[发明专利]一种用非挥发性酸或酸式盐使氯化铵分解释放氯化氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用非挥发性酸或酸式盐使氯化铵分解释放氯化氢的方法，属于无机化工领域。

背景技术

氯化氢作为电石法生产PVC的原料之一，其产量与质量直接影响PVC的产量与生产成本。目前，采用电石法生产PVC的厂家其氯化氢的来源主要还是离子膜烧碱生产装置所产生的氯气和氢气合成。由于该工艺成熟稳定，生产过程中也积累了大量的实践经验，有利于生产长期稳定的运行；但是由于参与氯乙烯合成反应的氯化氢是由氯气和氢气合成制得，纯度低，一般为93％～95％，其余组分为氢气等不凝气体。这些不凝气体不但会降低合成转化率，还会使精馏系统的冷凝器传热系数显著下降，尾气放空量增加，从而降低精馏总收率。由于电解法制得的氯气和氢气能耗较大，且氯化氢纯度低，合成氯乙烯时，过量氯化氢的量达到5％～10％，使氯化氢的消耗定额增高，从而提高了聚氯乙烯的生产成本，并造成原料氯气和氢气的浪费。

李秀华，宋明霞，代罡在氯化氢生产工艺《中国氯碱》，2004，(8)，15～17中报道解吸法生产的氯化氢纯度高(体积分数/＞99％)，纯度波动小，不含游离氯，有利于氯乙烯合成实现分子比自控，可使氯乙烯合成的过量氯化氢的量降低到2％～5％，减少了氯化氢的消耗定额。由于该工艺生产的氯化氢纯度高，几乎不含惰性气体，减少了氯乙烯精馏尾气的放空损失，提高了精馏系统的总收率。但由于解析法生产氯化氢是在高温条件下进行，高温条件下浓盐酸具有更强烈的腐蚀性，对设备与管道材质的要求十分苛刻。

氯化铵是一种普遍易得的化工原料，且价格低廉，在基本化学教材中就已经介绍过，氯化铵在受热时可以升华并分解，放出氯化氢和氨。要利用氯化铵来生产氯化氢就必须单独地回收氯化氢气体和氨气，并在氯化铵分解后严格避免氯化氢和氨的接触反应。目前，相关的工艺主要有两大类：一类是使氯化铵分解，同时释放出氯化氢和氨，并维持分解混合气的温度在氯化铵的分解温度以上，对该两种气体进行选择性分离。该工艺的困难在于如何在氯化铵的分解温度以上保证氯化氢和氨的有效分离，无论是采用耐高温膜分离还是无机多孔介质的选择性吸附或透过分离，均存在较大的技术难度；另一类是利用其他物质(包括溶剂和无机物质)参与氯化铵的高温分解过程，使其分子中的氨和氯化氢分阶段释放出来，即先释放出氯化氢然后释放出氨，或者先释放出氨然后释放出氯化氢。第二类工艺又派生出两种方法，即无机溶媒法和有机溶媒法，它们都可以进一步分为酸性溶媒法和碱性溶媒法，其区别在于释放出氯化氢和氨气的先后顺序。碱性溶媒络合两段法工艺比较典型的有：镁法工艺、铁法工艺、钙法工艺等，这些工艺都能够实现对氯化铵中氯化氢和氨气的和回收利用，但都普遍存在反应过程所需温度高，传热困难，氯化铵分解率低，对原料的晶型粒度要求高等问题，因此应用于工业生产有一定的难度。因此，寻求一种能够在较低的温度下分解氯化铵，同时分解率也较高的工艺路线是迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种用非挥发性酸或酸式盐使氯化铵分解释放氯化氢的方法，其特点是能耗较低，省时，分解效率高，而且能实现原料的循环利用。

本发明的目的由以下技术实施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

用非挥发性酸或酸式盐使氯化铵分解释放氯化氢的方法的反应式如下：

其中R为HSO₄、H₂PO₄、NaSO₄、NH₄SO₄、NaHPO₄、NH₄HPO₄、Na₂PO₄或(NH₄)₂PO₄；

并按下述工艺步骤及工艺参数制备：

(1)将非挥发性酸或酸式盐4～15份加入带有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，升温至150～200℃；

(2)将1份固体粉末状的氯化铵加入上述反应器中，于温度在200～250℃反应1～2小时，获得氯化氢的收率为95％～99％；

(3)将第(2)步反应得到的铵盐及剩余的非挥发性酸或酸式盐混合物经热分解处理释放出氨气，再送入(1)、(2)两步重复使用；

固体氯化铵与非挥发性酸或酸式盐的重量比为1∶4～15。

本发明具有如下优点：