[发明专利]一种用氯化铵、硫酸生产硫酸铵和氯化氢的工艺

说明书

技术领域

本发明属于化学工艺领域，具体涉及一种用氯化铵、硫酸生产硫酸铵和氯化氢的工艺。

背景技术

随着制碱工业的发展，副产品氯化铵的产量逐年上升。目前，我国氯化铵的主要消费渠道是以铵氮的形式加入复合肥，适用于水稻、棉花、蔬菜等作物，但对某些“忌氯作物”，如甘薯、马铃薯、甜菜、甘蔗、亚麻、烟草、葡萄、柑橘、茶树等不宜施用，否则对其品质有不良影响。氯化铵施于块根、块茎作物会降低淀粉的含量；施于甜菜、葡萄、柑橘等植物会降低其含糖量；施于烟草则影响其燃烧性与香气，因此限制了氯化铵的使用范围。而且，氯化铵作为肥料只是利用了其中的氮元素，而占其质量分数66%的氯元素被浪费，还会导致土壤板结硬化等不良影响，。在工业应用中，氯化铵还可以用于干电池、蓄电池、冶金和电镀等领域，但用量很少，通常用石灰乳处理氯化铵生成氯化钙和氨，氨得到有效的回收利用，但其中的氯元素转化为价值很低的氯化钙，因此未能实现氯元素的高效应用。氯元素是化学工业产品中重要的元素之一，其基础产品如氯化氢、一氯甲烷是无机和有机化工十分重要的化工原料。如何能够充分利用产能过剩的氯化铵，同时实现氯元素和氮元素的高效应用，不但有很高的经济价值，而且还能充分利用资源实现环境和资源的可持续发展，具有深远的意义。

现有技术中，对于氯化铵的有效利用研究的比较多的有以下三种工艺：

（1）分解氯化铵用于制备盐酸和液氨的工艺。如中国专利文献CN102424400A所公开的，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。但是该工艺生产链条短，没能充分利用氯化铵的高附加值，而且大多数分解氯化铵的工艺中使用间歇搅拌釜反应器，限制了大规模可持续化生产。

（2）将氯化铵和甲醇在高温催化下反应得到一氯甲烷和氨气的工艺。如中国专利文献CN102234217A所公开的，使用以活性氧化铝为载体，以氧化硅和过渡金属为活性组分的新型催化剂，结合固定床多管式反应器，实现氯化铵分解和一氯甲烷合成过程在一个反应区内进行耦合。但是，反应温度恒定在250℃左右，温度高，而且固定床反应器散热效果较差；伴有甲胺类产物等副产物生成，生成的一氯甲烷纯化难度大；催化剂不易填装易失活难以再生；操作不稳定，影响反应效率；过程消耗大，难于大规模推广。

（3）酸分解氯化铵制备氯化氢和铵盐的工艺。与前两种工艺相比，酸分解氯化铵制备氯化氢和铵盐的工艺是目前氯化铵高附加值利用最充分的工艺，如中国专利文献CN101134579A中公开了一种酸分解氯化铵的工艺，该工艺在常压下使用搅拌釜反应器加热反应生成硫酸氢铵和氯化氢，其中生成的硫酸氢铵被配制成溶液，在搅拌釜反应器中鼓入氨气或者加入氨水进行反应进一步制备得到产物硫酸铵；氯化氢则在负压或常压条件下导出。

上述酸分解氯化铵制备氯化氢和铵盐的工艺路线虽然具有较高的工艺价值，但该工艺仍旧存在的缺陷在于：在常压下进行所述酸分解氯化铵，然后在负压或常压条件下将生成的氯化氢气体导出引入空气，从而降低了制备得到的氯化氢气体的纯度，进而使得制备得到的所述氯化氢气体在用于加工下游产物的过程中还需进一步净化，降低了工艺的经济性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有技术中在负压或常压条件下导出氯化氢气体时可能引入空气，从而降低了制备得到的氯化氢气体纯度的问题。为此，本发明提供一种充分利用氯化铵生产硫酸铵和高纯度氯化氢气体的工艺。

本发明采用的技术方案如下：

一种用氯化铵、硫酸生产硫酸铵和氯化氢的工艺，包括以下步骤：

S1、将氯化铵和浓度为30～98wt%的硫酸在常压下进行预混，所述硫酸和氯化铵的物质的量之比为1.1～1.5，得到含有氯化铵的硫酸溶液或悬浊液；

S2、将步骤S1制备得到的含有氯化铵的硫酸溶液或悬浊液泵入管式反应器中，在80～150℃、0.2～2.1Mpa的条件下反应，得到硫酸氢铵和氯化氢气体；

S3、将步骤S2制备得到的硫酸氢铵配制成浓度为15～80wt%的水溶液，在温度为30～70℃、压力为0.25～0.4MPa条件下进行氨化反应制备得到硫酸铵。

步骤S1中所述氯化铵和硫酸在15～45℃进行预混，所述硫酸的浓度为50～90wt%，所述硫酸和氯化铵的物质的量之比为1.1～1.3。

步骤S2中管式反应器的反应温度为90～145℃，反应压力为0.7～1.3Mpa。