半干法分解氯化铵的方法及反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氯化铵的分解方法，尤其涉及一种半干法分解氯化铵的方法，同 时，本发明还涉及该半干法分解氯化铵的反应器。
【背景技术】
[0002] 氨碱法是纯碱生产的主要方法，该过程在生产纯碱的同时，副产低浓度的氯化铵 溶液，目前一般采取向氯化铵溶液中加入石灰乳的方法，使氯化铵分解生成氯化钙和氨，然 后通过蒸氨工艺将氨蒸出，氨再返回纯碱系统，实现氨循环。但此法会产生大量的浓度约为 10%的氯化钙废液，造成了严重的环境污染和水资源浪费。生产纯碱的另一个工业方法是联 碱法，该方法通过冷析、盐析等过程将氯化铵从系统中以固体的形式产出，从而避免了蒸氨 废液带来的环境污染。固体氯化铵的主要用途是农用化肥，目前95%以上的氯化铵主要作 为化肥使用。由于氯化铵是含氯的酸性肥料，会造成瓜果类作物的甜度下降，口感不好，同 时长期使用氯化铵化肥会造成土壤板结，因此出现了氯化铵大量过剩，造成资源浪费。
[0003] 发明专利CN101941719A中公开了一种以固体氯化铵和固体石灰进行非水反应实 现氯化铵分解的新方法，其基本原理为：CaO+NH 4Cl==CaOHCl+NH3，该方法除分解生产氨以 夕卜，其固体产物为碱式氯化钙，而不是二水氯化钙，并且氧化钙消耗量大。
[0004] 发明专利CN102838132A中公开一种氯化铵分解生产氨和高浓度氯化钙的方法， 该发明有以下两点不足：1、反应物不能充分接触，完全反应所需的反应时间很长，反应速率 较低，很难实现工业化生产；2、水加入量大，使得生成的大部分氨气被水吸收，氨气回收率 低。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种经济环保的半干法分解氯化铵 的方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明的半干法分解氯化铵的方法，是将反应物粉体氧化钙与 氯化铵加入到反应器中，以雾状形式向反应物加压喷水，并在加热和强力搅拌状态下，使反 应物与水反应得到氯化钙液体，排出氨气后，氯化钙液体自然冷却结晶得到固体二水氯化 钙。
[0007] 在以氯化铵和氧化钙为反应物的体系中，通过雾状形式向反应物加压喷水，一方 面可以控制水的加入量较少，另一方面可以使加入的水与粉体氧化钙充分反应，防止局部 消化导致氧化钙被包裹问题的出现，局部氧化钙与水进行消化反应转化为氢氧化钙，然后 氢氧化钙与氯化铵反应，生成氯化钙和水，生成的水再与未反应的氧化钙、氯化铵继续反 应，实现了水的循环利用，节约了水资源，最终得到氯化钙液体和氨气，产生的氨气及时从 排气口回收，由于加水量较少，氯化钙液体浓度较高，高浓度氯化钙液体经自然冷却得到固 体二水氯化钙。其反应原理为： CaO-+Η ,O^Ca(OH)l Ca(OH)z + 2Xh\C! ^CaCI1 ^2HzO + 2XH-:Λ 半干法反应过程中物料粘度大，传质速率慢，为了防止未反应原料间和原料与产品之 间包裹，该反应需在加热和强力搅拌状态下进行，物料在强力搅拌下得到充分的剪切，避免 了包裹和团聚现象，加快反应速率，保证反应顺利进行。
[0008] 作为对上述方式的限定，所述粉体氧化钙与水的摩尔比为1. 0:1. 0?1. 5,粉体氧 化钙与氯化铵的摩尔比为1. 0:1. 5?2. 0。
[0009] 作为对上述方式的进一步优化，所述粉体氧化钙与水的摩尔比为1. 0:1. 0~1. 3,粉 体氧化钙与氯化铵的摩尔比为1. 〇: 1. 9?2. 0。
[0010] 为了使氧化钙能够充分反应生成氢氧化钙，得到高浓度的氯化钙溶液，限定加入 水的量，水量过少会生成副产物一水氯化钙和羟基氯化钙，水量过多会生成副产物四水氯 化钙，影响反应产物的纯度；为了使氯化铵完全分解，限定氧化钙过量，以提高产品固体二 水氯化钙的质量。
[0011] 作为对上述方式的限定，所述反应器内反应温度为80°C~20(TC，反应时间为 10?30min。
[0012] 作为对上述方式的进一步优化，所述反应器内反应温度为l〇〇°C ~130°C，反应时 间为 20~30min。
[0013] 提高反应温度能够使氨气快速解吸，但温度过高水蒸气蒸发量增大，导致加入的 水不能完全与氧化钙反应，增加能耗和水量；温度过低，氨气的解吸速度变慢，导致氯化铵 分解完全需要的时间变长；因此结合考虑能耗和反应时间，限定最佳的反应温度和反应时 间，既能保证氯化铵完全分解又能得到符合工业化生产要求的产品。
[0014] 作为对上述方式的限定，所述的氯化钙液体浓度不低于75. 5%。
[0015] 在本发明的反应器中进行的半干法分解氯化铵反应，由于反应水量的减少，使得 产物氯化钙溶液浓度达到75. 5%以上，利用冷却结晶的原理，高浓度氯化钙被冷却后直接 生成固体二水氯化钙产品。
[0016] 同时，本发明还提供了一种用于半干法分解氯化铵的反应器，该反应器具有带有 加热装置的外筒体，设置在外筒体内的双螺杆搅拌装置，以及设置在外筒体内的排气口，在 外筒体内设有能将水以雾状形式加压喷出的喷淋加水管。
[0017] 用于半干法分解氯化铵的反应器，设有双螺杆搅拌装置，在双螺杆强力搅拌的剪 切和破碎的作用下使物料能够充分接触，避免生成的氯化钙以结晶的形式沉积在氢氧化钙 表面，保证氧化钙、氯化铵与水的反应顺利进行；设有能将水以雾状形式加压喷出的喷淋加 水管，是为了控制加入的水能够和氧化钙充分接触，使反应完全，否则剩余的氧化钙会与氯 化铵反应生成羟基氯化钙，一方面影响二水氯化钙的产品质量，另一方面由于羟基氯化钙 的形成，导致加入的氧化钙量不足，降低氯化铵分解率；加热装置以提供反应热能，排气口 以及时排出分解氯化铵反应生成的氨气。
[0018] 作为对上述方式的限定，所述喷淋加水管上设有多个喷淋口，相邻喷淋口间距为 IOcm0
[0019] 喷淋加水管上设置的喷淋口，其间距以IOcm分布可使加入的水分布均匀。
[0020] 作为对上述方式的限定，所述的双螺杆搅拌装置包括两根平行且转动的设置在外 筒体内的中轴，垂直固连于各中轴上的多个搅拌棒，于同一中轴上的相邻搅拌棒之间的间 隙为