氧化镁为载体的氯化铵化学链分解联产纯碱和氯乙烯

【摘要】纯碱(Na2CO3)和氯乙烯(CH2CHCl)是两种应用广泛的大宗化工原料。两者生产过程均包括石灰石(CaCO3)煅烧单元：纯碱过程通过CaC03煅烧获得CO2原料气,生石灰(CaO)将氯化铵(NH4Cl)再生为循环氨(NH3)后则形成氯化钙废渣；乙炔法氯乙烯则通过煅烧CaCO3获取电石生产原料CaO,CO2作为废气排放。若将纯碱和氯乙烯两个过程整合,两者共用一套石灰石煅烧单元,CO2供纯碱生产,氧化钙供电石生产,可避免排放废渣和CO2。且纯碱过程副产的NH4Cl也可用作氯乙烯生产的氯源,从而省去高能耗的离子膜烧碱过程。纯碱和氯乙烯工艺集成的技术关键是NH4Cl的分解制NH3和氯化氢(HCl)。本文采用氧化镁(MgO)为载体,通过化学链循环方法将NH4Cl分解为NH3和HCl两种原料气,NH3返回制碱系统,HCl供给氯乙烯合成。在此基础上,本文还将纯碱与氯乙烯两大过程进行了工艺集成研究。本文首先采用HSCChemistry热力学软件计算分析了NH4Cl在MgO载体上逐步释放出NH3和HCl反应的热力学可行性,并考察了释氨反应(MgO吸收NH4Cl热解的HCl释放出NH3)和释氯反应(吸收HCl的载体热解释放出HCl)这两步反应合适的温度、水氨摩尔比等热力学条件。然后,在固定床反应装置中通过实验系统考察了释氨和释氯两个反应过程,获得了85～90%的NH3和HCl单程收率,评价了载体类型与反应条件的影响规律；并采用热重、X-射线衍射、比表面积测定、粒径分布等技术对MgO载体进行了表征,评价了不同MgO载体的活性,评价了MgO载体在多次循环再生后的吸附性能。结果表明,粉末状轻质MgO由于比表面积和孔容均较高而活性最高,在11次的循环利用后仍然具有较高的活性,且其颗粒粒径在循环使用后变化不大。最后,采用AspenPlus软件对纯碱-氯乙烯工艺集成进行了流程模拟和物料衡算,在能量集成方面提出了合理的利用方案,并最终提出纯碱-氯乙烯联产新工艺概念流程。
【作者】罗蓓尔；
【导师】成有为；李希；王丽军；
【作者基本信息】浙江大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】纯碱；氯乙烯；氧化镁；化学链循环；氯化铵；热力学；工艺集成；

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