化学链方法分解氯化铵和硫酸铵的研究
发布时间：2021-03-27 03:45
氯化铵（NH4C1）和硫酸铵[（NH4）2SO4]分别是纯碱和己内酰胺生产过程中的副产物,两者已经成为限制两大行业发展的瓶颈,如何将这两种铵盐高附加值利用,是目前亟待解决的重要问题。一种理想的方案是将NH4C1和（NH4）2SO4中的铵根离子（NH4+）转变为分子氨（NH3）,NH3循环回纯碱或己内酰胺单元,酸根离子则可以转化为氯化氢与硫酸,分别用于氯乙烯生产和循环回到己内酰胺过程。此举既可以为两大行业省去合成氨厂的投资与消耗,又可以解决铵盐副产物过剩的问题。该项技术的重大意义还在于二氧化碳（CO2）的资源化利用,由于纯碱生产过程不再消耗合成氨,这使其成为一个大规模转化CO2的净过程,为温室气体的大规模资源化利用提供了新的思路。采用化学链技术分解氯化铵和硫酸铵是一种有效的回收氨氮资源的方法。借助化学链载体的循环作用,可将氯化铵的分解过程拆分成“释氨”和“释氯”两个反应。在释氨反应中,载体固定住氯化氢（HCl）而释放出NH3,NH3循环回纯碱单元;在释氯反应中,载体被再生并释放出HCl,HCl可作为氯乙烯等工业的廉价氯源。类似地,通过载体作用同样可将硫酸铵的分解过程拆分为“释氨”和“释硫...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１氯化铵化学链分解工艺示意图??
业的廉价氯源。类似地，通过载体作用同样可将硫酸铵的分解过程拆分为“释氨”和“释??硫”两个反应。释氨反应所得氨气循环回己内酰胺单元；释硫反应得到的二氧化硫（Ｓ０２）??可加工制成硫酸循环回己内酰胺单元。相关的工艺过程分别如图１．１和图１．２所示。??ｎｈ３??“————??分解?含氣载体?分解??ＮＨ４ＣＩ?—？…―：?？?议々—？?ＨＣ１??释氧?释氣??ｉ?＜?１????载体?？???图１．１氯化铵化学链分解工艺示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉｕｍ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｌｏｏｐｉｎｇ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??ｎｈ３??ｎ?ｒ—Ｌ，—ｉ—ｉ??（ｎｈ４）２ｓｏ４?—？分解?ｆ?鄉木》分解一？?ｓｏ?＿？?ｆ?酸一？?Ｈ２ｓｏ４??释氨?释硫?－?单尤???载体？??〇２??图１．２硫酸铵化学链分解工艺示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉｕｍ?ｓｕｌｆａｔｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｌｏｏｐｉｎｇ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??实现第一步释氨反应的方法，根据是否有水作为溶剂，可分为“干法”和“湿法”两??种。干法制氨即是在没有水作为溶剂参与反应的情况下，直接加热固态的氯化铵或硫酸铵??等铵盐，制得氨气。湿法蒸氨则是在铵盐的水溶液中加入强碱性的金属氧化物如氧化钙，??把溶液中的铵根离子（ＮＨ４＋）转变成游离态的分子氨，再通过精馏等单元分离得到高純度??的氨气或液氨。??氯化铵的湿法蒸氨工艺已经是一项成熟的工业技术
ＭｇＯ载体的活性进行了评价，考察了释氨和释氯两个过程。ＮＨ３和ＨＣ１的收率为８５？９０％，??１１次循环实验后ＭｇＯ仍具有较高的活性，证明ＭｇＯ是实现氯化铵分解和产物分离的最??优载体。基于上述实验结果，作者提出了如图２．１所示的纯碱－氯乙烯集成工艺。??ＣｎＣＯｊ??？?ｒａｐｔ？?ｒａｔ?ｕｒｒ??ＮｈＣＩ?，?（?Ｌｉｍｔ＾ｉＵ?■?■?ｉ＿、ｎｗ??丄＇」ｒ?ｗ?）?１??Ｓｏｄａ?Ｒｅｌｅａｓｉｎｇ?Ｋｃｌｅａｓｉｎｓ?们?Ｖｉｎｙｌ??ｓｅｃｔ?ｉｏｎ?＼Ｈ?ＩＫ?Ｉ?—－？?ｃｈｌｏｒｉｄｅ??ｒｅａｃｔｏｒ?ｒｅａｃｔｏｒ?ｓｅｃｔｉｏｎ??ｖ?Ｖ?Ｖ?ｖ?Ｖ?，?ｙ??ｌｉｗｕｗｍｆ??ＫｂｊＴＯｉ?ＨＣＩ?ＣＨＣＩ＾ＣＨ］??图２．１纯碱－氯乙烯集成工艺示意图［２７】??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｄａ?ａｓｈ?ａｎｄ?ｖｉｎｙｌ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??２．１．２氧化铁法??Ｓｔｅｉｎｍｅｔｚ［２８］＆?Ｆｅ２０３为载体分解氯化铵，产物为ＦｅＣｌ３、ＮＨ３和Ｈ２０，操作温度为??４００？４２０°Ｃ，其中ＮＨ３回收利用，生成的ＦｅＣｌ３则在空气气氛中于５００?°Ｃ下加热分解，生??成ＨＣ１气体并再生Ｆｅ２〇３，加入少量ＫＣ１防止反应过程中ＦｅＣｂ的挥发，相应的化学方程??式如下：??２Ｆｅ２０３（ｓ）＋１２ＮＨ４Ｃｌ（ｓ）?＾２０，ｃ?＞４ＦｅＣｌ３（ｓ）?＋?１２ＮＨ，（ｇ）＋６Ｈ２〇（ｇ）?（２．１）??４ＦｅＣｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1](NH4)2SO4-H2O体系中CaSO4·2H2O溶解度模型[J]. 葛敬,朱家骅,郑志坚,夏素兰,陈洪杰,刘仕忠,宫源. 磷肥与复肥. 2018(02)
[2]硫酸铵焙烧与浸出提取碳素铬铁冶炼渣中有价金属[J]. 冯强,崔雯雯,张盈,郑诗礼,魏昶,樊刚,张懿. 过程工程学报. 2014(04)
[3]氯化铵应用研究进展[J]. 孙明帅,王富民,蔡旺锋,张旭斌,贾志方. 化工进展. 2014(04)
[4]硫酸铵的应用研究进展[J]. 周绿山,明大增,李志祥,李沪萍. 化学工程师. 2013(05)
[5]颗粒氯化铵生产技术研究与探讨[J]. 曹卫宇,卢啸炀,陈国华,陈明良. 纯碱工业. 2012(04)
[6]硫酸铵焙烧活化石棉尾矿提取镁实验研究[J]. 曾丽,孙红娟,彭同江. 非金属矿. 2012(02)
[7]利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气工艺的研究[J]. 罗弦,曾波. 无机盐工业. 2011(10)
[8]利用氧化镁热分解氯化铵制氨气工艺的研究[J]. 罗弦,曾波,赵香. 现代化工. 2011(09)
[9]谈氯化铵造粒方案的选择[J]. 孙杰,戴远玲. 纯碱工业. 2011(03)
[10]硫酸镁热分解制氧化镁联产硫酸技术获得突破[J]. 硫酸工业. 2011(02)
博士论文
[1]湿法冶金过程中硫酸钙结晶的相平衡基础[D]. 王文磊.中南大学 2013
[2]镁法烟气脱硫副产物资源化利用研究[D]. 亢万忠.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]羟基氯化镁热解动力学及反应器研究[D]. 诸奇滨.浙江大学 2015
[2]氧化镁为载体的氯化铵化学链分解联产纯碱和氯乙烯[D]. 罗蓓尔.浙江大学 2014
本文编号：3102821
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１氯化铵化学链分解工艺示意图??
业的廉价氯源。类似地，通过载体作用同样可将硫酸铵的分解过程拆分为“释氨”和“释??硫”两个反应。释氨反应所得氨气循环回己内酰胺单元；释硫反应得到的二氧化硫（Ｓ０２）??可加工制成硫酸循环回己内酰胺单元。相关的工艺过程分别如图１．１和图１．２所示。??ｎｈ３??“————??分解?含氣载体?分解??ＮＨ４ＣＩ?—？…―：?？?议々—？?ＨＣ１??释氧?释氣??ｉ?＜?１????载体?？???图１．１氯化铵化学链分解工艺示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉｕｍ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｌｏｏｐｉｎｇ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??ｎｈ３??ｎ?ｒ—Ｌ，—ｉ—ｉ??（ｎｈ４）２ｓｏ４?—？分解?ｆ?鄉木》分解一？?ｓｏ?＿？?ｆ?酸一？?Ｈ２ｓｏ４??释氨?释硫?－?单尤???载体？??〇２??图１．２硫酸铵化学链分解工艺示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉｕｍ?ｓｕｌｆａｔｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｌｏｏｐｉｎｇ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??实现第一步释氨反应的方法，根据是否有水作为溶剂，可分为“干法”和“湿法”两??种。干法制氨即是在没有水作为溶剂参与反应的情况下，直接加热固态的氯化铵或硫酸铵??等铵盐，制得氨气。湿法蒸氨则是在铵盐的水溶液中加入强碱性的金属氧化物如氧化钙，??把溶液中的铵根离子（ＮＨ４＋）转变成游离态的分子氨，再通过精馏等单元分离得到高純度??的氨气或液氨。??氯化铵的湿法蒸氨工艺已经是一项成熟的工业技术
ＭｇＯ载体的活性进行了评价，考察了释氨和释氯两个过程。ＮＨ３和ＨＣ１的收率为８５？９０％，??１１次循环实验后ＭｇＯ仍具有较高的活性，证明ＭｇＯ是实现氯化铵分解和产物分离的最??优载体。基于上述实验结果，作者提出了如图２．１所示的纯碱－氯乙烯集成工艺。??ＣｎＣＯｊ??？?ｒａｐｔ？?ｒａｔ?ｕｒｒ??ＮｈＣＩ?，?（?Ｌｉｍｔ＾ｉＵ?■?■?ｉ＿、ｎｗ??丄＇」ｒ?ｗ?）?１??Ｓｏｄａ?Ｒｅｌｅａｓｉｎｇ?Ｋｃｌｅａｓｉｎｓ?们?Ｖｉｎｙｌ??ｓｅｃｔ?ｉｏｎ?＼Ｈ?ＩＫ?Ｉ?—－？?ｃｈｌｏｒｉｄｅ??ｒｅａｃｔｏｒ?ｒｅａｃｔｏｒ?ｓｅｃｔｉｏｎ??ｖ?Ｖ?Ｖ?ｖ?Ｖ?，?ｙ??ｌｉｗｕｗｍｆ??ＫｂｊＴＯｉ?ＨＣＩ?ＣＨＣＩ＾ＣＨ］??图２．１纯碱－氯乙烯集成工艺示意图［２７】??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｄａ?ａｓｈ?ａｎｄ?ｖｉｎｙｌ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??２．１．２氧化铁法??Ｓｔｅｉｎｍｅｔｚ［２８］＆?Ｆｅ２０３为载体分解氯化铵，产物为ＦｅＣｌ３、ＮＨ３和Ｈ２０，操作温度为??４００？４２０°Ｃ，其中ＮＨ３回收利用，生成的ＦｅＣｌ３则在空气气氛中于５００?°Ｃ下加热分解，生??成ＨＣ１气体并再生Ｆｅ２〇３，加入少量ＫＣ１防止反应过程中ＦｅＣｂ的挥发，相应的化学方程??式如下：??２Ｆｅ２０３（ｓ）＋１２ＮＨ４Ｃｌ（ｓ）?＾２０，ｃ?＞４ＦｅＣｌ３（ｓ）?＋?１２ＮＨ，（ｇ）＋６Ｈ２〇（ｇ）?（２．１）??４ＦｅＣｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1](NH4)2SO4-H2O体系中CaSO4·2H2O溶解度模型[J]. 葛敬,朱家骅,郑志坚,夏素兰,陈洪杰,刘仕忠,宫源. 磷肥与复肥. 2018(02)
[2]硫酸铵焙烧与浸出提取碳素铬铁冶炼渣中有价金属[J]. 冯强,崔雯雯,张盈,郑诗礼,魏昶,樊刚,张懿. 过程工程学报. 2014(04)
[3]氯化铵应用研究进展[J]. 孙明帅,王富民,蔡旺锋,张旭斌,贾志方. 化工进展. 2014(04)
[4]硫酸铵的应用研究进展[J]. 周绿山,明大增,李志祥,李沪萍. 化学工程师. 2013(05)
[5]颗粒氯化铵生产技术研究与探讨[J]. 曹卫宇,卢啸炀,陈国华,陈明良. 纯碱工业. 2012(04)
[6]硫酸铵焙烧活化石棉尾矿提取镁实验研究[J]. 曾丽,孙红娟,彭同江. 非金属矿. 2012(02)
[7]利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气工艺的研究[J]. 罗弦,曾波. 无机盐工业. 2011(10)
[8]利用氧化镁热分解氯化铵制氨气工艺的研究[J]. 罗弦,曾波,赵香. 现代化工. 2011(09)
[9]谈氯化铵造粒方案的选择[J]. 孙杰,戴远玲. 纯碱工业. 2011(03)
[10]硫酸镁热分解制氧化镁联产硫酸技术获得突破[J]. 硫酸工业. 2011(02)
博士论文
[1]湿法冶金过程中硫酸钙结晶的相平衡基础[D]. 王文磊.中南大学 2013
[2]镁法烟气脱硫副产物资源化利用研究[D]. 亢万忠.华东理工大学 2011
硕士论文
[1]羟基氯化镁热解动力学及反应器研究[D]. 诸奇滨.浙江大学 2015
[2]氧化镁为载体的氯化铵化学链分解联产纯碱和氯乙烯[D]. 罗蓓尔.浙江大学 2014
本文编号：3102821
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