СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО АММОНИЯ Российский патент 2012 года по МПК C01C1/16 

Предлагаемое изобретение относится к технике получения хлористого аммония жидкофазной нейтрализацией хлористого водорода аммиаком.

Обычно первоначально раствором хлористого аммония поглощают синтетический хлористый водород [1, 2]. Затем солянокислый щелок нейтрализуют аммиаком до содержания свободного аммиака в растворе 3 г/л. Недостатком данного процесса является выделение паров аммиака при нейтрализации щелока и кристаллизации из нейтрализованного раствора хлористого аммония, которые удаляются с газами аспирации на стадию очистки отходящих газов.

Применение синтетического хлористого водорода позволяет обеспечить высокую чистоту получаемой соли, но значительно удорожает ее.

Более экономично получение хлористого аммония с использованием хлористого водорода из отходящих газов. Однако при этом по существующей технологии очистка газов от паров аммиака еще более затрудняется, и процесс становится экологически малосовершенным.

В качестве прототипа нами принят способ, описанный в [1].

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения хлористого аммония, позволяющего использовать в качестве источника хлористого водорода отходящие газы различных производств, например производства хлорорганических веществ, обеспечивающего высокую степень абсорбции хлористого водорода из абгазов и снижение выноса паров аммиака при нейтрализации щелока.

Поставленная цель достигается разделением абсорбции хлористого водорода раствором хлористого аммония на две стадии с промежуточной нейтрализацией солянокислого щелока аммиаком, исключающим образование в щелоке значительных концентраций свободной соляной кислоты, снижающим интенсивность тепловыделения на заключительной нейтрализации солянокислого щелока, а также исключением образования в растворе на стадии промежуточной нейтрализации свободного аммиака, регулируемым сохранением в нем присутствия некоторого количества свободной соляной кислоты.

Таким образом, целью изобретения является увеличение степени абсорбции хлористого водорода из используемых отходящих газов, снижение выделения паров аммиака в газовую фазу при нейтрализации щелока и выделении кристаллов хлористого аммония, при сохранении условий, исключающих образование взрывоопасного хлористого азота.

Пример 1.

Газ, содержащий 16 мас.% хлористого водорода, 81 мас.% азота и 3 мас.% кислорода, пропускали через графитовый трубчатый охлаждаемый абсорбер, орошаемый раствором, содержащим 30,7 мас.% NH₄Cl и 0,02 мас.% HCl с pH 2,5 и температурой 70°C. Раствор из абсорбера нейтрализовали жидким аммиаком до pH 4,5 и охлаждали до 20°C.

Выпавшие кристаллы отделяли на фильтре и сушили при температуре 40-45°C. Фильтрат с содержанием 26 мас.% NH₄Cl и 0,05 мас.% NH₃, нагретый до температуры 70°C, подали на орошение второго абсорбера, через который пропускали газы, уходящие из первого абсорбера. Доля хлористого водорода в газе, уходящем из второго абсорбера, составляет 1,2 мас.% Общая степень абсорбции хлористого водорода равна 95,0%.

Раствор из второго абсорбера нейтрализовали аммиаком до pH 2,5 и подавали на орошение первого абсорбера.

В газовой фазе реактора-нейтрализатора находилось 2,0 мас.% паров аммиака. Степень поглощения аммиака составила 99,2%.

Расход аммиака составил 0, 320 т на 1 т хлористого аммония.

Пример 2.

В условиях, аналогичных примеру 1, первый абсорбер орошали раствором, содержащим 30,7 мас.% NH₄Cl и 0,018 мас.% HCl с pH 3, а второй абсорбер раствором, содержащим 26 мас.% NH₄Cl и 0,05 мас.% NH₃ с pH 4,6. Раствор из первого абсорбера нейтрализовали до pH 4,6, а из второго абсорбера до pH 3. При этом общая степень абсорбции хлористого водорода составила 95,0%. Газовая фаза в нейтрализаторе содержала 2,0 мас.% паров аммиака составила 99,2%. Расход аммиака составил 0,330 т/т.

Пример 3.

В условиях, аналогичных примеру 1, первый абсорбер орошали раствором, содержащим 30,7 мас.% NH₄Cl и 0,010 мас.% HCl с pH 4,3, а второй абсорбер раствором, содержащим 26 мас.% NH4C1 и 0,05 мас.% NH₃ с pH 4,5. Раствор из первого абсорбера нейтрализовали до pH 4,65, а из второго абсорбера до pH 4,3. При этом общая степень абсорбции хлористого водорода составила 95,0%. Газовая фаза в нейтрализаторе содержала 2,1 мас.% паров аммиака, а степени поглощения аммиака составила 99,1%. Расход аммиака составил 0, 320 т/т.

Пример 4.

В условиях, аналогичных примеру 1, первый абсорбер орошали раствором, содержащим 30,7 мас.% NH₄Cl и 0,025 мас.% HCl с pH 2,2, а второй абсорбер раствором, содержащим 26 мас.% NH₄Cl и 0,05 мас.% NH₃ с pH 4,6. Раствор из первого абсорбера нейтрализовали до pH 4,6, а из второго абсорбера до pH 2,2. При этом общая степень абсорбции хлористого водорода составила 94,9%. Газовая фаза в нейтрализаторе содержала 0,05 мас.% паров аммиака, а степень поглощения аммиака составляла 99,2%. Расход аммиака составил 0,320 т/т.

Пример 5.

В условиях, аналогичных примеру 1, первый абсорбер орошали раствором, содержащим 30,7 мас.% NH₄Cl и 0,018 мас.% HCl с pH 2,9, а второй абсорбер раствором, содержащим 26 мас.% NH₄Cl и 0,07 мас.% NH₃ с pH 5. Раствор из первого абсорбера нейтрализовали до pH 5, а из второго абсорбера до pH 2,9. При этом общая степень абсорбции хлористого водорода составила 95,0%. Газовая фаза в нейтрализаторе содержала 2,3 мас.% паров аммиака, а степень поглощения аммиака составляла 99,05%. Расход аммиака составил 320,2 т/т.

Пример 6.

В условиях, аналогичных примеру 1, первый абсорбер орошали раствором, содержащим 30,7 мас.% NH₄Cl и 0,018 мас.% HCl с pH 2,8, а второй абсорбер раствором, содержащим 26 мас.% NH₄Cl и 0,26 мас.% NH₃ с pH 5,7. Раствор из первого абсорбера нейтрализовали до pH 5,7, а из второго абсорбера до pH 2,8. При этом общая степень абсорбции хлористого водорода составила 95,0%. Газовая фаза в нейтрализаторе содержала 5 мас.% паров аммиака, а степень поглощения аммиака составляла 93%. Расход аммиака составил 321,4 т/т.

Пример 7.

В условиях, аналогичных примеру 1, первый абсорбер орошали раствором, содержащим 30,7 мас.% NH₄Cl и 0, 019 мас.% HCl с pH 2,7, а второй абсорбер раствором, содержащим 26 мас.% NH₄Cl и 0,012 мас.% HCl с pH 3,8. Раствор из первого абсорбера нейтрализовали до pH 3,8, а из второго абсорбера до pH 2,7. При этом общая степень абсорбции хлористого водорода составила 93,2%. Газовая фаза в нейтрализаторе содержала 1,4 мас.% паров аммиака, а степень поглощения аммиака составляла 99,4%. Расход аммиака составил 322,0 т/т.

Увеличение степени нейтрализации солянокислого щелока после абсорбера второй степени сверх значения pH 3 не желательно в связи с возникновением условий образования хлористого азота.

Повышение pH нейтрализации щелока после первой ступени сверх значений pH 4,5-5, что характерно для прототипа pH 5,7-6,0, что приводит к увеличению выделения паров аммиака в газовую фазу в реакторе нейтрализаторе и в кристаллизаторе. Снижение pH нейтрализованного щелока ниже pH 4,5 приводит к уменьшению выхода хлористого аммония.

Таким образом, разделение абсорбции на 2 стадии, позволяющее уменьшить долю свободной соляной кислоты в абсорбционном растворе на выходе из абсорбера второй степени, позволяет понизить остаточную концентрацию хлористого водорода в отходящем газе, подаваемом на санитарную очистку до 1,2 мас.% (в 1,9 раза). Понижение pH нейтрализованного раствора перед кристаллизацией хлористого аммония до pH 4,5-5 позволяет понизить долю аммиака в газах, уходящих из нейтрализатора (в 2,5 раза) и снизить расходный коэффициент аммиака до 320 т на 1 т хлористого аммония (на 0,5 кг/т). В результате уменьшаются также затраты на санитарную очистку отходящих газов, технологический процесс становится более экологичным.

Источники информации

1. В.А.Клевка, Н.Н.Поляков, Л.З.Арсеньева. Технология азотных удобрений. М.: Госхимиздат, 1963. - 392 с.

2. М.Е.Позин и др. Технология минеральных солей. Т.2. Л.: Химия, 1974, - 253 с.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Хлористый водород из отходящих газов производства органических хлорсодержащих веществ абсорбируют раствором хлористого аммония. Полученный солянокислый щелок нейтрализуют аммиаком, охлаждают полученный раствор хлористого аммония и отделяют выпавшие кристаллы. Абсорбцию ведут в две ступени. Абсорбер первой стадии орошают раствором хлористого аммония, полученным нейтрализацией аммиаком солянокислого щелока до значения рН, равного 2,5-3, после второй стадии абсорбции. Абсорбер второй стадии орошают фильтратом после отделения кристаллов хлористого аммония, выпавших из нейтрализованного аммиаком солянокислого щелока до значения рН, равного 4,5-5, после первой стадии абсорбции. Способ позволяет повысить степень абсорбции хлористого водорода из отходящих газов, снизить выделение паров аммиака в газовую фазу при нейтрализации щелока и выделении кристаллов хлористого аммония при исключении образования взрывоопасного хлористого азота. 7 пр.

Способ получения хлористого аммония из отходящих газов производства органических хлорсодержащих веществ абсорбцией хлористого водорода раствором хлористого аммония, нейтрализацией полученного солянокислого щелока аммиаком, охлаждением полученного раствора хлористого аммония и отделением выпавших кристаллов, отличающийся тем, что абсорбцию ведут в 2 ступени, орошая абсорбер первой стадии раствором хлористого аммония, полученным нейтрализацией аммиаком до значения рН 2,5-3 солянокислого щелока после второй стадии абсорбции, а на второй стадии абсорбер орошают фильтратом после отделения кристаллов хлористого аммония, выпавших из нейтрализованного аммиаком до рН 4,5-5 солянокислого щелока после первой стадии абсорбции.