專利名稱：一種氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氯化銨的回收利用方法，特別涉及一種氯化銨制取氯化氫和氨 氣的方法。
背景技術(shù)：
氯化銨是聯(lián)合制堿法的兩大產(chǎn)品之一，近年來(lái)隨著純堿工業(yè)的發(fā)展，氯化銨日 益增多，由于在化肥應(yīng)用方面的限制，遲遲找不到合適的出路而大量富余，已成為純堿 工業(yè)的瓶頸，急需找到合適的利用方式。同時(shí)制堿行業(yè)離不開(kāi)合成氨行業(yè)，隨著合成氨 生產(chǎn)過(guò)程中能源價(jià)格的提高，也使得制堿行業(yè)的成本隨之增加。若將氯化銨分解成氯化 氫和氨氣，不但能解決純堿行業(yè)的瓶頸問(wèn)題，生產(chǎn)出的氯化氫也可以在有機(jī)氯等領(lǐng)域得 到有效的利用。目前有很多關(guān)于氯化銨分解制取氯化氫和氨氣的方法的報(bào)道?，F(xiàn)有的報(bào) 道中，一般采用的方法是兩步化學(xué)反應(yīng)，即放酸過(guò)程和放氨過(guò)程，比如申請(qǐng)?zhí)枮?200710143384.2專利名稱為《一種分解氯化銨制取氨及氯化氫氣體的方法》的中國(guó)專利 申請(qǐng)，該方法是以硫酸氫銨為反應(yīng)中間體，首先制取氯化氫氣體，再制取氨氣；硫酸氫 銨循環(huán)使用，其反應(yīng)為放酸過(guò)程N(yùn)H4HS04+NH4C1= (NH4) 2S04+HC1 個(gè)放氨過(guò)程(NH4)2SO4— NH4HS04+NH3 個(gè)該方法存在以下幾個(gè)問(wèn)題—是對(duì)原料氯化銨的粒徑?jīng)]有合適的控制，造成放酸反應(yīng)過(guò)程的轉(zhuǎn)化率較低；二是放酸反應(yīng)速率較低，造成氯化銨揮發(fā)損失較多，進(jìn)而造成生成的氯化氫氣 體中混有氯化銨而純度不高；三是由于放酸過(guò)程和放氨過(guò)程的反應(yīng)均屬于可逆反應(yīng)，在制備氯化氫的過(guò)程 中，硫酸銨對(duì)反應(yīng)有抑制作用，同時(shí)在制備氨氣的過(guò)程中，硫酸氫銨也會(huì)抑制反應(yīng)的進(jìn) 行，造成反應(yīng)速率和反應(yīng)效率都較低；四是在放氨過(guò)程中，由于含有較多的硫酸氫銨等雜質(zhì)，從而造成反應(yīng)中有較多 的副反應(yīng)發(fā)生，收率低。另外，申請(qǐng)?zhí)枮?00710146327.X名稱為《一種氯化銨制取氨及氯化氫氣體的方 法》的中國(guó)專利申請(qǐng)，該方法以硫酸銨為反應(yīng)中間體，首先制取氨氣，再制取氯化氫； 硫酸銨循環(huán)使用，這種方法仍然存在申請(qǐng)?zhí)枮?00710143384.2的專利申請(qǐng)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種反應(yīng)速率和效率高、 得到的氯化氫和氨氣純度高的氯化銨制取氯化氫和氨氣的新方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的一種氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，包括 以下步驟
A、放酸反應(yīng)步驟將硫酸氫銨加入到反應(yīng)容器中，加入氯化銨，反應(yīng)，得到 氯化氫氣體，同時(shí)得到硫酸銨和剩余的硫酸氫銨；B、中間分離步驟將A步驟得到的主要含硫酸銨和硫酸氫銨的反應(yīng)液進(jìn)行分 離，得到硫酸銨和含硫酸氫銨的母液；C、放氨反應(yīng)步驟將B步驟分離得到的硫酸銨放入到反應(yīng)容器中，反應(yīng)，分解 得到氨氣和硫酸氫銨。作為優(yōu)選所述A步驟中，氯化銨的粒徑控制在40-100目。作為優(yōu)選所述A步驟中，加入的硫酸氫銨與氯化銨摩爾比為(1-5) 1。作為優(yōu)選所述B步驟中，分離方法為將A步驟得到的主要含硫酸銨和硫酸氫 銨的反應(yīng)液放入醇溶劑中，充分?jǐn)嚢枋刮锪先芙猓刂迫芤簻囟冉抵?0-80°C使硫酸銨從 溶液中均勻析出，然后將物料經(jīng)過(guò)離心分離，得到硫酸銨和含硫酸氫銨的母液。作為優(yōu)選，所述B步驟中，含硫酸氫銨的母液繼續(xù)降溫至0-30°C，析出硫酸氫 銨，經(jīng)離心分離，得到的硫酸氫銨返回A步驟的放酸過(guò)程繼續(xù)循環(huán)使用。作為優(yōu)選所述C步驟中，分解得到的硫酸氫銨和未分解的硫酸銨經(jīng)過(guò)結(jié)晶分 離后，硫酸銨繼續(xù)用于C步驟的放氨反應(yīng)，硫酸氫銨繼續(xù)用于A步驟的放酸反應(yīng)。作為進(jìn)一步優(yōu)選所述醇溶劑為甲醇-水溶劑。更進(jìn)一步的所述甲醇-水溶劑的組成為，按質(zhì)量比，甲醇水=(1_3) 1。作為優(yōu)選加入的醇溶劑的質(zhì)量與放酸反應(yīng)后得到的熔融物料的質(zhì)量比為 (2-4) 1。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是一是由于熔融硫酸氫銨與氯化銨反應(yīng)屬于液固氣的非均相反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程 中氯化銨是以固體形式懸浮在熔融硫酸氫銨，在反應(yīng)過(guò)程在降低氯化銨顆粒的粒徑能 有效提高放酸反應(yīng)過(guò)程的轉(zhuǎn)化率，本發(fā)明經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，最終確定氯化銨的粒徑控制 在40-100目，使得在放酸過(guò)程反應(yīng)2h轉(zhuǎn)化率即可達(dá)到90%以上，而采用專利申請(qǐng)?zhí)枮?200710143384.2的方法，轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%需要5h以上。二是由于在制取氯化氫的過(guò)程中加入了過(guò)量的硫酸氫銨，不僅可以保證熔融物 料體系具有良好的流動(dòng)性，而且可以和氯化銨充分接觸，不但可以提高的反應(yīng)速度(反 應(yīng)時(shí)間在2h左右)，同時(shí)使得氯化銨升華量減少，提高了氯化氫氣體純度。三是增加了中間分離過(guò)程，一方面使反應(yīng)生成的硫酸氫銨和硫酸銨得到了有效 的分離，分離出來(lái)的硫酸銨再分解制備氨氣，硫酸氫銨繼續(xù)作為反應(yīng)中間體繼續(xù)使用制 備氯化氫，經(jīng)過(guò)分離后使得放酸過(guò)程中的硫酸氫銨和放氨過(guò)程中的硫酸銨初始純度高、 雜質(zhì)含量低，有效避免雜質(zhì)引起的一些副反應(yīng)；另一方面，由于放酸過(guò)程和放氨過(guò)程 的反應(yīng)均屬于可逆反應(yīng)，在制備氯化氫的過(guò)程中，硫酸銨對(duì)反應(yīng)有抑制作用，同時(shí)在制 備氨氣的過(guò)程中，硫酸氫銨也會(huì)抑制反應(yīng)的進(jìn)行，對(duì)硫酸氫銨和硫酸銨進(jìn)行有效的分離 后，可以降低兩者對(duì)反應(yīng)的抑制，提高反應(yīng)速率和反應(yīng)效率，可以保證放酸反應(yīng)和放氨 反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行；經(jīng)過(guò)結(jié)晶分離處理后得到的硫酸銨中硫酸氫銨含量較低，有利于放 氨反應(yīng)的進(jìn)行，在放氨過(guò)程中反應(yīng)2-3h分解率可達(dá)到90%左右，而采用專利申請(qǐng)?zhí)枮?200710143384.2的方法，反應(yīng)2_3h分解率僅在75%左右。4.此工藝可以和制堿工藝聯(lián)合使用，避免了合成氨工藝，同時(shí)生產(chǎn)出的氯化氫
4氣體在有機(jī)氯領(lǐng)域能得到有效的利用。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1 如圖1所示，一種氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，包括以下步驟1.放酸反應(yīng)過(guò)程放酸反應(yīng)過(guò)程中，首先將中間分離無(wú)機(jī)酸性溶媒硫酸氫銨加入到反應(yīng)釜中，升 溫至180°C后在攪拌條件下加入干燥、篩分后的粒徑為40目的固體氯化銨，硫酸氫銨與 氯化銨摩爾比為1 1，此時(shí)有大量氯化氫氣體產(chǎn)生，恒溫反應(yīng)2h后氯化銨轉(zhuǎn)化率達(dá)到 90.5%,產(chǎn)生的氯化氫氣體，未經(jīng)過(guò)處理其純度為91.8%，經(jīng)處理可用于PVC生產(chǎn)或制 備高純鹽酸，反應(yīng)剩余的硫酸氫銨和硫酸銨進(jìn)行結(jié)晶分離；2.中間分離過(guò)程從放酸反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)后得到的熔融物料放入到已配制好的醇溶劑中，其中醇溶 劑為按質(zhì)量比，甲醇水=1 1，加入醇溶劑的質(zhì)量與放酸反應(yīng)后得到的熔融物料的 質(zhì)量比為2 1，充分?jǐn)嚢枋刮锪先芙猓刂迫芤簻囟冉抵?0°C使硫酸銨從溶液中均勻 析出，將物料經(jīng)過(guò)離心分離后得到硫酸銨和含硫酸氫銨的母液。其中硫酸銨進(jìn)行放氨反 應(yīng)，母液繼續(xù)降溫至0°C，此時(shí)析出大量硫酸氫銨，經(jīng)離心分離得到的硫酸氫銨返回放酸 過(guò)程繼續(xù)循環(huán)使用，母液循環(huán)使用繼續(xù)用于溶解放酸反應(yīng)后的熔融物料；3.放氨反應(yīng)過(guò)程從中間分離過(guò)程中分離的硫酸銨放入到反應(yīng)釜中后，將物料升溫至280°C并不斷 攪拌，此時(shí)有大量氨氣產(chǎn)生，反應(yīng)2h后硫酸銨的分解率達(dá)到90.8%。其中反應(yīng)得到的氨 氣經(jīng)處理后可用于純堿工業(yè)，分解后得到的硫酸銨、硫酸氫銨混合物料經(jīng)過(guò)結(jié)晶分離后 繼續(xù)循環(huán)使用。實(shí)施例2一種氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，包括以下步驟1.放酸反應(yīng)過(guò)程放酸反應(yīng)過(guò)程中，首先將中間分離無(wú)機(jī)酸性溶媒硫酸氫銨加入到反應(yīng)釜中，升 溫至250°C后在攪拌條件下加入干燥、篩分后的粒徑為100目的固體氯化銨，硫酸氫銨與 氯化銨摩爾比為5 1，此時(shí)有大量氯化氫氣體產(chǎn)生，恒溫反應(yīng)2h后氯化銨轉(zhuǎn)化率達(dá)到 91.5%,產(chǎn)生的氯化氫氣體，未經(jīng)過(guò)處理其純度為93.2%，經(jīng)處理可用于PVC生產(chǎn)或制 備高純鹽酸，反應(yīng)剩余的硫酸氫銨和硫酸銨進(jìn)行結(jié)晶分離；2.中間分離過(guò)程
從放酸反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)后得到的熔融物料放入到已配制好的醇溶劑中，其中醇溶 劑為按質(zhì)量比，甲醇水=3 1，加入醇溶劑的質(zhì)量與放酸反應(yīng)后得到的熔融物料的 質(zhì)量比為4 1，充分?jǐn)嚢枋刮锪先芙猓刂迫芤簻囟冉抵?0°C使硫酸銨從溶液中均勻 析出，將物料經(jīng)過(guò)離心分離后得到硫酸銨和含硫酸氫銨的母液。其中硫酸銨進(jìn)行放氨反 應(yīng)，母液繼續(xù)降溫至30°C，此時(shí)析出大量硫酸氫銨，經(jīng)離心分離得到的硫酸氫銨返回放 酸過(guò)程繼續(xù)循環(huán)使用，母液循環(huán)使用繼續(xù)用于溶解放酸反應(yīng)后的熔融物料；3.放氨反應(yīng)過(guò)程從中間分離過(guò)程中分離的硫酸銨放入到反應(yīng)釜中后，將物料升溫至350°C并不斷 攪拌，此時(shí)有大量氨氣產(chǎn)生，反應(yīng)2h后硫酸銨的分解率達(dá)到91.6%。其中反應(yīng)得到的氨 氣經(jīng)處理后可用于純堿工業(yè)，分解后得到的硫酸銨、硫酸氫銨混合物料經(jīng)過(guò)結(jié)晶分離后 繼續(xù)循環(huán)使用。實(shí)施例3一種氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，包括以下步驟1.放酸反應(yīng)過(guò)程放酸反應(yīng)過(guò)程中，首先將中間分離無(wú)機(jī)酸性溶媒硫酸氫銨加入到反應(yīng)釜中，升 溫至220°C后在攪拌條件下加入干燥、篩分后的粒徑為60目的固體氯化銨，硫酸氫銨與 氯化銨摩爾比為3 1，此時(shí)有大量氯化氫氣體產(chǎn)生，恒溫反應(yīng)2h后氯化銨轉(zhuǎn)化率達(dá)到 90.8%,產(chǎn)生的氯化氫氣體，未經(jīng)過(guò)處理其純度為92.6%，經(jīng)處理可用于PVC生產(chǎn)或制 備高純鹽酸，反應(yīng)剩余的硫酸氫銨和硫酸銨進(jìn)行結(jié)晶分離；2.中間分離過(guò)程從放酸反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)后得到的熔融物料放入到已配制好的醇溶劑中，其中醇溶 劑為按質(zhì)量比，甲醇水=2 1，加入醇溶劑的質(zhì)量與放酸反應(yīng)后得到的熔融物料的質(zhì) 量比為3 1，充分?jǐn)嚢枋谷廴谖锪先芙?，控制溶液溫度降?0°C使硫酸銨從溶液中均勻 析出，將物料經(jīng)過(guò)離心分離后得到硫酸銨和含硫酸氫銨的母液。其中硫酸銨進(jìn)行放氨反 應(yīng)，母液繼續(xù)降溫至15°C，此時(shí)析出大量硫酸氫銨，經(jīng)離心分離得到的硫酸氫銨返回放 酸過(guò)程繼續(xù)循環(huán)使用，母液循環(huán)使用繼續(xù)用于溶解放酸反應(yīng)后的熔融物料；3.放氨反應(yīng)過(guò)程從中間分離過(guò)程中分離的硫酸銨放入到反應(yīng)釜中后，將物料升溫至320°C并不斷 攪拌，此時(shí)有大量氨氣產(chǎn)生，反應(yīng)2h后硫酸銨的分解率達(dá)到90.9%。其中反應(yīng)得到的氨 氣經(jīng)處理后可用于純堿工業(yè)，分解后得到的硫酸銨、硫酸氫銨混合物料經(jīng)過(guò)結(jié)晶分離后 繼續(xù)循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于，包括以下步驟A、放酸反應(yīng)步驟將硫酸氫銨加入到反應(yīng)容器中，加入氯化銨，反應(yīng)得到氯化氫 氣體，同時(shí)得到硫酸銨和剩余的硫酸氫銨；B、中間分離步驟將A步驟得到的主要含硫酸銨和硫酸氫銨的反應(yīng)液進(jìn)行分離， 得到硫酸銨和含硫酸氫銨的母液；C、放氨反應(yīng)步驟將B步驟分離得到的硫酸銨放入到反應(yīng)容器中，反應(yīng)，分解得到 氨氣和硫酸氫銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于所述A步驟 中，氯化銨的粒徑控制在40-100目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于所述A步驟 中，加入的硫酸氫銨與氯化銨摩爾比為(1-5) 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于所述B步驟 中，分離方法為將A步驟得到的主要含硫酸銨和硫酸氫銨的反應(yīng)液放入醇溶劑中，充分 攪拌使物料溶解，控制溶液溫度降至40-80°C使硫酸銨從溶液中均勻析出，然后將物料經(jīng) 過(guò)離心分離，得到硫酸銨和含硫酸氫銨的母液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于所述B步驟 中，含硫酸氫銨的母液繼續(xù)降溫至0-30°C，析出硫酸氫銨，經(jīng)離心分離，得到的硫酸氫 銨返回A步驟的放酸過(guò)程繼續(xù)循環(huán)使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于所述C步驟 中，分解得到的硫酸氫銨和未分解的硫酸銨經(jīng)過(guò)結(jié)晶分離后，硫酸銨繼續(xù)用于C步驟的 放氨反應(yīng)，硫酸氫銨繼續(xù)用于A步驟的放酸反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于所述醇溶劑 為甲醇-水溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于所述甲醇-水 溶劑的組成為，按質(zhì)量比，甲醇水=(1_3) 1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，其特征在于加入的醇溶 劑的質(zhì)量與放酸反應(yīng)后得到的熔融物料的質(zhì)量比為(2-4) 1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氯化銨制取氯化氫和氨氣的方法，屬于氯化銨回收利用領(lǐng)域，本方法是以過(guò)量的硫酸氫銨為反應(yīng)中間體，先制取氯化氫氣體，反應(yīng)得到的硫酸銨與硫酸氫銨加入醇溶液后進(jìn)行結(jié)晶分離，分離出的硫酸銨分解制取氨氣和硫酸氫銨，而硫酸氫銨再與氯化銨反應(yīng)制取氯化氫氣體。在反應(yīng)過(guò)程中硫酸氫銨和醇溶劑可循環(huán)使用，本發(fā)明在制取氯化氫的過(guò)程中加入了過(guò)量的硫酸氫銨，不僅可以保證熔融物料體系具有良好的流動(dòng)性，而且可以和氯化銨充分接觸，提高了反應(yīng)速度，同時(shí)使得氯化銨升華量減少，提高了氯化氫氣體純度，增加中間分離步驟，提高了反應(yīng)速率和反應(yīng)效率，可以保證放酸反應(yīng)和放氨反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行。
文檔編號(hào)C01C1/02GK102009954SQ20101056558
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者周高明, 孫永貴, 羅云, 邢德政, 陳洪, 雷丹 申請(qǐng)人:宜賓天原集團(tuán)股份有限公司