一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法技术

一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，以氯化铵作释氯和释氨的原料，用酸性硫酸盐熔体或溶液作为氯化铵的分解介质，在水蒸汽及载带气体的协同作用下依次释氯和释氨，实现氯化铵分解在100～200℃及210～380℃的温度区间依次释氯和释氨，具有释氯分解温度低，HCl与NH4Cl的分离效果好，作业效率高，操作方便等优点，适合氯化铵分解分离回收盐酸和碳酸铵盐或氨的大规模工业应用。氨的大规模工业应用。

【技术实现步骤摘要】
一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法


[0001]本专利技术属于化工冶金领域，具体涉及一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法。

技术介绍

[0002]冶金及化工行业的涉氯和氨的企业副产大量的氯化铵，由于氯化铵作农肥对土质有副作用，而其作为工业原料应用面又非常有限，导致氯化铵产品销路不畅，开发氯化铵资源化利用的方法已成为当务之急。众所周知，NH4Cl受热分解成HCl和NH3，冷却后又重新结合成NH4Cl。为了将NH4Cl受热分解放出的HCl和NH3分别回收，人们已尝试了采用化学链方法在碱性介质或酸性介质中分解NH4Cl分离回收盐酸和氨水，例如用氧化镁或氢氧化镁吸收NH4Cl在～350℃受热分解放出的HCl，使之转化成碱式氯化镁，从而分离出NH3，然后将所得碱式氯化镁加热至～600℃，使之释放出HCl，并再生得到氧化镁或氢氧化镁，返回继续用作氯化铵的分解介质；用硫酸氢铵熔体吸收NH4Cl在220～270℃受热分解放出的NH3，使之转化成硫酸铵，从而分离出HCl，然后再将所得硫酸铵加热至290～350℃，使硫酸铵分解释放出NH3，再生得到硫酸氢铵返回循环使用。这两种方法设计得都很精巧，但实际应用起来都有问题：第一，NH4Cl受热易升华，现有的碱性介质或酸性介质化学链分解方法都难以避免氯化铵的升华，分解过程通常会有超过10％的氯化铵直接升华；第二，高温下NH4Cl对分解设备有很强的腐蚀性，200℃以上的耐氯耐酸设备造价昂贵，而碱式氯化镁加热至～600℃静态分解效率低，动态分解设备的制作又还不够成熟；第三，氯化铵在碱性介质中氯难以释放彻底，而在酸性介质中氨又难以全部释放出来。

技术实现思路

[0003]本专利技术就是针对已有技术的不足，提出的一种作业温度低，分解效率高，操作方便的氯化铵分解依次释氯和释氨的方法。
[0004]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，以氯化铵作释氯和释氨的原料，用酸性硫酸盐熔体或溶液作为氯化铵的分解介质，实现氯化铵分解依次释氯和释氨；所述酸性硫酸盐至少包含NaHSO4和NH4HSO4中的一种；
[0005]具体工艺过程为：
[0006](1)先将氯化铵加水配成溶液或浆料，然后将所得溶液或浆料缓慢加入到温度为100～200℃的分解介质中，搅拌使氯化铵分解成HCl和NH3，产生的NH3被酸性硫酸盐中的NaHSO4或/和NH4HSO4吸收，转化成NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4，HCl则在水蒸汽或/和载带气体的作用下快速脱离反应体系而释氯得到含氯气体；
[0007](2)待反应体系中(NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4)/(NaHSO4或/和NH4HSO4)摩尔比升至0.1～1，停止加料，用水蒸汽或/和载带气体将反应体系中残留的HCl吹扫干净；
[0008](3)升温至210～380℃，再往反应体系中鼓入水蒸汽或/和载带气体，促使NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4释氨得到含氨气体和再生为含NaHSO4或/和NH4HSO4的释氨残液。
[0009]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，所述酸性硫酸盐为至少包含
NaHSO4和NH4HSO4中的一种，且其含有或不含有NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4的熔点≤100℃的硫酸盐熔体或溶液，其中NH4NaSO4/NaHSO4摩尔比为0～0.1:1、(NH4)2SO4/NH4NaSO4摩尔比为0～0.5:1。
[0010]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，步骤(1)中，按固/液比1:0.2～2g/mL将氯化铵固体加水配成温度≥25℃的溶液或浆料。
[0011]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，步骤(1)中，含氯气体直接冷凝得盐酸，或先经温度≥60℃的H2SO4浓度≥4mol/L的硫酸溶液洗涤后，再用水吸收得盐酸。
[0012]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，所述载带气体选自不与反应体系发生化学反应的气体，优选空气、氮气、二氧化碳气体中的至少一种。
[0013]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，步骤(3)中，含氨气体用水冷却吸收得氨水或碳酸氢铵晶体，冷却吸收后的尾气直接返回或补充水蒸汽或/和载带气体后再返回继续释氨；释氨残液则先降温至≤200℃，再将其返回继续用于氯化铵的分解。
[0014]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，步骤(3)中，所述碳酸氢铵晶体是指，以CO2作载带气体，按NH3/CO2摩尔比1:1～1000往反应体系中鼓入增湿的CO2，使NH4NaSO4及(NH4)2SO4分解释氨的温度降低，分解速度加快，释氨产生的含氨气体冷凝得到的碳酸铵盐晶体，直接作产品销售。
[0015]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，所述增湿的CO2中，水蒸汽与CO2摩尔比为0.01～1:1。
[0016]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，用酸性硫酸盐熔体或溶液作氯化铵的分解介质，在水蒸汽或/和载带气体的协同作用下依次释氯和释氨，氯和氨的直收率均≥95％。
[0017]本专利技术一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，其基本原理为：
[0018]NH4Cl＝Cl
‑
+NH
4+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0019]NH
4+
+NH4HSO4＝(NH4)2SO4+H
+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020]NH
4+
+NaHSO4＝NH4NaSO4+H
+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0021][0022][0023][0024]CO2+2NH3+H2O＝(NH4)2CO3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0025](NH4)2CO3+CO2＝2NH4HCO3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0026]本专利技术与已有的技术相比具有以下优点及效果：
[0027]1、本专利技术先加水将氯化铵调制成溶液或浆料，再用所得溶液或浆料代替氯化铵固体加入到酸性硫酸盐的熔体或溶液中释氯，水的引入有利于HCl的溢出，使氯化铵在酸性硫酸盐中分解释氯的温度由220～270℃降至100～200℃，释氯温度的降低，不仅有效避免了氯化铵的升华，而且使氯化铵分解释氯工业设备的选择成为可能，因为工业用的搪瓷反应釜、衬四氟反应器、衬石墨反应器的最高使用温度均≤200℃。
[0028]2、本专利技术巧妙地优选采用增湿的CO2作为释氨的载带气体，使释氨起始温度由290℃降至210℃，增湿CO2的使用可有效阻止NH4HSO4的进一步分解，释放出来的NH3在H2O和CO2的协本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，其特征在于：以氯化铵作释氯和释氨的原料，用酸性硫酸盐熔体或溶液作为氯化铵的分解介质，实现氯化铵分解依次释氯和释氨，所述酸性硫酸盐至少包含NaHSO4和NH4HSO4中的一种；具体工艺过程为：(1)先将氯化铵加水配成溶液或浆料，然后将所得溶液或浆料缓慢加入到温度为100～200℃的分解介质中，搅拌使氯化铵分解成HCl和NH3，产生的NH3被酸性硫酸盐中的NaHSO4或/和NH4HSO4吸收，转化成NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4，HCl则在水蒸汽或/和载带气体的作用下快速脱离反应体系而释氯得到含氯气体；(2)待反应体系中(NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4)/(NaHSO4或/和NH4HSO4)摩尔比升至0.1～1，停止加料，用水蒸汽或/和载带气体将反应体系中残留的HCl吹扫干净；(3)升温至210～380℃，再往反应体系中鼓入水蒸汽或/和载带气体，促使NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4释氨得到含氨气体和再生为含NaHSO4或/和NH4HSO4的释氨残液。2.根据权利要求1所述的一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，其特征在于：所述酸性硫酸盐为至少包含NaHSO4和NH4HSO4中的一种，且其含有或不含有NH4NaSO4或/和(NH4)2SO4的熔点≤100℃的硫酸盐熔体或溶液，其中NH4NaSO4/NaHSO4摩尔比为0～0.1:1，(NH4)2SO4/NH4NaSO4摩尔比为0～0.5:1。3.根据权利要求1所述的一种氯化铵分解依次释氯和释氨的方法，其特征在于：步骤(1)中，按固/液比1:0.2～2g/mL将氯化铵固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学文，王懿，孟钰麒，王明玉，
申请(专利权)人：宁波弗镁瑞环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：