氯化铵固相分解法生产氨新工艺的研究

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氯化铵固相分解法生产氨新工艺的研究_刘润静

２０１２年第３期刘润静，等：氯化铵固相分解法生产氨新工艺的研究
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科氯化铵固相分解法生产氨新工艺的研究
刘润静，赵晓凤
（河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄０５００１８）
中图分类号：ＴＱ１１３．３文献标识码：Ａ文章编号：１００５－８３７０（２０１２）０３－０３－０３
我国纯碱行业起步较早，到２０１０年，我国纯碱产量达到２０００万ｔ／ａ以上。目前纯碱的产量和销量已作为一个国家工业发展水平的标准之一，其中联碱法生产的纯碱产量几乎达到全国纯碱产量的５０％，每生产一吨纯碱就会副产一吨氯化铵，其产量占世界总产量的９５％，而９５％的氯化铵主要作为氮肥使用［１－３］，特别是制备的复合肥深受欢迎［４］，但其作为含氮化肥使用有一定的局限性，使用不当造成作物烧苗［５］等现象。氨碱法生产纯碱对氯化铵溶液的处理中蒸氨环节更是浪费了大量的水资源和热资源，大量的氯化钙排入海中会破坏其生态环境，从环保和经济效益方面考虑都有不利影响，所以氯化铵的分解问题成为纯碱生产的瓶颈，急需找到合适的利用方式［６］。
将氧化钙或氢氧化钙与氯化铵按最佳摩尔比加率。由图２对比可知：在同一时间时，氢氧化钙与氯
入粉碎机中，每隔１０ｍｉｎ取样一次，用蒸馏法分析化铵的反应转化率高于氧化钙与氯化铵的反应转化
其中氯化铵含量。图２为反应时间对转化率的影率，这是因为氢氧化钙参与反应时产物中生成了一

氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺

氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺在化学工业中，氯化铵分解制氨气和氯化氢是一种重要的工艺。

这个工艺不仅在化工领域有着广泛的应用，而且对于提高化工产品的产量和质量，也有着重要的意义。

在本文中，我们将对氯化铵分解制氨气和氯化氢的工艺进行深入探讨，从简单到复杂，由浅入深地介绍这一工艺的原理、应用和未来发展趋势。

一、氯化铵的基本性质1. 氯化铵的化学结构和特性氯化铵是一种无机化合物，化学式为NH4Cl，具有白色晶体状，有时呈淡黄色，易溶于水。

它在加热条件下会分解产生氨气和氯化氢气体。

2. 氯化铵的来源和生产方式氯化铵可以由氨气和盐酸的中和反应得到，也可以由铵盐和盐酸反应得到。

在工业生产中，一般采用氨气和盐酸中和得到氯化铵。

二、氯化铵分解产生氨气和氯化氢的原理1. 氯化铵分解反应的基本原理氯化铵在高温条件下分解，生成氨气和氯化氢气体。

其化学方程式为：NH4Cl → NH3 + HCl这是一个放热反应，需要在适当的温度和压力条件下进行。

2. 反应条件对产物的影响温度和压力是影响氯化铵分解反应的重要因素。

在适当的温度和压力下，可以调节氨气和氯化氢的产生速率和产量。

三、氯化铵分解制氨气和氯化氢的应用1. 工业生产中的应用氨气和氯化氢是化工领域常用的重要原料，它们广泛应用于合成氨、盐酸等化学产品的生产过程中。

2. 环保和能源利用氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺具有较高的能源利用率和产品纯度，符合环保和可持续发展的要求。

四、氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺的未来发展1. 技术改进和新工艺随着化工技术的不断发展，氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺也在不断改进。

新的催化剂、反应器和工艺条件的改进，将进一步提高其效率和产品质量。

2. 能源和环保方面的趋势未来，氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺将更加注重节能和减排，采用新型清洁生产技术，减少对环境的影响。

总结与展望氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺是一种重要的化工工艺，在化工产品生产和环保方面有着重要的应用和发展前景。

氯化氨加热的实验原理

氯化氨加热的实验原理氯化氨加热实验的主要原理是通过加热固态的氯化氨使其发生分解反应，生成氯化铵和氨气。

氯化氨（NH4Cl）是一种白色的结晶性固体，是一种典型的盐酸铵，由盐酸和氨气反应而成。

在加热的过程中，氯化氨会发生分解反应，生成氯化铵和氨气。

氯化氨的化学式为NH4Cl，它是由一个氨离子（NH4+）和一个氯离子（Cl-）组成的。

在氯化氨加热实验中，加热过程会为反应提供能量，使氯化氨分子中的键能得到破坏，从而使分子发生分解。

当氯化氨加热时，温度上升会使固态氯化氨的晶格结构发生变化，固态的氯化氨开始融化，并在加热过程中逐渐转化为气态的氯化氨和氨气。

氯化氨的分解反应可以用下式表示：NH4Cl(s) →NH3(g) + HCl(g)在这个反应中，固态的氯化氨与热量反应，产生气体的氨和氯化氢。

氯化氢是由盐酸分解而来，它在室温下是一种无色刺激性气体，具有强烈的刺激性气味。

而氨气在室温下是一种无色有刺激性气味的气体。

该反应是一个可逆反应，当反应混合物冷却时，气体会重新结合成固态的氯化氨，达到化学平衡。

氯化氨加热实验的目的是通过观察和记录氯化氨在加热过程中的变化，研究其分解反应的动力学和热力学性质。

实验通常会使用烧杯或试管等装置进行，在适当的加热条件下进行。

在实验中，当氯化氨受热时，会先发生融化过程，然后开始气化。

这个过程可以通过观察氯化氨的颜色、状态的变化以及产生的气体的性质（气味、溶液测试等）来判断。

通常，加热过程中，氯化氨固态颜色由白色渐变为逐渐变浅，最后几乎完全无色。

同时，可通过将试管靠近酸性试剂（如湿润的红色石蕊试纸）来检测产生的气体是否为HCl。

通过对氯化氨加热实验的观察和记录，可以研究氯化氨分解反应的速率、温度对反应速率的影响以及反应的热力学性质。

这些实验结果对于化学反应动力学和热力学的研究以及相关工艺过程的优化具有重要的指导意义。

氯化铵转化新工艺机理及条件研究

氯化铵转化新工艺机理及条件研究摘要：针对目前纯碱产业氯化铵产能过剩的问题，提出一种氯化铵转化新思路。

即以固体氯化铵和碳酸镁为原料，采用固相加热反应生成氯化镁、氨气、二氧化碳和水，其中氨气和二氧化碳可回收用于纯碱的生产。

从热力学角度分析了固体氯化铵和碳酸镁的反应机理，探讨了反应温度、反应时间和配料比对氯化铵转化率的影响，进行了正交实验并确定了最优反应工艺条件，对反应产物进行了X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）表征。

最佳反应条件：碳酸镁与氯化铵物质的量比为1.8∶2.0，反应温度为523K，反应时间为120min。

在该反应条件下氯化铵转化率可达94.40%，氯化镁纯度可达工业标准。

关键词：纯碱；氯化铵；氯化镁；反应机理；热力学随着中国经济的持续性发展，纯碱产业的发展一直备受关注［1-3］。

近年来国家城镇化水平逐步提高和房地产业不断发展，国内对纯碱仍有很大的需求，同时全球对纯碱的需求仍保持增长趋势［4-5］。

未来纯碱市场或将延续弱稳态势，供需矛盾短期内难以得到缓解。

目前纯碱生产方法主要有天然碱法、联碱法和氨碱法。

在全球的纯碱生产中，中国纯碱产能位居全球第一，其次是美国。

美国由于天然碱资源丰富，其巨大的纯碱产能几乎全部来自于天然碱法［6］，而中国的纯减产能几乎全部来自于联碱法。

氨碱法因为在生产过程中会存在比较多的废弃物，大量废弃物能否有效合理利用对氨碱法的发展至关重要［7］，目前也有很多研究尝试解决氨碱法生产带来的环境污染问题［8-10］。

联碱法是中国生产纯碱的主要方法，该方法生产纯碱会得到大量的副产物氯化铵，每生产1t纯碱会产生1t氯化铵，联碱法生产企业受氯化铵产品的影响亏损严重［11］。

不少研究者致力于氯化铵出路的探索，目前已有的一些研究普遍是针对氯化铵母液的利用研究［12-13］。

而笔者提出的一种新型氯化铵转化方法是采用固相氯化铵和碳酸镁进行反应。

该方法制备工艺简单，采用固相反应制得的氯化镁粉末无团聚、填充性好，除此之外产物氨气和二氧化碳可与纯碱产业进行耦合，可实现无污染物排放。

氯化铵制备氯化钙及除氨工艺研究

氯化铵制备氯化钙及除氨工艺研究张晓同;李军;金央;贾晓艳;余德芳【摘要】Aiming at the problem of comprehensive utilization of waste ammonium chloride liquid,the preparation of calcium chloride using calcium oxide and ammonium chloride as raw materials was proposed,which included the reaction of calcium oxide with ammonium chloride and the concentration of calcium chloride solution to remove ammonium.The effects of reaction temperature,raw material ratio,mass fraction of ammonium chloride solution and vacuum,evaporation temperature,evaporation time on the mass fractions of ammonia and calcium chloride were studied.The results showed that the best conditions for reaction of calcium oxide with ammonium chloride were:reaction temperature was 80 ℃,amount-of-substance ratio was n (CaO) ∶n (N H4Cl) =1.3∶2 and mass fraction of ammonium chloride was 35％;The best conditions for the removal of ammonia were:vacuum degree was 80 kPa and evaporation temperature was 100 ℃,and evaporation time was 90 min.Ammonia residue could reach 0.03％ and the mass fraction of calcium chloride could reach 62％ after evaporation.This process recycled the ammonia during the preparation of calcium chloride,and realized the comprehensive utilization of ammonium chloride.%针对氯化铵废液综合利用存在的问题,提出氧化钙与氯化铵溶液反应制取氯化钙的工艺,包括氧化钙与氯化铵的反应过程和氯化钙溶液浓缩除氨过程.对反应过程中的反应温度、原料配比、氯化铵溶液质量分数以及减压蒸发过程中的真空度、蒸发温度、蒸发时间对体系中氨和氯化钙质量分数的影响进行了研究.氧化钙与氯化铵反应最佳条件:反应温度为80℃,氧化钙与氯化铵物质的量比为1.3∶2,氯化铵溶液质量分数为35％.脱氨最佳条件:真空度为80 kPa、蒸发温度为100℃,蒸发时间为90 min.蒸发浓缩后溶液中氨的质量分数为0.03％、氯化钙质量分数为62％.该工艺在生产氯化钙的同时回收氨再利用,实现了氯化铵的综合利用.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2018(050)003【总页数】4页(P53-56)【关键词】氯化铵;氯化钙;除氨【作者】张晓同;李军;金央;贾晓艳;余德芳【作者单位】四川大学化学工程学院,四川成都610065;四川大学化学工程学院,四川成都610065;四川大学化学工程学院,四川成都610065;四川大学化学工程学院,四川成都610065;四川大学化学工程学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TQ113.3联氨法制碱工业、萃取法生产硫酸钾工业、稀土湿法分离工业都会产生大量氯化铵废液。

氯化铵生产可行性研究报告

氯化铵生产可行性研究报告一、市场需求分析氯化铵作为一种重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用。

据统计数据显示，全球氯化铵市场的需求呈现稳步增长的趋势。

目前，氯化铵的主要应用领域包括冶金、电镀、皮革、纺织品等行业。

此外，氯化铵也被广泛应用于农业肥料和医药原料中。

随着全球经济的不断发展，对氯化铵的需求量也在不断增加。

因此，可以预见，在未来一段时间内，氯化铵的市场需求将会继续保持增长的态势。

二、生产工艺选择氯化铵的生产工艺主要包括氨水和盐酸中和法、氨碱和盐酸中和法、硅酸铵和氯化钠反应法等几种方法。

其中，氨水和盐酸中和法是目前工业生产中应用最为广泛的方法。

该方法生产氯化铵的流程简单，设备投资和运营成本相对较低，且产品质量稳定，因此是比较适合大规模生产氯化铵的方法。

在选择生产工艺时，需要根据生产规模、原材料供应情况、设备投资等因素进行考虑。

三、成本分析在生产氯化铵时，主要的成本包括原材料成本、设备投资成本、人工成本、能源成本等。

原材料成本是生产成本的主要组成部分，主要取决于氨水和盐酸的价格。

设备投资成本主要包括生产设备、储存设备、输送设备等的投资额。

人工成本和能源成本也是生产成本的重要组成部分。

在进行成本分析时，需要综合考虑各个因素的影响，做出合理的成本控制计划，以提高生产效益和经济效益。

四、风险分析在进行氯化铵生产过程中，可能会面临原材料供应不稳定、生产设备故障、环境污染等风险。

为降低风险，需要制定有效的供应链规划，加强设备维护和保养，严格遵守环保法规，确保生产过程的安全和稳定。

此外，还需要考虑市场价格波动、竞争压力等因素对企业经营的影响，及时调整经营策略，降低经营风险。

五、结论综合以上分析可知，氯化铵作为一种重要的化工原料，在市场上有着较高的需求量。

选择适合的生产工艺，控制生产成本，降低风险，能有效提高企业经营效益。

因此，氯化铵的生产具有较高的可行性，有望带来可观的经济效益。

但在进行生产前，需要对市场需求、生产工艺、成本控制等方面进行深入研究和细致规划，以确保企业的生产运营顺利进行，取得成功。

关于铵盐分解的实验与探究

关于铵盐分解的实验与探究作者：林猛来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第02期摘要：铵盐是重要的化合物，无论是在化学还是在日常的生活、工业中都有广泛的应用，而在铵盐的日常认知中，化学实验是重要的手段，本文主要阐述了铵盐分解的实验要点，根据现有的两种实验方法，找出其在实验中存在的不足，并给出相应的建议。

关键词：铵盐；冷却；实验铵盐的分解主要是指其热分解情况，是给出质子（即H+）的过程。

在这一过程中，主要的实验方法有两种，但是这两种实验方法都有其不足，在实际操作中容易引起误导，因此，在实践中，我们要不断探索新的实验技巧和实验方法，找出其具体的实践应用。

1 铵盐的性质氨气与不同的酸作用可得到各种相应的盐，这种盐成为铵盐。

如氨气和盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、碳酸相作用时可得到不同的铵盐，铵盐的性质皆为晶体，均是易溶于水的盐，在受热条件下均能分解，形成氨气和相应的酸，常伴有吸热现象。

受热时，氯化铵分解生成氨和氯化氢，冷却时它们又重新生成氯化铵。

由于形成铵盐的酸的特性不同，铵盐分解的规律也不同，热分解情况与对应的酸有关，铵盐分解反应的通式为NH4X=NH3+HX，在水溶液中水解呈弱酸性，一般非氧化性酸的铵盐热分解产物为NH3与对应酸，如NH4Cl，NH4Br，（NH4）3PO4等。

氧化性酸的铵盐热分解比较复杂，产物有N2或其氧化物出现，强酸铵盐与弱酸铵盐相比，弱酸铵盐的稳定性差，如（NH4）2CO3在常温就缓慢分解成NH3、CO2和水蒸气而损失。

铵盐分解的实质是铵离子给出质子（即H+）的过程。

一般来讲对应的酸根离子结合质子的能力越强，则对应的铵盐越容易分解。

例如卤化铵的热稳定性NH4F2 铵盐分解的实验要点化学是一门以实验为基础的科学，在化学课的学习中，实验是其中一部分，在化学中，不但要学好方程式，打好理论基础，同时也要学好相应的实验，通过实验更好的了解理论知识，掌握知识要点。

2.1 传统的铵盐分解实验一是最常用的实验方法：传统的铵盐检验时通常可以将铵盐溶解于水中，然后向其中加入强碱溶液，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体的性质，若试纸变蓝色，则表明有氨气产生，对应的盐中含有铵盐。

氧化镁-氯化铵-水体系中氧化镁蒸氨机理-暨南大学环境学院

2014年12月 The Chinese Journal of Process Engineering Dec. 2014收稿日期：2014−09−29，修回日期：2014−11−11基金项目：广东省科技项目资助(编号：2013B031500001)；广东省院重大科技项目资助(编号：2012B090400023)作者简介：刘海豪(1989−)，男，广东省广州市人，硕士研究生，环境科学专业；李明玉，通讯联系人，E-mail: limingyu2000@.氧化镁−氯化铵−水体系中氧化镁蒸氨机理刘海豪，李明玉，贾光林(暨南大学环境学院，广东广州 510632)摘要：研究了MgO −NH 4Cl −H 2O 体系中MgO 蒸氨机理，考察了蒸氨效率与蒸氨时间的关系，用XRD 分析了蒸氨过程体系中的固相组分，研究了MgO 的水化及其作用，探讨了MgO 蒸氨机理. 结果表明，MgO 于蒸氨30 min 内完全水化为Mg(OH)2；蒸氨机理可分为MgO 水化完全前和水化完全后两阶段，水化完全前，MgO 水化为体系提供了大量OH −，促进了蒸氨反应，此时OH −, MgO 与Mg(OH)2共同起蒸氨作用；水化完全后，主要是Mg(OH)2起蒸氨作用. 关键词：氯化铵；氧化镁；水化；蒸发；机理中图分类号：TQ110.3 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2014)06−0943−041 前言纯碱是一种重要的基础化工原料，在我国主要依靠联碱法生产. 该法生产纯碱的同时副产大量NH 4Cl ，占我国NH 4Cl 总产量90%以上[1]. 现阶段，95%以上NH 4Cl 用作氮肥[2]，引发了较严重的环境问题，如氨氮富营养化和氯离子对土壤、作物及地下构筑物的危害等[3]. 加上有机肥等新型肥料的竞争，近年来NH 4Cl 氮肥销路越来越差，严重制约了纯碱工业发展. 为此，人们提出将NH 4Cl 分别转化为附加值更高的HCl 和NH 3:NH 4Cl 中加入某酸性(或碱性)物质，在较低温度下使HCl(或NH 3)先释放，再升高温度使NH 3(或HCl)释放出来，并再生该酸性(或碱性)物质[4].MgO 湿法分解NH 4Cl 是在该思路指导下产生的一种转化技术，因其具有工艺简单、NH 4Cl 不易挥发、转化率高等优点而备受关注[5,6]. 该技术包含MgO 蒸氨与MgCl 2煅烧产HCl 两部分. 后者在机理及工艺方面的研究已较深入[7−9]，而前者少见报道，尤其是MgO 蒸氨的机理未见研究，导致MgO 蒸氨工艺缺乏理论基础. 王旭东等[4]、翟广伟等[5]将MgO 蒸氨机理简单描述为MgO (s)+2NH 4Cl (aq)→2NH 3(g)↑+H 2O (l)+MgCl 2(aq)，但实际上MgO 在水中易水化为Mg(OH)2[10]，在氯离子同时存在的情况下还可能生成碱式氯化镁[11,12]. 可见，在MgO −NH 4Cl −H 2O体系中可能存在MgO, Mg(OH)2和碱式氯化镁共存蒸氨作用，其实际蒸氨机理应更复杂.本工作针对MgO −NH 4Cl −H 2O 蒸氨体系，考察了蒸氨效率与蒸氨时间的关系，通过研究蒸氨过程体系中固相组分、MgO 水化及其作用，探讨了MgO 蒸氨机理，以期为MgO 蒸氨工艺提供理论指导，为相关研究和应用提供参考.2 实验2.1 材料与试剂MgO, Mg(OH)2及NH 4Cl 均为分析纯(天津市大茂化学试剂厂)，其他试剂均为分析纯. 2.2 实验装置蒸氨实验装置如图1所示，主要包括空气泵、气体流量计及作为主体设备的SZCL-2型可控温式磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限公司)，其余为四口烧瓶、冷凝管、量筒等玻璃仪器.1. Air pump2. Gas flowmeter3. Temperature magnetic stirrer4. Temperature probe5. Flask6. Condenser7. Absorption bottle图1 蒸氨实验装置示意图Fig.1 Schematic diagram of experimental apparatus2.3 实验方法 2.3.1 蒸氨实验将H 2O 和MgO 按一定摩尔比混均，注入四口烧瓶中，在搅拌下加入定量NH 4Cl 固体，设定温度和搅拌速度并开始计时. 蒸氨体系温度约为105∼120℃. 以空气为载气，将四口烧瓶中产生的氨气带出，并用稀硫酸溶液进行吸收.2.3.2 分析方法及数据处理(1)氨气收率测定采用酸碱滴定法测定硫酸吸收液的实时浓度. 按下式计算氨气收率：002()53.5100%,t t V C V C m−×=×氨气收率 (1)式中，V 0, V t 为蒸氨前和蒸氨至t 时刻溶液体积(L)，C 0, C t 为蒸氨前和蒸氨至t 时刻溶液浓度(mol/L)，m 为NH 4Cl 投加量(g).(2)MgO 蒸氨体系中固相组分分析在MgO 蒸氨过程中，定时从四口烧瓶中取样并立即抽滤，用无水乙醇洗涤至滤液遇硝酸银溶液而不产生沉淀为止，以洗去水溶性杂质及水；滤饼于80℃烘干后用XD-2型X 射线衍射仪(XRD ，北京普析通用仪器有限责任公司)进行分析. 参数设置为：Cu 靶，电压36 kV ，电流20 mA ，扫描速度8o /min ，步进0.01o /min ，扫描范围10o ∼80o .(3)MgO 水化率测定MgO 在水中可转化为Mg(OH)2，转化程度用水化率表示. 测定方法[10]如下：将水化后的混合物抽滤，滤饼用无水乙醇洗去附着水后，置于80℃烘箱中干燥至恒重；恒重后的滤饼于500℃下煅烧2.0 h. 根据煅烧前后质量差计算MgO 的水化率：12240()100%,18m m m −=×水化率 (2)式中，m 1, m 2分别为样品煅烧前、后的质量(g).3 结果与讨论3.1 MgO 蒸氨过程按MgO:NH 4Cl:H 2O =0.65:1:8.3(摩尔比)进行蒸氨实验，该体系氨气收率与蒸氨时间之间的关系如图2所示. 由图可见，MgO 蒸氨前期反应速率较大，30 min 时氨气收率接近50%，60 min 时氨气收率已达74%，随后反应速率开始明显减小，氨气收率与反应时间的关系曲线增长趋缓，蒸氨60∼300 min 氨气收率仅增加20%. 这与图2 氨气收率随时间的变化Fig.2 Variation of yield of ammonia with reaction time龙建银等[13]研究重碱过滤母液与MgO 反应蒸氨结果一致，可见MgO 蒸氨60 min 后效率很低. 3.2 蒸氨体系中固相组分为了确定在MgO 蒸氨体系中MgO 是否转化为Mg(OH)2和碱式氯化镁，根据MgO, Mg(OH)2和碱式氯化镁均微溶于水的性质[14,15]，本实验将体系中的固相分离后对其进行XRD 分析. 为避免体系中水溶性物质对XRD 分析造成干扰，根据三者均难溶于乙醇的特性[16,17]预先用无水乙醇洗涤固相样品. 在蒸氨进行到0.5, 1.0, 2.0, 3.0和4.0 h 时，分离所得固相样品的X 射线衍射谱见图 3. 由图可知，Mg(OH)2的衍射峰显著，未出现MgO 、碱式氯化镁等峰. 这说明蒸氨时间大于0.5 h 后，MgO 均已水化为Mg(OH)2，未发现生成碱式氯化镁.图3 不同蒸氨时间下固相组分X 射线衍射谱 Fig.3 XRD patterns of solid-phase components indifferent reaction times3.3 蒸氨体系中MgO 的水化MgO 水化完全后，MgO 蒸氨体系即完全转变为Mg(OH)2蒸氨体系，为了确定该转变的时间点，图4给出了蒸氨体系中MgO 水化率随蒸氨反应时间的变化. 可见蒸氨初期MgO 水化速率很大，蒸氨15 min 后水化图4 蒸氨体系中MgO 水化率随时间的变化Fig.4 Variation of hydration rate of MgO in ammoniadistillation system with time306090120150180210240270300102030405060708090100 Y i e l d o f N H 3 (%)Time (min)1020304050607080Time (h)AA AAAAMgO:NH 4Cl:H 2O=0.65:1:8.3(molar ratio),gas flow 150 mL/minA. Mg(OH)24.03.02.01.0I n t e n s i t y (a .u .)2θ (o)0.5A030609012015018020406080100 Time (min)H y d r a t i o r a t e o f M g O (%)第6期刘海豪等：氧化镁−氯化铵−水体系中氧化镁蒸氨机理 945率已达70%，30 min 时增至99%，说明此时MgO 均已转化为Mg(OH)2. 进一步印证了上述XRD 分析结果. 3.4 MgO 水化在蒸氨体系中的作用MgO 水化为Mg(OH)2的过程中发生如下反应[18]：MgO (s)+H 2O →Mg(OH)+(surface)+OH −(aq), (3) Mg(OH)+(surface)+OH −(aq)→MgOH +⋅OH −(surface), (4)MgOH +⋅OH −(surface)→Mg 2+(aq)+2OH −(aq), (5)Mg 2+(aq)+2OH −(aq)→Mg(OH)2(s),(6)即式(3)和(5)产生OH −. 根据化学平衡原理，水化完全前，混合液中OH −浓度应高于水化完全后，水化完全后仅Mg(OH)2溶解产生OH −. 如果确实如此，则在蒸氨体系中，MgO 水化显然有利于蒸氨反应进行.为确定水化完全前MgO 混合液中OH −浓度是否高于水化完全后，进行以下实验：在带冷凝管的烧瓶中注入定量水并加热至100℃，于搅拌下分别加入等摩尔MgO 和Mg(OH)2，Mg(OH)2代表MgO 水化完全后的情况. 取样后立即抽滤分离，滤饼用无水乙醇洗涤后测定MgO 水化率，结果见图5. 可见MgO 在100℃水中搅拌60 min 后水化率为77%，表明此时尚未水化完全.图5 MgO 水化率随时间的变化Fig.5 Variation of hydration rate of MgO in water with time滤液冷却至常温后测定pH 值，结果见图6. 可见在60 min 内，MgO 悬浊液中OH −浓度显著高于Mg(OH)2悬浊液，两者pH 值之差达两个单位，即MgO 的OH −浓度约为Mg(OH)2的100倍. 说明在MgO 水化完全前悬浊液确实产生了远多于其在水化完全后产生的OH −.图7为MgO 与Mg(OH)2蒸氨效率的对比，以实际体现MgO 水化在蒸氨体系中的作用. 由图可见，MgO 与Mg(OH)2蒸氨效率的差异主要体现在蒸氨30 min 内，在此阶段MgO 的蒸氨效率明显高于Mg(OH)2，氨气收率差值最大可达14%；随后该差值逐渐减小，蒸氨60 min 时已降至5.5%，两体系的蒸氨效率几乎没有差别.这与上述实验结果相符，即对于MgO 蒸氨体系，由于MgO 水化产生了远多于Mg(OH)2蒸氨体系中因Mg(OH)2溶解产生的OH −，从而促进了蒸氨反应，提高了蒸氨效率；而水化完全后，该体系由于MgO 已全部转化为Mg(OH)2，与Mg(OH)2蒸氨体系没有差别，随着水化完全前产生的OH −被快速消耗，其与Mg(OH)2蒸氨体系的蒸氨效率差异逐渐缩小，直至几乎无区别.图6 MgO 和Mg(OH)2悬浊液滤液pH 值对比Fig.6 Comparison of pH value of filtrate betweenMgO and Mg(OH)2 solutions图7 MgO 与Mg(OH)2蒸氨效率对比Fig.7 Comparison of the ammonia distillation efficiencybetween MgO and Mg(OH)2综合本节实验结果，本工作认为MgO 水化在MgO 蒸氨体系中产生了大量OH −，有力地促进了蒸氨反应. 3.5 MgO 蒸氨机理王旭东等[4]、翟广伟等[5]对MgO 蒸氨机理进行了简单描述，但未考虑MgO 在蒸氨体系中的水化情况及其作用. 本工作通过一系列实验及相关讨论，对MgO − NH 4Cl −H 2O 体系中MgO 蒸氨机理进行了较为深入的研究，提出其分为MgO 水化完全前和水化完全后两阶段：(1)在MgO 水化完全前，其在蒸氨体系中快速水化为Mg(OH)2，其水化过程反应如式(3)∼(6)所示. 在该阶段式(3)和(5)产生大量OH −，促进了蒸氨反应进行. 此时102030405060607080Time (min)H y d r a t i o n r a t e o f M g O (%)1020304050602468101214[MgO/Mg(OH)2]:H 2O=0.65:8.3 (molar ratio),temperature 100℃MgO Mg(OH)2Time (min)p H v a l u e o f f i l t r a t e 03060901201501802102400102030405060708090Y i e l d o f N H 3 (%)Time (min)946 过程工程学报第14卷OH−, MgO与Mg(OH)2共同起蒸氨作用，其反应如下：OH−(aq)+NH4+(aq)→NH3(g)↑+H2O(l),(7) Mg(OH)2(s)+2NH4+(aq)→2NH3(g)↑+H2O(l)+Mg2+(aq),(8)MgO(s)+2NH4+(aq)→2NH3(g)↑+H2O(l)+Mg2+(aq).(9)(2)在MgO水化完全后，MgO蒸氨体系完全转变为Mg(OH)2蒸氨体系，该阶段的蒸氨反应如下：Mg(OH)2(s)U Mg2+(aq)+2OH−(aq),(10)OH−(aq)+NH4+(aq)→NH3(g)↑+H2O(l),(11) Mg(OH)2(s)+2NH4+(aq)→2NH3(g)↑+H2O(l)+Mg2+(aq).(12)由于Mg(OH)2溶解度小，因此，在该阶段式(10)和(11)不显著，式(12)起主要的蒸氨作用.在MgO−NH4Cl−H2O蒸氨体系中，由于MgO的水化作用，在水化完全前，混合液中OH−浓度较高，促进了蒸氨反应进行；水化完全后，前阶段产生的OH−被快速消耗，此后混合液中的OH−仅来源于Mg(OH)2的缓慢溶解，其浓度远小于水化完全前，使混合液pH值显著降低，影响了氨气的产生与释放. 这可能导致该体系在蒸氨60 min后氨气收率增长缓慢.4 结论研究了MgO蒸氨体系中固相组分、MgO水化及其作用，探讨了MgO−NH4Cl−H2O体系中MgO蒸氨机理，得出以下结论：(1)在蒸氨体系中，MgO于蒸氨30 min内即完全水化为Mg(OH)2，未生成碱式氯化镁；其蒸氨机理可分为MgO水化完全前和水化完全后两阶段.(2)MgO水化完全前，体系中OH−浓度较高. 在100℃水中水化时，其产量约为水化完全后产物Mg(OH)2溶解产生OH−的100倍.(3)在MgO蒸氨体系中，MgO水化促进了蒸氨反应. 对于MgO和Mg(OH)2两种蒸氨体系，在MgO水化完全前，MgO的氨气收率明显高于Mg(OH)2，当[MgO/Mg(OH)2]:NH4Cl:H2O=0.65:1:8.3(摩尔比)时，二者氨气收率差值最大达14%.参考文献：[1] 刘润静，赵晓凤. 氯化铵固相分解法生产氨新工艺的研究 [J]. 纯碱工业, 2012, (3): 3−5.[2] 孙明帅，王富民，蔡旺锋，等. 氯化铵应用研究进展 [J]. 化工进展, 2014, 33(4): 999−1005.[3] 穆大刚. 化肥工业高浓度氯化铵废水的处理技术研究 [D]. 青岛：中国海洋大学, 2004. 2−4.[4] 王旭东，吴敏. 氯化铵转化与资源综合利用 [J]. 化工生产与技术,2008, 15(1): 41−43, 68.[5] 翟广伟，韩明汉，梁耀彰，等. 氯化铵分解制氨气和氯化氢工艺 [J].过程工程学报, 2009, 9(1): 59−62.[6] 李渝生. 分解氯化铵的新方法 [P]. 中国专利：108709,1986−09−03.[7] 黄小芳，吴玉龙，杨明德，等. 水氯镁石的热解机理及动力学 [J].过程工程学报, 2006, 6(5): 729−733.[8] 都永生，孙庆国，火焱，等. 氯化镁喷雾热解制备氧化镁的研究 [J].无机盐工业, 2013, 45(4): 13−14, 25.[9] 彭浩，黄琼珠，路贵民，等. 水氯镁石煅烧制备活性氧化镁研究 [J].盐业与化工, 2010, 39(6): 7−11.[10] 冯刚，孙庆国. 水合氯化镁焙烧得到的氧化镁的水化研究 [J]. 无机盐工业, 2008, 40(4): 15−18.[11] 陈雪刚，吕双双，夏枚生，等. 碱式氯化镁晶须的制备与应用进展 [J]. 材料导报, 2009, 23(4): 52−55.[12] 邓德华，张传镁. 氯氧镁水泥水化物形成反应历程 [J]. 华南建设学院西院学报, 1996, 4(2): 22−29.[13] 龙建银，张玉红，林珊，等. 氧化镁蒸氨的试验研究 [J]. 中氮肥,2010, (6): 61−63.[14] 尼科里斯基 B Π. 苏联化学手册，第2册 [M]. 陶坤. 北京：科学出版社, 1958. 156−157.[15] 闫平科，刘江，高玉娟，等. 碱式氯化镁晶须制备及应用研究进展 [J]. 中国非金属矿工业导刊, 2010, (4): 19−20, 29.[16] Kashani-Nejad S, Harris R. 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The hydration of MgO provides much OH− to promote the ammonia distillation reaction in the first stage, with OH−, MgO and Mg(OH)2 participating in ammonia distillation together. After the hydration is completed, Mg(OH)2 plays the main role in ammonia distillation reaction in the second stage.Key words:NH4Cl; MgO; hydration; distillation; mechanism。

氯化铵分解实验的创新

氯化铵分解实验的创新对于氯化铵的分解实验，我设计的实验方法，创新使用了中间封闭的大试管这种仪器，使氯化氢和氨气同时从试管两端排出，同时分别检验，且装置简单，构思巧妙。

革新了吸收分离手段，使氯化铵分解生成的氯化氢和氨气，在排出的最短时间内，就被吸收分离。

采用了无机有机分层检验观察的新方法，既观察到了氯化氢和氨气的气泡，又检验出了氯化氢和氨气，还吸收了有毒的尾气。

不但克服了实验的难点，还使实验具有多种功能；能分离出生成的氯化氢和氨气；能观察到无色的氯化氢和氨气的气泡；能检验出氯化氢和氨气。

弥补了高中化学教科书之不足。

1 实验原理NH 4C1ΔHC1↑+NH 3↑2 实验装置图3 实验创意氯化铵分解实验的难点，是生成的氯化氢和氨气，又极易化合成氯化铵，不容易观察到生成的氯化氢和氨气，更不容易将生成的氯化氢和氨气分离出来。

用高中化学教科书第二册第12页演示氯化铵分解的实验方法，根本观察不到实验的分解过程和分解产物。

演示出的氯化铵分解的实验现象，与碘的升华现象倒很相似。

要说明氯化铵的分解原理，必须靠教师的解释，有时还要写上氯化铵的分解和化合的2个化学方程式，学生才能明白。

历年(各种版本)的化学教科书，都没能解决这个问题。

一些报刊上刊登的改进方法，也不令人满意。

笔者设计的氯化铵分解实验，具有多种功能：能分离出生成的氯化氢和氨气；能观察到无色的氯化氢和氨气的气泡；能用化学方法检验生成的氯化氢和氨气。

不但能直观地从本质上演示出氯化铵的分解过程，还能演示出将生成的氯化氢和氨气再化合生成氯化铵的过程，弥补了高中化学教科书之不足。

也比以前一些报刊上刊登的改进方法，更科学，更进步。

笔者设想，加热时，让氯化氢和氨气分别从试管两端飘逸出来。

加入某种试剂，一端只吸收氨气，放出氯化氢。

将放出的氯化氢通入滴有石蕊的蒸馏水中，使石蕊从浅紫色逐渐变成红色。

另一端只吸收氯化氢，放出氨气。

将放出的氨气通入滴有酚酞的蒸馏水中，使酚酞从无色逐渐变成红色。

固固加热制备氨气注意事项

固固加热制备氨气注意事项固固加热制备氨气是一种常用的制备氨气的方法。

这种方法的基本原理是通过氨基化反应，将氨气从氨的衍生物中释放出来。

这种方法的关键是控制反应条件和注意安全事项。

首先，固固加热制备氨气的反应条件需要严格控制。

反应温度是制备氨气的关键因素之一。

通常情况下，反应温度需要在500-800摄氏度之间，过高或过低都会影响反应速率和产氨气的效率。

此外，反应压力也需要适当控制，一般在几个大气压力下进行反应。

反应物的相对比例也是需要注意的因素，完全转化反应物为产物，需要控制好摩尔比例。

其次，关于安全方面的注意事项。

由于固固加热制备氨气的反应条件较为苛刻，所以在操作过程中需要特别注意安全事项。

首先，操作人员要戴好防护设备，包括防护镜、防护服和手套等，以确保自身安全。

其次，反应装置需要具备良好的密封性能和稳定性，以避免氨气泄露引发事故。

在操作过程中需要定期检查反应装置的密封性能，并及时修复或更换损坏的部件。

此外，由于氨气具有刺激性气味和腐蚀性，操作人员要注意避免接触氨气，避免直接吸入氨气或其蒸气。

另外，在固固加热制备氨气的过程中，还需注意以下几点。

首先，反应装置需要具备良好的排气系统，以将产生的氨气快速排出，避免气体积聚引发安全隐患。

其次，反应过程中需要对温度和压力进行实时监测，及时调整反应条件以保证反应的顺利进行。

此外，需要注意反应物和产物的储存和处置问题，以免对环境造成污染。

最后，固固加热制备氨气的反应装置需要进行定期的维护和清洗。

反应装置使用一段时间后会产生反应残留物和物质沉积，需要及时清除，以维护反应装置的正常运行。

同时，需要定期对反应装置进行检修和保养，确保各个部件的性能良好，确保反应的稳定进行。

总结起来，固固加热制备氨气的注意事项包括控制好反应条件、注意安全事项、定期维护和清洗反应装置等。

遵守这些注意事项可以有效降低操作风险，保证制备氨气的效率和安全性。

氯化铵的生产工艺

氯化铵的生产工艺
氯化铵是一种常用的化肥和工业原料，其生产工艺可以分为两个主要步骤：制备氨气和反应生成氯化铵。

一、制备氨气：
1. 氨气由氮气和氢气在合适的催化剂存在下反应生成，催化剂常用铁锌催化剂。

例如，氮气和氢气按1:3的比例通过加热后
与催化剂反应，在适当的温度和压力下生成氨气。

N2 + 3H2 → 2NH3
二、反应生成氯化铵：
1. 氨气与氯气按1:1的比例反应生成氯化铵，反应条件为高温
和高压。

例如，在400-450℃的温度下，100多个大气压的压
力下，氨气与氯气反应生成氯化铵。

NH3 + HCl → NH4Cl
2. 反应结束后，将反应物冷却并收集生成的氯化铵。

此时的氯化铵为固体状态，可以通过过滤、离心等方法进行分离和提纯。

总结：
氯化铵的生产工艺主要包括制备氨气和氨气与氯气反应生成氯化铵两个步骤。

制备氨气需要氮气和氢气在适当的温度和压力下在催化剂的存在下反应生成氨气。

氨气与氯气按1:1的比例
反应生成氯化铵，反应条件为高温和高压。

最后，通过冷却、过滤、离心等方法对生成的氯化铵进行分离和提纯。

固固加热型制备氨气注意事项

固固加热型制备氨气注意事项
我们都知道实验室制取氨气是固体和固体反应加热条件下制取气体，实验原理是氯化铵和氢氧化钙在加热的情况下反应产生氯化钙、氨气和水，那么详细的注意事项你清楚吗？下面给大家介绍下固固加热型制备氨气注意事项：
1、应采用制取氧气的发生装置。

2、一般用氢氧化钙，而不用NaOH，因NaOH碱性太强，对大试管腐蚀比氢氧化钙强，减少不必要的伤害。

3、选用氢氧化钙时要检验消石灰是否变质，因经过长期存放后消石灰部分变成碳酸钙，最好用新制的消石灰，这样比较容易反应。

4、氯化铵与氢氧化钙质量比5：8为宜，如用硫酸铵代替氯化铵,则质量比为1：1，消石灰过量，以防止生成氨合物。

5、试管口（盛固体药品的试管）要略向下倾斜。

6、固体药品要平铺试管底部。

7、导出氨气的导管要短，收集氨气的导管要长，伸入试管底部。

8、为使氨气收集更多，防止空气中的水蒸汽进入，收集氨气的试管在试管口防一块，但不能堵死。

用向下排气法取气法收集。

因氨气极易溶于水，比空气轻。

9、酒精灯加热用外焰，先均匀加热，后对固体加热。

干燥氨气用碱石灰，不能用浓硫酸和氯化钙干燥氨气。

氨气实验室制法的研究与改进

氨气实验室制法的研究与改进吐逊阿衣·艾买提（一）氨气的实验室制取方法一1、实验仪器和药品仪器:铁架台、铁夹、酒精灯、木砖、试管、试管塞、三通管、橡胶管、止水夹、橡皮筋、玻璃导管、集气瓶、双孔橡皮塞、药匙、火柴。

药品:氯化铵、消石灰、红色石蕊试纸、蒸馏水。

2、实验装置图（如图1）图1A.用于加热反应物B.用于收集氨气C.用于检满D.用于吸收多余的氨气E.用于防止倒吸a.氯化铵和消石灰混合物b.润湿的红色石蕊试纸①,②,③,④均为止水夹3、实验操作步骤（1）按图装好仪器，打开①、②、③、④，在D中装入水或稀硫酸，E中装入水。

（2）检查气密性:用酒精灯稍微加热试管A，若D中有气泡产生，则已密封好。

（3）用橡皮筋装好润湿的红色石蕊试纸b。

（4）取下A装入氯化铵和消石灰盖上试管塞将药品混匀,按图连接好A。

（5）关闭①。

（6）预热试管A,加热试管底部。

（7）检满:若试纸b变蓝,则B中已充满了氨气。

（8）依次打开①,关闭②、③、④。

（9）熄灭酒精灯。

（10）倒置试管B,取出双孔试管塞换上无孔试管塞。

即试管B中装满氨气。

4、注意事项（1）一定要先检查气密性。

（2）一定要依次打开①,关闭②、③、④,才能保证不外泄氨气和试管B中充满氨气。

（3）试管B一定要干燥,且收集满后取下时,一定要先将试管B倒置,才能确保收集的氨气不外泄。

（4）氯化铵与消石灰的质量比稍小于5∶8较好,过量的消石灰,可起到除杂和干燥的作用,这样能得到较纯的氨气。

（二）氨气的实验室制取方法二1、实验原理氧化钙是碱性氧化物,加热条件下可与氯化铵反应产生氨气,同时又是良好的干燥剂,可及时吸收反应中产生的水而放出大量的热,有利于氨气的生成。

有关反应如下:2NH4Cl+CaO △ CaCl2+2NH3↑+H2O (1)CaO+H2O = Ca(OH)2(2)2NH4Cl+Ca(OH)2△ CaCl2+2NH3↑+2H2O (3)2、实验用品及装置图（图2）大试管(30 mm×200 mm)、酒精灯、铁架台、铝制烧瓶夹、双顶丝、圆底烧瓶(1000 mL)、烧杯(500 mL)、调节夹、三通管、玻璃管、玻璃导管、尖嘴玻璃管、乳胶管、橡胶塞。