[发明专利]一种氨基络合物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及氨气分离、净化、储存和运输，尤其是合成氨工艺中的氨分离、净化、储存和运输技术。

背景技术

氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。氨的应用涉及到氨气分离、净化、储存和运输，尤其是合成氨工业。

随着合成氨工业技术的进步，世界各国的氨合成塔均向低能耗、高效益的方向发展。目前合成工段节能有两条途径：其一是节约自身的水电和冷冻量消耗；其二是提高氨合成反应热的回收品位和利用率。实现这两条途径的关键在于提高氨净值。尽管许多企业都先后用高效催化剂或先进的合成塔内件提高氨合成反应率，但结果却往往是增产不增收。其原因主要是氨雾夹带造成液氨损失，从而导致入塔氨含量高，氨净值下降。因此，氨分离效率成为影响企业经济效益的重要问题。另一方面，第二代氨合成催化剂(钌基催化剂)的研制成功使得氨合成条件可由第一代铁系催化剂确定的15～30MPa，400～500℃降至5～8MPa，350～450℃，这为大幅度降低合成氨工业中的能耗提供了条件。然而当前工业中广泛应用的冷凝法分离氨并不适合低压氨合成系统，其在操作压力为20～30MPa及液氨冷却至0℃以下时，才能使气相中的氨含量降至2～4％，而当压力为15MPa时，需冷冻至-23℃以下才能使气体中氨含量降至2％左右，并且随着压力降低，分氨效率越低，能耗越高。利用水中氨的溶解度大且平衡气相中氨分压低的特点，水吸收法可实现低压条件下的氨分离。但相应平衡气相中包含饱和的水蒸汽，为防止催化剂中毒，循环气需严格脱出水分才能进入合成塔。为此必须设置一系列庞大的脱水干燥装置，不仅设备投资大，而且干燥剂需经常再生，能耗也大。即便如此，仍不能完全避免催化剂失活，实际表明，应用水吸收法，催化剂寿命偏短。因此，长时间以来水吸收法未得到大规模工业应用。由此可见，氨分离技术已成为影响氨合成向低压化进程的制约环节。

另外，为了储存和运输的方便，目前通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态的氨，将其储存在高压钢瓶中。但液氨容器受热会膨胀，压力会升高，容易造成钢瓶或储罐的爆炸，安全性较差。此外，氨气容易泄漏，氨气一旦泄漏出来，将会造成严重的环境污染，危害人的身体健康。因此也迫切需要开发一种更加安全、高效、经济的氨气储存方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种氨基络合物及其制备方法和用途。

该氨基络合物的成分为MX_m(NH₃)_n，式中M为Li、Mg、Al、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Ba、Sn中的一种或多种；X为F、Cl、Br、NO₃、SO₄中的一种或多种；m根据化合价而定，1≤m≤5；n根据配位数而定，1≤n≤15。

一种氨基络合物的制备方法包括如下步骤：

1)将一种或多种含水的MX_m溶于1～4个碳原子的醇中，形成重量百分浓度为9-22％的溶液；

2)在5～40℃的反应温度并不断搅拌的条件下，向上述溶液中通入氨气，MX_m与氨气的比例为1∶5～50(摩尔比)，使其形成饱和的氨基络合物溶液；

3)将饱和的氨基络合物溶液过滤得到MX_m(NH₃)_n氨基络合物沉淀，并用氨饱和的醇溶液洗涤；

4)将洗涤的氨基络合物沉淀在真空或惰性气体保护下，进行干燥，得到MX_m(NH₃)_n氨基络合物。

另一种氨基络合物的制备方法是：将氨气通入装有无水MX_m的不锈钢反应器中，反应得到饱和MX_m(NH₃)_n氨基络合物，氨气压力为0.4-0.6Mpa，MX_m与氨气的比例为1∶5～50(摩尔比)，反应时间为30～300分钟。

所得氨基络合物可以经机械球磨处理，球料比为(10-60)∶1，球磨时间为2-48h，球磨罐中充入惰性气体保护，惰性气体为氩气或氮气。

这种氨基络合物可以用于氨气的分离、净化、储存和运输，具体方法是以脱氨后的氨基络合物作为氨的吸收剂，通过低温吸氨、高温放氨来实现氨气的分离、净化、储存和运输。