[发明专利]一种由氯化铵制取氨和氯化氢气体的方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种由氯化铵制取氨和氯化氢气体的方法。

技术背景

氯化铵是联合制碱法生产纯碱时产出的副产品。目前，我国氯化铵的消费主要是以铵氮的形式加入复合肥，适用于水稻、小麦、棉花、麻类、蔬菜等作物，但是对少数的农作物如对干旱少雨地区以及对氯离子敏感的作物（如烟草、橙、桔、甘蔗等）不宜使用。而且，氯化铵作为氮肥只利用了其中的氮元素，有价值的氯元素却被白白浪费掉，还可能对土壤造成不良的影响。氯是化学工业产品中重要的元素，其基础产品如氯化氢和盐酸是无机化工和有机化工十分重要的化工原料。因此如何充分利用好氯化铵既是经济问题又是可持续发展的资源综合利用问题。从氯化铵的现实情况来看，如何将氯化铵成功分解或转化成更有价值的产品，以实现资源深度利用和制碱工业副产氯化铵的有效转化无疑将具有重大的现实意义，氯化铵分解成功也必将对纯碱、烧碱、盐酸和盐湖镁资源开发利用产生深远影响。

目前，氯化铵的转化方法较多，归纳起来主要有以下四种：1)硫酸法；2)硫酸氢盐法；3)金属氧化法；4)催化分解法。硫酸法技术比较成熟，工艺相对简单，但对设备材质要求高，成本相对较大；硫酸氢盐法可使原料循环利用，转化率较高，但体系操作温度高，对反应器材质和结构要求很高，工程应用难度大；金属氧化法步骤较多、线路长、工艺比较繁琐，但作为分解剂的金属氧化物可循环利用，转化率高，成本低廉、操作简单、容易工程化；催化分解法流程短、工艺简单、转化率也比较理想，但产物不能循环利用，还要消耗一定量昂贵的催化剂，生产成本太高。

国内在此方面的研究仅仅局限于硫酸法、硫酸氢盐法和金属氧化法三方面。采用硫酸法、硫酸氢盐法以中国专利200410020423.6、200710049694.8、200710143384.2、200710143886.5、200710143589.X、200710146327.X、200810045047.4、200810056435.2比较具有代表性。金属氧化法中氧化镁法研究居多，以四川大学与昊华西南公司的合作研究最具代表性，且成效明显。

在专利US4305917A中介绍了采用叔胺、仲胺来萃取氯化铵中的氯化氢，再加热生成的盐酸盐释放出氯化氢，达到将氯化铵分布分解为氨气和氯化氢的目的。美国专利US4230681A中介绍了由胺的盐酸盐分解释放氯化氢的方法，在一定的有机溶剂下，加热到120~250℃，用惰性气体作为载体将释放出的氯化氢带出气体。经我们研究表明，体系的温度如果低于所用的胺的盐酸盐的分解温度，则无论是否通入惰性气体，都不会有氯化氢释放出来。

在这两个专利中，虽然都介绍了用胺来萃取氯化铵中的氯化氢，以及胺的盐酸盐的分解，但是侧重点不一样。如果采用胺类物质将氯化铵分步分解为氨气和氯化氢，必须将两者结合在一起，不仅氨气的释放程度要高，而且氯化氢的释放程度也要高。从资源有效利用方面，所用的胺类物质必须循环使用，才可能使胺分解氯化铵为氨气和氯化氢的过程具有经济效益。因此，必须从胺的结构进行考虑，胺的盐酸盐要有一定的稳定性，才能保证氯化铵中的氮元素完全释放，同时稳定性也不能太强，否则很难分解释放出氯化氢。因此，仲胺虽然可以用于分解氯化铵释放出氨气，但是伯胺盐酸盐的分解相当困难，甚至还未分解时就发生副反应。同时体系中微量水的存在都会抑制胺的盐酸盐的分解，因此，在胺的盐酸盐分解前，必须将体系中的水和极性溶剂完全除去。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济有效的、转化率高、适合工业化生产的一种由氯化铵制取氨和氯化氢气体的方法。

本发明采用叔胺在水、极性溶剂和非极性溶剂的条件下分解氯化铵，释放出氨气，然后加热将体系中大量的水和极性溶剂除去，再加入除水试剂进一步除去体系中残留的微量水，在更高的温度下叔胺盐酸盐分解释放出氯化氢。该方法剩余的叔胺和非极性溶剂可重复利用，基本无三废排放，是一种经济、高效、环境友好的将氯化铵分解为氨气和氯化氢的方法，操作方法简单，适合于工业大规模分解氯化铵。

本发明所述的一种由氯化铵制取氨和氯化氢的方法，其步骤为： 

a），向反应器中依次加入氯化铵、水、叔胺、一种或多种极性有机溶剂，加热至沸腾，释放出氨气。

b），向步骤(a)剩余物料中加入一种或多种非极性有机溶剂，在负压条件下加热除去体系内的水和极性有机溶剂。

c），向步骤(b)剩余物料中向体系中加入除水试剂，然后除去除水试剂，将体系中的水完全除去。

d），将步骤(c)的剩余物质加热至沸腾，叔胺盐酸盐分解释放出氯化氢。