有机胺法碳化反应处理氯化铵废液工艺研究

有机胺法碳化反应处理氯化铵废液工艺研究张仁伟,黄顺德,王远明(华东理工大学化学工程研究所,上海200237)摘要:用离子交换法生产碳酸钾过程中存在大量氯化铵废液无法处理问题。用高沸点有机胺法碳化反应和不需要加热的氨法再生工艺,可将碳酸钾生产过程中产生的氯化铵废液转化为反应原料NH4HCO3,从而解决了长期困扰碳酸钾生产厂的氯化铵废液问题。此工艺适用于其它生产过程中产生的氯化铵及氯化物废液。关键词:氯化铵废液;有机胺法;碳化中图分类号:TQ124.4+2文献标识码:A文章编号:1006-4990(2003)01-0044-02StudyonthetreatmentofwasteliquidcontainingammoniumchloridebyorganicaminecarbonizedreactionZHANGRenwei,HUANGShunde,WANGYuanming(ChemicalEngineeringResearchCenter,ECUST,Shanghai200237)Abstract:Alargemountofwasteliquidcontainingammoniumchlorideisproducedintheprocessofmanufacturingpotassiumcarbonatebyion-exchangedresinmethod.Anewtechnologyisdevelopedwhichincludesthecarbonationreac-tionbyorganicaminewithhighboilingpaintandregenerationprocessbyammoniawithoutheating.Itcanmakeammon-iumchlorideconverttoammoniumdicarbonate,whichistheoneofrawmaterialforpotassiumcarbonateproduction.Thenewtechnologycannotonlysolvetheproblemofwastewatertreatmentofpotassiumcarbonatemanufacturers,butalsocanbepopularizedtootherchemicalprocessofproducingammoniumchlorideandchlorideswastewater.Keywords:wasteliquidcontainingammoniumchloride;methodsoforganicamines;carbonation1实验部分1.1实验原理(反应机理)氯化铵废液在有机胺、二氧化碳的作用下转化成碳酸氢铵,生成的有机胺盐与氨水反应,再生出有机胺循环使用,再生得到的氯化铵溶液经浓缩、结晶、过滤、干燥得到工业级氯化铵。对于利用氯化铵废液做原料制取碳酸氢铵的反应式为:NH4Cl+CO2+H2ONH4HCO3+HCl(1)此平衡体系推动力vS0<0,vG0>0,故反应不能自发向右进行。根据道奇(Dodge)准则要使反应(1)顺利向右进行,必须使vG0<0。为此考虑加入萃取剂有机胺。在系统中加入有机胺作为萃取剂萃取盐酸,发生下列萃取反应(式中NR3代表有机叔胺):HCl+NR3NR3#HCl(2)反应(2)的vG0很小,使之与反应(1)藕和,从而使总反应的vG0<0,碳化反应因而得以顺利进行。NH4Cl+H2O+CO2+NR3NH4HCO3+NR3#HCl(3)在有机胺萃取盐酸作用下,氯化铵废液得以碳化而转化为有用的碳酸氢铵,而萃取盐酸后的有机胺可用氨水再生,再生反应如下:NR3HCl+NH4OHNR3+NH4Cl+H2O(4)再生后的有机胺循环使用,而氯化铵溶液经浓缩、结晶、过滤、干燥得到工业级氯化铵。1.2实验条件氯化铵废液,山东鲁南化肥厂,NH4Cl浓度为8.44%;钢瓶CO2,上海南汇化工厂,工业级;有机胺NR3(华东理工大学),工业级,水中溶解度<0.08%;NH4OH,CP级,25%~28%。1.3分析方法废水及产品中NH4Cl的含量分析按GB2946-82中甲醛法分析。有机胺中HCl含量用0.1mol/LNaOH溶液滴定。1.4实验方法在带有夹套的玻璃碳化反应器内,按比例加入氯化铵废液和有机胺,用恒温槽控制一定温度,CO2气体从钢瓶放出,经减压计量后从碳化反应器底部进入,碳化反应器底部装有气体分布装置,让气液两相能充分接触,在常压下,经一段时间碳化反应后基本达到平衡,静止分层。上层为有机胺盐酸盐,下层为NH4HCO3的萃余相。上层有机胺盐酸盐移至分44INORGANICCHEMICALSINDUSTRY无机盐工业2003-01,35(1)液漏斗中,分析有