本發(fā)明涉及一種氯化銨的分解方法和設(shè)備，尤其涉及一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

氯化銨是一種速效氮素化學(xué)肥料，含氮量為24%～25%，屬生理酸性肥料，它適用于小麥、水稻、玉米、油菜等作物，尤其對(duì)棉麻類作物有增強(qiáng)纖維韌性和拉力并提高品質(zhì)之功效。但是，由于氯化銨的性質(zhì)決定如果施用不對(duì)路，往往會(huì)給土壤和農(nóng)作物帶來一些不良影響，一般都使用硝酸銨。由于聯(lián)堿行業(yè)大量副產(chǎn)氯化銨，與尿素形成激烈競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致氯化銨低于成本銷售的局面。

2014年底，我國氨堿產(chǎn)能1413萬t，每生產(chǎn)1t氨堿要排放10m³廢液，其中固體含量約3%，每年至少排放廢液14130萬t，廢渣423.9萬t，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)了資源。2014年底，我國聯(lián)堿產(chǎn)能1589萬t，副產(chǎn)氯化銨1618.98萬t，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，出現(xiàn)低于成本銷售的激烈無序競(jìng)爭(zhēng)局面。

近幾十年來，世界一些國家先后對(duì)氯化銨間接分解進(jìn)行過研究工作，有的進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，取得了一定的成果；如：氧化鎂法、氧化錳法、氧化鐵法、硫酸氫鈉熔融物法、高溫絡(luò)合物法、熔融鹽電解法、氯化鉛法。目前，NH₄C1分解技術(shù)在世界上還沒有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，只有少量專利和文獻(xiàn)對(duì)分解NH₄C1的工藝提出了一些設(shè)想并進(jìn)行了初步探索。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明將氨堿反應(yīng)生成的氯化銨溶液經(jīng)濃縮，提純成氯化銨固體，直接分解成氨氣和氯化氫，實(shí)現(xiàn)了氨堿行業(yè)的氨的循環(huán)利用問題，既不產(chǎn)生廢液，廢渣；又成功地回收了氯化氫資源，節(jié)約了氫氧化鈣資源，可實(shí)現(xiàn)氨堿行業(yè)零排放的綠色發(fā)展。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：

一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解的方法，包括以下步驟：

a、將氨堿生成的氯化銨飽和溶液，送至冷卻結(jié)晶器，經(jīng)冷卻至30～45℃，析出過飽和的氯化銨晶體，把結(jié)晶器上部氯化銨溶液送至風(fēng)冷器冷卻并循環(huán)至結(jié)晶器；下部晶漿經(jīng)稠厚器增稠后再離心分離，制得氯化銨成品；

b、將步驟a氯化銨加入空氣預(yù)熱真空爐預(yù)熱，通過預(yù)熱、抽真空方式去除水分和空氣；

c、將步驟b去除水分抽真空后的氯化銨通過空氣預(yù)熱真空爐下部的葉輪給料機(jī)通過供料系統(tǒng)進(jìn)入分解爐；

d、氯化銨在分解爐中在350℃下迅速分解，氨氣通過分離器上部進(jìn)入氨氣回收系統(tǒng)，氯化氫通過分離器下部進(jìn)入氯化氫收集系統(tǒng)。

步驟b的氯化銨用110℃熱空氣預(yù)熱后抽真空至1300Pa。

本發(fā)明還提供了一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解設(shè)備，包括供料系統(tǒng)、熱分解系統(tǒng)、分離系統(tǒng)，供料系統(tǒng)包括空氣預(yù)熱真空爐，下部通過葉輪給料機(jī)A連接料倉，熱空氣入口由預(yù)熱真空爐下部進(jìn)入，料倉下連接葉輪給料機(jī)B，葉輪給料機(jī)B通過連接管連接環(huán)形給料筒，環(huán)形給料筒外側(cè)設(shè)有真空泵C，環(huán)形給料筒下部連接葉輪給料機(jī)C，葉輪給料機(jī)C通過給料管與分解爐連接，空氣預(yù)熱真空爐、料倉及環(huán)形給料筒均安裝真空泵；熱分解系統(tǒng)為分解爐，分離器與分解爐之間裝有過濾器；分離系統(tǒng)為傾斜30-70°的分離器，分離器內(nèi)部設(shè)有分子篩，分離器外側(cè)安裝真空泵，兩端裝球閥連接氨氣及氯化氫收集系統(tǒng)，過濾器為高溫平板過濾器，分子篩為JMT-1型沸石分子篩。

上述供料系統(tǒng)環(huán)形給料筒是3個(gè)，環(huán)形給料筒的曲度與分解爐的曲度相同，供料系統(tǒng)可為2套，對(duì)稱分布在分解爐兩側(cè)，每個(gè)給料管與分解爐的夾角為45°。

上述分離器筒體為三層結(jié)構(gòu)，由外側(cè)的防護(hù)層、中間的加熱層和導(dǎo)熱層組成；分解爐筒體為三層結(jié)構(gòu)，由外側(cè)的防護(hù)層、中間的加熱層和導(dǎo)熱層組成。

空氣預(yù)熱真空爐下部葉輪給料機(jī)A為5個(gè)，呈X形布置；料倉下部葉輪給料機(jī)B為3個(gè)，呈正三角形布置，通過連接管與3個(gè)給料管對(duì)應(yīng)連接；環(huán)形給料筒下部葉輪給料機(jī)C為3個(gè)，呈扇形布置。

氯化銨加熱至180℃時(shí)開始分解，337.8℃時(shí)可以完全分解為氨氣和氯化氫氣體。氯化銨熱分解是可行的，只是分解后的氨氣和氯化氫分離問題解決不了，遇冷后又重新化合生成顆粒極小的氯化銨而呈現(xiàn)為白色濃煙，不易下沉，也極不易再溶解于水，所以導(dǎo)致氯化銨熱分解沒能產(chǎn)業(yè)化。本發(fā)明是利用自己發(fā)明的一種特殊的傾斜30-70°分離器在溫度保持350℃，利用氨氣和氯化氫兩種氣體密度不同，且在分解溫度時(shí)粘度不同進(jìn)行分離。在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，氨的密度為0.771g/L（25℃）；氯化氫的密度為1.447g/L（25℃）。在加熱時(shí)兩種氣體的密度同時(shí)變小，但氯化氫的密度仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氨氣密度；且在338℃時(shí)，氨的粘度為0.015mpa·s,氯化氫為0.021mpa·s。根據(jù)相同摩爾數(shù)的氣體摩爾體積基本相同的原理，中部形成湍流區(qū)，依據(jù)兩種氣體的密度和粘度不同，逐漸產(chǎn)生分層，這就使得兩種氣體逃逸方向有所不同，氨氣從上部排出，氯化氫從底部排出，成功地將兩種氣體進(jìn)行有效分離，從而實(shí)現(xiàn)了氯化銨直接熱分解。利用JMT-1型沸石分子篩成功地限定了中部形成湍流區(qū)的下邊界，使氯化氫下沉通過，氨氣不能下沉通過。

本發(fā)明利用空氣預(yù)熱真空爐，首先去除氯化銨中的水分，然后抽成真空使反應(yīng)物變得純凈，沒有副反應(yīng)發(fā)生，再在真空環(huán)境下進(jìn)行熱分解，生成的氨氣和氯化氫可以直接利用。

本發(fā)明空氣預(yù)熱真空爐底部給料機(jī)A為5個(gè)，呈X形布置；料倉下部葉輪給料機(jī)B為3個(gè)，呈正三角形布置，通過連接管與3個(gè)給料管對(duì)應(yīng)連接；環(huán)形給料筒下部葉輪給料機(jī)C為3個(gè)，呈扇形布置。

本發(fā)明利用空氣預(yù)熱真空爐、料倉、環(huán)形給料筒、給料管、葉輪給料機(jī)成功地實(shí)現(xiàn)了全爐均勻給料，即利用兩套給料系統(tǒng)，料倉下各有三個(gè)環(huán)形給料筒，環(huán)形給料筒的曲度與分解爐的曲度相同，環(huán)形給料筒下各有三個(gè)給料管，9個(gè)給料管可實(shí)現(xiàn)180°給料，分解爐每隔20°就有一個(gè)給料管，每個(gè)給料管與分解爐的夾角為45°。空氣預(yù)熱真空爐、料倉、環(huán)形給料筒、分離器均裝有真空泵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)真空狀態(tài)，并能安全開爐和停爐。供料系統(tǒng)全部使用葉輪給料機(jī)，不存在堵料問題，并成功地解決了分解氣體從給料管反竄問題。平板式耐高溫過濾器防止未分解飛灰進(jìn)入分離器。

采用本發(fā)明將氨堿反應(yīng)生成的氯化銨溶液經(jīng)濃縮，提純成氯化銨固體，直接分解成氨氣和氯化氫，實(shí)現(xiàn)了氨堿行業(yè)的氨的循環(huán)利用問題，既不產(chǎn)生廢液，廢渣；又成功地回收了氯化氫資源，節(jié)約了氫氧化鈣資源，可實(shí)現(xiàn)氨堿行業(yè)零排放的綠色發(fā)展；既具有經(jīng)濟(jì)效益，又具有社會(huì)效應(yīng)。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案解決了聯(lián)堿行業(yè)氯化銨低于成本銷售問題；聯(lián)堿行業(yè)擴(kuò)產(chǎn)可不再配套合成氨設(shè)備。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解設(shè)備的主視圖；

圖3為本發(fā)明一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解設(shè)備的右視圖；

圖4為本發(fā)明一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解設(shè)備的俯視圖；

圖5為本發(fā)明一種氨堿、聯(lián)堿行業(yè)氯化銨直接熱分解設(shè)備熱分解系統(tǒng)和分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

其中1-空氣預(yù)熱真空爐、2-進(jìn)料閘板閥、3-真空泵A、4-葉輪給料機(jī)A、5-熱空氣入口、6-真空泵B、7-料倉、8-葉輪給料機(jī)B、9-環(huán)形給料筒、10-真空泵C、11-葉輪給料機(jī)C、12-給料管、13-分解爐、131-分解爐防護(hù)層、132-分解爐加熱層、133分解爐導(dǎo)熱層、134-進(jìn)料口、14-分離器、141-分離器隔熱層、142-分離器加熱層、143-分離器導(dǎo)熱層、15-支架、16-過濾器、17-分子篩、18-真空泵D、19-球閥、20-連接管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，為實(shí)現(xiàn)氯化銨直接熱分解，采用以下步驟：

a、將氨堿生成的氯化銨飽和溶液，送至冷卻結(jié)晶器，經(jīng)冷卻至30～45℃，析出過飽和的氯化銨晶體，把結(jié)晶器上部氯化銨溶液送至風(fēng)冷器冷卻并循環(huán)至結(jié)晶器；下部晶漿經(jīng)稠厚器增稠后再離心分離，制得氯化銨成品；

b、將步驟a氯化銨加入空氣預(yù)熱真空爐1，通過預(yù)熱、抽真空方式去除水分和空氣；

c、將步驟b去除水分抽真空后的氯化銨通過空氣預(yù)熱真空爐1下部的葉輪給料機(jī)4通過給料系統(tǒng)進(jìn)入分解爐13；

d、氯化銨在分解爐13，在350℃下迅速分解，氨氣通過分離器14上部進(jìn)入氨氣回收系統(tǒng)，氯化氫通過分離器14下部進(jìn)入氯化氫收集系統(tǒng)。

步驟b的氯化銨用110℃熱空氣預(yù)熱后抽真空至1300Pa。

氯化銨直接熱分解設(shè)備，包括供料系統(tǒng)、熱分解系統(tǒng)、分離系統(tǒng)，供料系統(tǒng)包括空氣預(yù)熱真空爐1，空氣預(yù)熱真空爐1下部通過葉輪給料機(jī)A4連接料倉7，熱空氣入口5由預(yù)熱真空爐1下部進(jìn)入，料倉7下連接葉輪給料機(jī)B 8，葉輪給料機(jī)B 8通過連接管20連接環(huán)形給料筒9，環(huán)形給料筒9外側(cè)裝有真空泵C10，環(huán)形給料筒9下部連接葉輪給料機(jī)C11，葉輪給料機(jī)C11通過給料管12與分解爐13連接，空氣預(yù)熱真空爐1外裝有真空泵C3、料倉7外安裝真空泵B6；熱分解系統(tǒng)為分解爐13，分解爐13與分離器14之間裝有過濾器16；分離系統(tǒng)為傾斜30-70°的分離器14，分離器14內(nèi)部設(shè)有分子篩17，分離器14外安裝真空泵18，兩端裝球閥19連接氨氣及氯化氫收集系統(tǒng)，過濾器16為高溫平板過濾器，分子篩17為JMT-1型沸石分子篩。

上述供料系統(tǒng)環(huán)形給料筒9是3個(gè)，環(huán)形給料筒9的曲度與分解爐13的曲度相同，供料系統(tǒng)為2套，對(duì)稱分布在分解爐13兩側(cè)，每個(gè)給料管12與分解爐13的夾角為45°。

分解爐13筒體為三層結(jié)構(gòu)，由外側(cè)的防護(hù)層131、中間的加熱層132和導(dǎo)熱層133組成；分離器14筒體為三層結(jié)構(gòu)，由外側(cè)的防護(hù)層141、中間的加熱層142和導(dǎo)熱層143組成。

空氣預(yù)熱真空爐1下部葉輪給料機(jī)A4為5個(gè)，呈X形布置；料倉7下部葉輪給料機(jī)B8為3個(gè)，呈正三角形布置，通過連接管20與3個(gè)環(huán)形給料筒9對(duì)應(yīng)連接；環(huán)形給料筒9下部葉輪給料機(jī)C11為3個(gè)，呈扇形布置。

具體生產(chǎn)過程中，將氨堿生成的氯化銨飽和溶液，送至冷卻結(jié)晶器，經(jīng)冷卻至30～45℃，析出過飽和的氯化銨晶體，把結(jié)晶器上部氯化銨溶液送至風(fēng)冷器冷卻并循環(huán)至結(jié)晶器；下部晶漿經(jīng)稠厚器增稠后再離心分離，制得氯化銨成品；

空氣預(yù)熱真空爐、料倉、分離器通過各自真空泵將系統(tǒng)抽至1300Pa真空，空氣預(yù)熱真空爐1、料倉7、環(huán)形給料筒9、分解爐14、分離器14形成真空體系；

給料：氯化銨成品通過空氣預(yù)熱爐上端的閘板式進(jìn)料閥2進(jìn)入空氣預(yù)熱真空爐， 110℃空氣從熱空氣入口5通入空氣預(yù)熱真空爐，將氯化銨預(yù)熱，當(dāng)加料口空氣溫度為105℃后，停止通入熱空氣，而后將空氣預(yù)熱真空爐抽至1300Pa, 利用5個(gè)葉輪給料機(jī)4將氯化銨快速排入料倉7，5min后開啟料倉7底部三個(gè)葉輪給料機(jī)8將三個(gè)環(huán)形給料筒9加料至90%；空氣預(yù)熱真空爐1排空后關(guān)閉5個(gè)葉輪給料機(jī)4，打開閘板式進(jìn)料閥2給料重復(fù)該步驟；

熱分解：將環(huán)形給料筒9中的氯化銨通過葉輪給料機(jī)11加入已升溫至350℃的分解爐13中進(jìn)行加熱分解，分解后的氨氣及氯化氫氣體通過高溫平板過濾器16進(jìn)入分離器14， JMT-1型沸石分子篩17成功限定了中部形成湍流區(qū)的下邊界，使氯化氫下沉通過，氨氣不能下沉通過，打開分離器兩端的球閥，氨氣從上部進(jìn)入氨氣回收系統(tǒng)，氯化氫從下部進(jìn)入氯化氫收集系統(tǒng)，完成整個(gè)生產(chǎn)過程。