способ получения хлористого аммония

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.% NH₄ Cl 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.% NH ₃ 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.