本作品在开发新型催化剂的基础上,首创地将反应-反应耦合、反应-供热耦合、反应-催化剂再生耦合等结合起来,开发出新型四分式流化床反应器,实现过程的连续化操作。本作品以氯化铵和甲醇为原料生产氯甲烷和氨气的新工艺,在生产高附加值产品氯甲烷的同时,氨回收用于纯碱生产过程,符合循环经济理念,并实现了氯化铵的高价值利用。以本作品为基础,申请国家专利1项,获得专利公开1项。
我国的纯碱产量居世界第一,氯化铵是纯碱生产过程的副产物,2010年国内氯化铵产量超过1300万吨。由于氯化铵固有的缺点限制了其作为化肥的使用,近年来氯化铵一直处于严重滞销状态,解决大量氯化铵的出路问题已经成为制约纯碱工业发展的瓶颈。
本作品提出以氯化铵和甲醇为原料生产氯甲烷和氨气的新工艺,在生产高附加值产品氯甲烷的同时,氨回收用于纯碱生产过程,符合循环经济理念,并实现了氯化铵的高价值利用。本作品在开发新型催化剂的基础上,首创地将反应-反应耦合、反应-供热耦合、反应-催化剂再生耦合等结合起来,开发出新型四分式流化床反应器,实现了过程的连续化操作。
本作品针对氯化铵和甲醇制备氯甲烷和氨的反应系统的特点,采用流化床反应器解决了固体氯化铵的处理问题;将两个反应耦合在一个反应器内,实现了反应-反应耦合新技术和反应热效应的利用;四分式流化床中的第一个颗粒上下流动的流化床组合用于催化反应,另一个上下流动的流化床组合用于催化剂颗粒的外部加热,加热后的催化剂作为热载体再次进入催化反应流化床组合,催化剂在催化反应流化床组合与加热流化床组合之间的流动,实现了反应-供热的耦合;催化剂在加热流化床组合中依靠在空气存在下催化剂上积碳的燃烧提供热量的同时,催化剂得到再生,实现了反应-催化剂再生的耦合。由此可见,新型四分式流化床反应器同时实现了反应-反应耦合、反应-供热耦合、反应-催化剂再生耦合,解决了甲醇氯化铵法生产氯甲烷反应过程诸多的工程难题。
本作品具有以下创新点:
1)提出了新型多耦合技术,实现两步反应耦合、反应与供热耦合和反应-催化剂再生耦合。
2)开发了新型四分式流化床反应器,实现此技术在一个反应器内的连续操作。
3)开发了适用于碱性环境的酸性催化剂,达到了较高的反应转化率和产品收率。
现已有大型纯碱生产企业与本团队合作,在本团队已经开展的实验室中试实验基础上,合作开展工业 中试实验研究。预期达到的主要技术经济指标:
①产品氯甲烷各项指标达到HG/T 3674-2000的要求。
②本工艺应用在联碱法生产纯碱,在一个年产100万吨纯碱企业应用,每年可减排72.8万吨的CaCl2,减少22.4万吨合成氨配套装置。
第十二届“挑战杯”作品 二等奖
1.尚建楠,孙玉捧等.新型四分式流化床合成氯甲烷反应器.挑战杯2011年大学生课外学术科技作品竞赛获省级特等奖.
2 尚建楠,孙玉捧,姜海超等.一种制备氯甲烷和氨的装置.申请号:201120168421.7
3.姜海超,刘硕,尚建楠等.一种利用氯化铵和甲醇制备氯甲烷和氨的装置和方法.公开号:CN 102019157A.
4.刘硕,尚建楠,孙玉捧等.氯化铵甲醇法生产氯甲烷和氨的过程研究.2010年第六届全国化学工程与生物化工年会.
5.孙玉捧,刘硕,尚建楠等.甲醇氨氯化法反应催化剂的研究.2010年第六届全国化学工程与生物化工年会.