氯化铵的反应及应用

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1、氯化铵的反应及应用2008年第4期邵玉昌:氯化铵的反应及应用3氯化铵的反应及应用邵玉昌(大连化工研究设计院,辽宁大连116023)摘要:氯化铵作为联碱生产的联产产品主要用于农业肥料,但作为一种化工原料通过化学反应制备其它产品是一更好的利用途径,本文对这些化学反应作一综述.关键词:氯化铵;反应;应用中图分类号:TQ114.13文献标识码:C文章编号:1005—8370(2008)04一O3—1O2007年,我国联碱企业共生产氯化铵7.3Mt,主要作为氮肥用于农业,特别是制备的复合肥深受欢迎.氯化铵在我国农业上应用已有4

2、0多年历史,已在10多种类型土壤和30多种作物试用,证明氯化铵对大多数农作物增产效果明显_】J.氯化铵除作肥料外,还可以利用其本身物理和化学性质直接应用,如:含47%或57%氯化铵水溶液可用于消防灭火_3-4J,2mol氯化铵与1mol三氧化锑复配后可用作聚乙烯阻燃剂_5J,利用其升华性质制备纳米二氧化钛和纳米金属粉体材料_6-7J,氯化铵能降低二茂铁分解温度,使其能在较低温度下碳原子直接自组装生成非晶态碳纳米管_8J,用作高性能,大功率和再充电的锰干电池电解液_9—11J,最新研究发现氯化铵可用于治疗人体肝脏组织坏

3、死【12J.通过化学反应途径将氯化铵转化成其它化合物,使其作为化工和冶金行业的原料,充分利用分子中的氮和氯元素是氯化铵利用的另一个重要方面,用化学方法利用氯化铵已有报道[.一,本文在此基础上对氯化铵的化学反应及应用作一综述.1热分解反应氯化铵加热后分解出氯化氢和氨两种气体,在N,环境下DSC测试表明180℃吸热峰,是氯化铵晶型由NaC1型转化为CsC1型吸热峰,230℃吸热峰是氯化铵热分解,没有氯化铵熔化峰,显微镜观察分解过程看到氯化铵晶体没有融化,只是体积不断缩小,说明氯化铵分解前并没有融化.通过热分解反应动力学的

4、研究得出热分解反应是在晶体表面进行,反应是一层一层地向内部收缩,反应速率仅与表面质点数有关,受一维相边界反应机理控制,热分解过程由三步完成,第一步是表面质点振动能增加过程;第二步是表面(氢离子和氯离子)反应过程;第三步是NH3和HC1从表面脱附过程.--N.H~--C1…H3…H'C1…NH3…HC1…一——∑一占一——一——一一∑——∑一+N+Hc反应活化能E=84.67I(J/m0l[.在空气环境下,DTA测试表明晶型转化吸热峰温度188oC,分解吸热峰温度295oC(起始196℃,终止310oC),DTG结果为

5、分解温度292oC(起始167oC,终止307oC)116].直接分离热分解产生的氯化氢和氨这两种气体是难以做到的,温度稍低这两种气体即反应生成氯化铵,从外表上看好象是升华过程.如何利用氯化铵分子中的氯化氢和氨是氯化铵应用的关键,报道纯碱工业较多的是采用先将其中一个反应掉,回收另一个的方法,如:与酸性化合物反应,使氨生成不挥发的铵盐,剩余单一氯化氢就方便收集了,然后再将得到的铵盐加热分解回收氨;或与碱性化合物反应形成不挥发的氯化物或盐酸盐,回收释放的氨气,然后加热生成的氯化物或盐酸盐得到氯化氢或将氯化氢再氧化得到氯气

6、.也有报道采用电化学的方法.2电化学反应制备氯气和氨气2.1直接电解2NH4C1——2NH3+H2+Cl2用25%40%的氯化铵溶液在2.5—3V的直流电源下进行电解,在阳极产生氯气,阴极产生氢气,这两种气体经干燥,压缩冷却得到液氯和液氢,电解完成后的电解液经加热于85—100oC蒸出氨,经冷却,气液分离,压缩冷却后得到液氨,生产1t液氯,较原传统的电解食盐水法省电10%一15%,并且单个电解槽生产能力提高10%一20%[n].2.2间接电解将氯化铵在高于330℃低于365oC范围内加热分解,产生的氨和氯化氢混合气体

7、与熔融的金属锡(或锌)接触,生成氢气和氯化锡(或氯化锌),回收氨气和氢气.F4C1+SnNH3+us2HN4C1+SnCl2+nNH3++氯化锡(或氯化锌)再用电解方法制成金属锡(或锌)和氯气,得到金属锡(或锌)再与氯化铵反应循环使用.整个过程只消耗氯化铵,得到氨气,氢气和氯气.电解在低熔点共熔混合物(NaC1一znch或NaC1一AlCh)中进行,电池电压1.5—1.9V,石墨作阳极【引eSnCl2——C12+Sn3化学氧化反应制备氯气和氨气3.1氧化镁一羟基氯化镁法早在1887年和1889年,LudwigMond

8、提出以气化的氯化铵为原料,通人装有粒状氧化镁床层反应器,氧化镁与氯化铵反应生成氯化镁和氨气,回收释放出的氨气后,通人空气将氯化镁氧化生成氧化镁和氯气的方法.第一步将在350oC气化的氯化铵通人到温度500—550oC,装有直径0.5英寸的球状氧化镁管式反应器中,球状氧化镁是由氧化镁与白土和生石灰(按100:75:6重量比)的混合物在氯化钾溶液中