背景及概述[1]
氯化铵为无色等轴系结晶,易吸潮结块。氯化铵溶于水呈弱酸性,加热时酸性增强,对金属有强烈的腐蚀作用。中国纯碱工业广泛采用侯氏制碱法(联碱法)生产氯化铵,氯化铵分农业用和工业用两种规格,农业用氯化铵含量大于96%,工业用氯化铵含量大于99%。中国焦化厂应用联碱法原理,以焦炉煤气净化的产品浓氨水为原料生产氯化铵,纯度达到97%,氯化铵用于水稻施肥,其肥效优于硫酸铵。农业用氯化铵溶解于水后再结晶可达工业用氯化铵规格,可用于电镀、电池、金属焊接、印染、印刷和医药等行业。
应用[2-4]
1. 医药:能刺激胃黏膜,反射性地兴奋呼吸道腺体,促使支气管腺体分泌增加,使痰液变稀,易于咳出,而呈现祛痰作用。适用于急、慢性支气管炎和肺部感染的动物,痰黏稠而不易咳出的病例,并有利尿和尿液酸化作用,可加强利尿作用。内服:一次量,猪1~2克,羊2~5克,牛10~25克,马8~15克,狗0.2~1克。猫,每公斤体重20毫克,每日2~3次。注意事项如下:1)本品不能与磺胺类药物配伍,因本品能使尿液变酸性,而磺胺类药物在酸性尿液中溶解度降低,容易析出结晶。2)大量氯化铵被机体吸收后,能使血液变酸性,对具有败血症状的病畜禁用。3)本品遇碱或重金属盐类即分解,故禁忌配伍应用。4)严重肝、肾功能减退,胃溃疡病畜忌用。
2. 食品:用作食品膨松剂(与碳酸氢钠一起使用)及制太妃糖、酵母营养料、面团调节剂.氯化铵在食品方面的应用近年来越来越受到重视,需求量也呈稳定增长的趋势。氯化铵作为面团调节剂一般都和碳酸氢钠混合使用,用量约为碳酸氢钠的25%,加入维生素C与氯化铵混合物可使面团具有良好的弹性、延伸性和机械加工性,从而使面包具有良好的体积、色泽、香味和弹性。由于食用过多的氯化钠明显对身体有害,系列研究表明长期食盐过量,不仅引发和加重高血压,还引发肾脏疾病、加重糖尿病病情、可加剧哮喘、极易发生骨质疏松甚至骨折以及易引发胃消化系统等诸多慢性疾病。在西方发达社会逐步使用氯化铵、氯化钾及部分水解蛋白及植物多肽等混合物替代食盐,使之成为一种营养功能型调味品,广泛应用于面包、饼干当中。并且很多国家和地方将氯化铵与甘草熬成一种调味剂(黑色晶体形状)用于各类食品中(如用在芬兰的红烧鸡肉,瑞典的拉客饭,荷兰的左特面条,丹麦的血制品佳肴等等),还有在伏特加酒中加氯化铵作调味剂。
3. 其他:用于干电池、焊料、印染、鞣革、医药(利尿剂,祛痰剂、含漱剂)、电镀(镀锡及镀锌);化肥(不宜用于忌氯作物,如甘薯、烟草、甜菜)。
制备[3]
一种多级(三级)闪蒸降温连续结晶生产高纯度氯化铵的方法,依次进行如下步骤:
1)、将7500公斤重量含量(纯度)为96.5%氯化铵(属于离子交换法生产碳酸钾的副产品)投入9000L自来水中并加热至100~105℃,得100~105℃温度下的氯化铵饱和溶液Ⅰ;
2)、于100~105℃温度下,将步骤1所得的全部的氯化铵溶液Ⅰ(约15000L)通过孔径为5微米的具有保温性能的保安过滤器进行过滤(目的是为了除去不溶性物质),得氯化铵溶液Ⅱ(经检测,悬浮物小于0.5mg/l,氯化铵浓度约为43.2%,氯化钾浓度为1.36%,Ca2+:0.0012%,Mg2+:0.0011%,Fe≤0.0005%,重金属≤0.0005%)。备注上述%均为重量%。
3)、将温度为100~105℃的氯化铵溶液Ⅱ通过送料泵以每小时15m3的流量输送至DTB型的Ⅰ效闪蒸结晶器进行闪蒸降温浓缩。Ⅰ效闪蒸结晶器选用DTB型结晶器,Ⅰ效闪蒸结晶器内物料的温度控制在76~80℃,真空度控制在-0.080Mpa~-0.086Mpa,循环流量为结晶器中氯化铵浆料(即Ⅰ效闪蒸结晶器料量)的1倍体积/小时;直至所得的氯化铵浆料Ⅰ中含有占氯化铵浆料Ⅰ总重4.5%的氯化铵晶体;
4)、氯化铵浆料Ⅰ通过浆液式强制循环泵输送到Ⅱ效闪蒸结晶器进行闪蒸浓缩降温;该Ⅱ效闪蒸结晶器选用DTB型结晶器;Ⅱ效闪蒸结晶器内物料温度控制在48~52℃,真空度控制在-0.094Mpa~-0.096Mpa;循环流量为结晶器中氯化铵浆料(Ⅱ效闪蒸结晶器料量)的1倍体积/小时;直至所得的氯化铵浆料Ⅱ中含有占氯化铵浆料Ⅱ总重10.6%的氯化铵晶体;
5)、氯化铵浆料Ⅱ通过浆液式强制循环泵输送到Ⅲ效闪蒸结晶器中进行闪蒸降温结晶,该Ⅲ效闪蒸结晶器选用DTB型结晶器;Ⅲ效闪蒸结晶器内物料温度控制在18~22℃,真空度控制在-0.098Mpa~-0.099Mpa,循环流量为结晶器中氯化铵浆料(Ⅲ效闪蒸结晶器料量)的1倍体积/小时;直至所得的氯化铵浆料Ⅲ中含有占氯化铵浆料Ⅲ总重16.8%的氯化铵晶体;备注说明:Ⅲ效闪蒸结晶器产生的二次蒸汽通过蒸汽喷射压缩泵抽凝,尾气经立管式冷凝凝器冷却后由水循环真空泵抽走;形成的蒸汽冷凝水可作为纯水返回锅炉或生产过程再利用;蒸汽喷射压缩泵采用来自于锅炉的生蒸汽作为动力来抽取二次蒸汽;由于Ⅲ效闪蒸结晶器的闪蒸温度过低,因此不再进行利用。
6)、氯化铵浆料Ⅲ通过离心分离(离心转速约为1200转/分钟,时间约为10分钟),得4140公斤含水量为2.8%的氯化铵湿品,温度为20℃的氯化铵母液Ⅰ共11m3。其中10%(11m3*10%=1.1m3)氯化铵母液Ⅰ被移出高纯度氯化铵生产线,作为生产农业用氯化铵的原料液(从而确保氯化铵母液Ⅰ中氯化钾含量小于2.0%)。
7)、将离心所得的4140公斤含水量为2.8%的氯化铵湿品通过振动流化床干燥(振动流化床干燥时的温度为125℃),过40目筛后得4015公斤高纯度氯化铵成品,该成品中氯化铵含量为99.8%,氯化钠含量为0.08%,硫酸根含量小于0.003%,钙镁均小于0.0001%,重金属和砷均小于1ppm,含水量为0.12%,平均粒径为0.9mm。
主要参考资料
[1] 中国冶金百科全书·炼焦化工
[2] 新全实用兽药手册
[3] CN201310590527.X多级闪蒸降温连续结晶生产高纯度氯化铵的方法
[4] 实用精细化工辞典