有氯化铵的水溶液生产氨的方法。用于生产合成碳酸钠的主要工业方法是苏打灰法，也称为苏威法(SOLVAYprocess)(氨-苏打法)，或在改进的实施例中称为HOU法。该方法在于用含有二氧化碳的气体处理氨盐水。从该溶液中碳酸氢钠沉淀，将其回收并煅烧以得到碳酸钠。从碳酸氢钠分离得到的母液含有氯化铵和氯化钠。将该母液在氨-苏打法中与氧化钙或氢氧化钙反应以获得氨(将该氨再循环回到初始盐水溶液中)，或在HOU法中经处理以便沉淀固体NH4Cl。已经证明已知的苏打灰法消耗大量的能量尤其用于氨的再循环。此外，仍然存在改进氨的再循环和减少该方法的不希望的副产物的需要。在US2,209,681中披露了用于回收或生产氯或氨或二者的氯化铵的电解。在该方法中，电解电流通过具有含有氯化铵和氯化钠的水性电解质的电解池，该氯化钠的浓度至少等于该氯化铵的浓度。此方法呈现出若干缺点，并且没有被使用。在奥地利专利号AT96/01330中描述了用于从苏打灰法的废工艺水、并且特别是从碳酸氢钠过滤后获得的并且含有氯化铵和氯化钠的母液中获得化学品的方法。在此方法中，将钠离子和铵离子与氯离子分离，并且对应地将如此分离的离子与水解离的相关抗衡离子一起转化为氢氧化钠、氢氧化铵、氨和盐酸。钠离子和铵离子与氯离子的分离是通过电渗析进行的。使用至少三个室进行该电渗析，该至少三个室通过一个单极性阴离子选择性膜和一个单极性阳离子选择性膜彼此隔开，这些选择性膜它们自身通过一个双极性膜与对应的下一部分隔开。在替代实施例中，描述了该阳离子选择性膜可以用阴离子选择性膜替代以获得含有盐酸的一个流、以及含有氢氧化铵、氢氧化钠以及氯化铵和氯化钠的残余物的第二个流。此文献的作者发现有可能在对应的酸和碱转化中得到最高达90％的这些盐。仍然存在对现有技术中改进再循环或者甚至避免在苏打灰法中产生废物的的需要。特别希望的是提高再循环来自碳酸氢钠过滤之后的母液的氨的转化率。本专利技术目的是解决这些和其他问题。本专利技术的专利技术人已经发现，通过将电渗析器的碱室中的pH保持在等于或高于10.0的某个高范围内可以显著增加在电渗析过程中获得的氨的产率。因此，本专利技术涉及一种用于生产氨的方法，该方法包括以下步骤：将含有氯化铵的水溶液进料到电渗析器电池堆的至少一个碱室中并且从该电渗析器电池堆的该至少一个碱室中获得含有氨的出口液体，其特征在于将该一个或多个碱室中的pH保持等于或高于10.0。电渗析是一种技术，该技术在于在一组邻接隔室内将双极性离子交换膜与阴离子和/或阳离子离子交换膜组合。阴离子膜是对于阴离子可渗透的并且理想地对阳离子不可渗透的离子交换膜。阳离子膜本身是对阳离子可渗透并且对阴离子不可渗透的。双极性膜是包含阳离子面和阴离子面的离子交换膜。此类膜可以通过接合阳离子膜和阴离子膜来生产。双极性膜可以例如通过以苏威(SOLVAY)名义的WO01/79335中描述的方法来生产。在双极性膜内，在足够的局部电场的作用下，发生已经渗入其中的水离解成其H+和OH-离子，这些离子然后在该膜的两侧上迁移。因此，在邻近双极性膜的隔室中的一个中存在酸化并且在另一个相邻的隔室中存在碱化。顺序的双极性膜通过阳离子或阴离子单极性膜隔开。当该电渗析器仅具有双极性膜和一种类型的单极性膜(阳离子或阴离子)时，据称它们具有两种(类型的)隔室。在本专利技术方法中使用的电渗析器仅具有双极性膜和阴离子膜。位于该双极性膜的阴离子面与阴离子膜之间的隔室构成碱室。在这个隔室中存在来源于该双极性膜的OH-离子的供应。在本专利技术的方法中，向该碱室进料含有氯化铵的溶液。从该双极性膜供应的OH-离子将与铵阳离子反应以产生所希望的氨和水。本专利技术的专利技术人发现，在该碱室中氯化铵转化为氨以及因此本专利技术方法的产率取决于在该室的出口处测量的该碱室中的pH。已经发现，如果该碱室中的pH低于10.0，小于90％的氯化铵被转化为所希望的氨。将碱室中的pH增加到等于或大于10.0的值显著增加了氯化铵至氨的转化，由此可以获得几乎100％的产率。这是优于如例如在AT96/01330中所描述的现有技术方法的重要优点，因为所获得的出口液体基本上不含残余的氯化铵，并且因此例如可以被容易且经济地再引入苏打灰法中，优选没有进一步净化的要求。此外，本专利技术允许减少用于生产苏打灰的资本开支，因为可以消除苏威法中蒸馏区段和HOU法中的氯化铵结晶区段的一部分。优选地，将该一个或多个碱室中的pH(如在该室的出口处测量的)保持等于或高于10.3、更优选在10.3与12.0之间的范围内、甚至更优选在10.3与11.5之间的范围内、如在10.4与11.0之间的范围内、并且最优选在约10.6。在碱室中的pH取决于进料到该室中的水溶液的pH和从双极性膜供应的OH-的量。因此，通过控制进料溶液的流速和施加到电解器电池堆的电流密度，可以将pH保持在所希望的范围内或所希望的值。位于双极性膜的阳离子面与阴离子膜之间的隔室构成酸室。在这个隔室中，存在来源于该双极性膜的H+离子和横跨该阴离子膜的Cl-离子的供应。该酸室可以例如被进料有水或稀盐酸水溶液，在这种情况下，由膜供应的H+离子和Cl-离子形成盐酸，其作为出口液体从该酸室获得。在一个实施例中，在本专利技术的方法中使用的电渗析器电池堆包含通过交替的双极性膜和阴离子膜彼此隔开的至少四个室。优选地，每个阴离子膜将碱室与酸室隔开。然而，在工业规模上，优选电渗析器电池堆包含通过多个交替的双极性膜和阴离子膜彼此隔开的多个交替的碱室和酸室。例如，电池堆可以由一系列被顺序的阴离子膜和双极性膜限制的酸室和碱室以及在这些膜之间的隔膜构成。这些隔膜提供有用于进料和除去各种溶液的相关入口和出口。在此类构造中，每个阴离子膜或双极性膜在碱室中具有一个面并且在酸室中具有另一个面。电渗析电池堆在两侧用优选含有电极和脱气室的电极元件封闭。这些电极可以用柔性供电器连接到整流器上。整个电渗析电池堆可以被两个端板和收紧系统压紧，以确保完全的外部和内部的紧密性。进料水溶液中氯化铵的浓度没有特别限制。在优选的实施例中，进料溶液包含至少2g/l、如至少5g/l、优选至少10g/l、更优选至少50g/l、甚至更优选至少100g/l、甚至更优选至少130g/l、并且甚至更优选至少160g/l的氯化铵。含有氯化铵的进料水溶液可以含有其他组分。在优选的实施例中，该溶液另外含有氯化钠。在这种情况下，该进料水溶液可以是例如在苏打灰法中碳酸氢钠过滤后获得的母液。进料水溶液中氯化钠的浓度没有特别限制。在优选的实施例中，进料水溶液可以包含至少40g/l、优选至少50g/l并且更优选至少60g/l的氯化钠。本专利技术的方法优于在AT96/01330中描述的现有技术方法的优点是含有氨的出口液体基本上不含氯化铵。此外，与AT96/01330中描述的方法相反，本专利技术的方法不产生任何氢氧化钠。因此，含氨的出口液体基本上不含或甚至不含氢氧化钠。这使得有可能容易地将来自该出口液体的氨引入苏打灰法中。在本专利技术的有利实施例中，该方法进一步包括将氯化钠溶解在含有氨和未转化的氯化钠的出口液体中并且将如此获得的氨盐水引入苏打灰法中的步骤。可替代地，可以处理含有氨的出口液体以回收可以或者引入苏打灰法、用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产氨的方法，该方法包括以下步骤：将含有氯化铵的水溶液进料到电渗析器电池堆的至少一个碱室中并且从该电渗析器电池堆的该至少一个碱室中获得含有氨的出口液体，其特征在于将该一个或多个碱室中的pH保持等于或高于10.0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.09 EP 14188350.41.用于生产氨的方法，该方法包括以下步骤：将含有氯化铵的水溶液进料到电渗析器电池堆的至少一个碱室中并且从该电渗析器电池堆的该至少一个碱室中获得含有氨的出口液体，其特征在于将该一个或多个碱室中的pH保持等于或高于10.0。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将该一个或多个碱室中的pH保持等于或高于10.3、优选在10.3与12.0之间的范围内。3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中该电渗析器电池堆包含通过交替的双极性膜和阴离子膜彼此隔开的至少四个室。4.根据权利要求3所述的方法，其中每个阴离子膜将碱室与酸室隔开。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括从该酸室获得含有盐酸的出口液体的步骤。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中该含有氯化铵的水溶液额外含有氯化钠。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中该含有氯化铵的水溶液是在苏打灰法中碳酸氢钠过滤后获得的母液，其中可以任选地预处理该母液以减少挥发性氨和二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：S阿森西奥，A迪亚兹，R阿朗索，I乌尔塔多，E范德沃斯特，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE