一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，该方法是将氯化铵固体或氯化铵溶液分别与硫酸溶液和石灰乳液混合进行热分解反应，得到氯化氢和氨气以及含硫酸铵的溶液和含氯化钙的溶液；将含硫酸铵的溶液和含氯化钙的溶液混合进行钙沉淀反应，得到硫酸钙和含氯化铵的溶液，当所述含氯化铵的溶液pH<7时，将其返回与硫酸溶液反应；当所述含氯化铵的溶液pH≥7时，将其返回与石灰乳液反应。该方法大大降低了设备投资费用，生产成本低，工艺简单，能够获得高纯度氯化氢气体和氨气，分离效果好，还能获得高质量硫酸钙产品，整个工艺过程中氯化铵得到完全综合利用，并实现水的闭路循环。并实现水的闭路循环。

【技术实现步骤摘要】
一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法


[0001]本专利技术涉及一种分离回收氯化氢和氨的方法，具体涉及一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，属于化工冶金领域。

技术介绍

[0002]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，人们已尝试了多种方法，其中包括化学链分解方法及石灰
‑
硫酸热分解方法。化学链分解方法是将氯化铵放入碱性介质或酸性介质中分解分离回收盐酸和氨水，例如往氯化铵中加入氧化镁或氢氧化镁混合，加热至～350℃受热分解放出的NH3，同时产生碱式氯化镁，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；将氯化铵加入硫酸氢铵熔体，使之在220～270℃温度区间受热分解放出的HCl，并转化成硫酸铵，然后再将所得硫酸铵加热至290～350℃分解释放出NH3，同时再生得到硫酸氢铵，返回继续用作氯化铵的分解介质。这两种方法看似设计得很精巧，但再实际应用中都存在问题：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。石灰
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硫酸热分解方法是先将固体氯化铵与石灰混合，加热至～600℃使之释放出NH3，并产生无水氯化钙，所得无水氯化钙再与浓硫酸混合，加热至～500℃迫使HCl挥发，同时形成工业石膏。石灰
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硫酸热分解方法存在的弊端是：1)高温分解产生的NH3和HCl气体中含有大量粉尘，水吸收得到的氨水和盐酸很难达到工业应用标准；2)高温作业环境差、能耗高、经济效益不合算；3)产生的工业石膏质量差，难以找到合适的用户。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的氯化氢与氨气分离效率低、产品质量差、设备要求高、能耗大等缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，该方法具有作业温度低，分解效率高，经济效益好，操作简便，生产成本低，节能环保等优点，能够有效解决现有技术存在的问题，适合工业化生产。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，其包括以下步骤：
[0005]1)将氯化铵固体或氯化铵溶液与硫酸溶液混合进行热分解反应Ⅰ，得到含硫酸铵的溶液和氯化氢气体；
[0006]2)将氯化铵固体或氯化铵溶液和石灰乳液混合进行热分解反应Ⅱ，得到含氯化钙的溶液和氨气；
[0007]3)将所述含硫酸铵的溶液与含氯化钙的溶液混合进行钙沉淀反应，固液分离，得
到硫酸钙和含氯化铵的溶液，当所述含氯化铵的溶液pH<7时，将其返回热分解反应Ⅰ循环利用；当所述含氯化铵的溶液pH≥7时，将其返回热分解反应Ⅱ循环利用。
[0008]本专利技术利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的过程中涉及的主要化学反应为：
[0009]2NH4Cl+H2SO4＝Δ＝(NH4)2SO4+2HCl
↑ꢀꢀ
(1)
[0010]2NH4Cl+Ca(OH)2＝Δ＝CaCl2+2NH3↑ꢀꢀ
(2)
[0011](NH4)2SO4+CaCl2+2H2O＝2NH4Cl+CaSO4·
2H2O
↓ꢀꢀ
(3)
[0012]其中，反应过程中产生的HCl、NH3经过多级逆流水吸收，分别得到盐酸和氨水；所得硫酸钙经水洗、烘干，得到高纯度硫酸钙产品。该方法反应过程中，氯化铵在水溶液中热分解得到的氯化氢气体和氨气中不含固体杂质，分离效率高，热分解温度低，对设备要求不高，其中，硫酸铵溶液和氯化钙溶液混合，不仅能获得高质量高附加值的硫酸钙产品，而且溶液中的Cl
‑
离子和NH
4+
离子可重新合成含氯化铵的溶液，且该含氯化铵的溶液可返回继续用作释放氯化氢或氨气的原料，使氯化铵得到完全综合利用，并实现工艺过程中水的闭路循环。
[0013]作为一个优选的方案，步骤1)中，氯化铵固体或氯化铵溶液中的氯化铵与硫酸溶液中硫酸按2:1的摩尔比混合反应。
[0014]作为一个优选的方案，所述热分解反应Ⅰ中氯化铵溶液的浓度为250～850g/L。
[0015]作为一个优选的方案，所述硫酸溶液的浓度不低于2.5mol/L。
[0016]作为一个优选的方案，所述热分解反应Ⅰ的条件为：温度为65～115℃，时间为1～3h。
[0017]作为一个优选的方案，步骤2)中，氯化铵固体或氯化铵溶液中的氯化铵与石灰乳液中氢氧化钙按2:1的摩尔比混合反应。
[0018]作为一个优选的方案，所述热分解反应Ⅱ中氯化铵溶液中的氯化铵不低于15wt％。
[0019]作为一个优选的方案，所述石灰乳液由生石灰和水按照固液比为1g：1～4mL反应得到。所述生石灰可替换为氧化钙。
[0020]作为一个优选的方案，所述热分解反应Ⅱ的条件为：温度为75～125℃，时间为0.5～2.5h。
[0021]作为一个优选的方案，所述含硫酸铵的溶液中的SO
42
‑
与含氯化钙的溶液中的Ca
2+
摩尔比为1:1。
[0022]作为一个优选的方案，所述钙沉淀反应的条件为：温度为25～115℃，时间为0.5～1h。
[0023]作为一个优选的方案，所述热分解反应Ⅰ和热分解反应Ⅱ中氯化铵固体或氯化铵溶液中的氯化铵的摩尔用量相同。将等摩尔量的氯化铵分别与硫酸和石灰在水溶液中作用热分解释放氯化氢气体或氨气，可使得工艺过程产生的氯化钙溶液和硫酸铵溶液始终能较好地匹配用于生产硫酸钙产品，并实现水的闭路循环。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及效果：
[0025](1)将氯化铵在水溶液中热分解释放氯化氢或氨，大大降低了设备投资费用，热分解的温度低，生产成本显著降低，工艺简单，操作方便，所得氯化氢气体和氨气不含固体杂
质，分别经过水吸收后得到的盐酸和氨水的质量好，分离效率高。
[0026](2)巧妙地将氯化铵分别与硫酸和石灰在水溶液中作用热分解得到的硫酸铵溶液和氯化钙溶液混合，不仅能获得高质量高附加值的硫酸钙产品，而且使两股溶液中的Cl
‑
离子和NH
4+
离子重新汇合成为含有氯化铵的溶液，而该含氯化铵的溶液可循环利用作为释放氯化氢和氨气的原料，使得氯化铵得到完全综合利用，并实现工艺过程中水的闭路循环。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例，对本专利技术作进一步描述，以下实施例旨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将氯化铵固体或氯化铵溶液与硫酸溶液混合进行热分解反应Ⅰ，得到含硫酸铵的溶液和氯化氢气体；2)将氯化铵固体或氯化铵溶液和石灰乳液混合进行热分解反应Ⅱ，得到含氯化钙的溶液和氨气；3)将所述含硫酸铵的溶液与含氯化钙的溶液混合进行钙沉淀反应，固液分离，得到硫酸钙和含氯化铵的溶液，当所述含氯化铵的溶液pH<7时，将其返回热分解反应Ⅰ循环利用；当所述含氯化铵的溶液pH≥7时，将其返回热分解反应Ⅱ循环利用。2.根据权利要求1所述的一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，其特征在于：所述热分解反应Ⅰ中氯化铵溶液的浓度为250～850g/L；所述硫酸溶液的浓度不低于2.5mol/L。3.根据权利要求1或2所述的一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，其特征在于：氯化铵固体或氯化铵溶液中的氯化铵与硫酸溶液中硫酸按2:1的摩尔比反应。4.根据权利要求1或2所述的一种利用氯化铵分离回收氯化氢和氨并副产硫酸钙的方法，其特征在于：所述热分解反应Ⅰ的条件为：温度为65～115℃，时间为1～3h。5.根据权利要求1所述的一种利用氯化铵分离回收氯化氢和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学文，王懿，
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：