利用水蒸气使六氨氯化镁的脱氨的方法
阅读说明：本技术 利用水蒸气使六氨氯化镁的脱氨的方法 (Process for deamination of magnesium chloride hexammoniate using water vapour ) 是由 姜永要 王伟 郑锐 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种利用水蒸气使六氨氯化镁的脱氨的方法,通过利用水蒸气通过六氨氯化镁发生置换反应置换出六氨氯化镁MgCl2·6NH3中的NH3生成MgCl2·6H2O,氨气以氨水形式收集,操作简单,能耗较低,同时脱氨过程中大量氨被回收,实现了资源循环利用。(The invention provides a method for deamination of magnesium chloride hexammoniate by using water vapor, wherein the water vapor is used for replacing NH3 in MgCl 2.6 NH3 to generate MgCl 2.6H 2O through the replacement reaction of magnesium chloride hexammoniate, ammonia gas is collected in the form of ammonia water, the operation is simple, the energy consumption is low, and meanwhile, a large amount of ammonia is recovered in the deamination process, so that the cyclic utilization of resources is realized.)
技术领域
本发明涉及六氨氯化镁领域，尤其涉及一种利用水蒸气使六氨氯化镁的脱氨的方法。
背景技术
六氨氯化镁是氨和无水氯化镁形成的的络合物，分子式为MgCl2·6NH3，具有可逆吸、放氨特性，是一种优良的储氢材料。六氨氯化镁(MgCl2·6NH3)是络合物分解法的重要中间体，其合成过程分为高沸点溶剂体系法、水-氨体系法、低沸点溶剂体系法和硅化镁合成法等不同的合成路线法。硅化镁合成路线其实是硅化镁和氯化铵在液氨中反应制备甲硅烷(SiH4)的副产物，较前3种方法具有工艺路线短、六氨氯化镁产率高、生产成本低等特点，同时该法主产品是甲硅烷，它是现代微电子和新能源工业中一种非常重要的高纯硅烷气体，甲硅烷广泛应用于微电子、光电子工业，用于制造太阳电池、平板显示器、玻璃和钢铁镀层，并且是迄今世界上唯一的大规模生产粒状高纯度硅的中间产物。该方法具有硅烷产率高、反应原料易得、操作简单、温度和压力工艺条件容易达到等优点，而其产生大量的副产物六氨氯化镁(MgCl2·6NH3)出现堆积，堆积的六氨氯化镁中的氨会不断挥发出来，污染环境，随着环保部门执法力度及舆论监督关注度的进一步提高，为了减少环境污染，副产物六氨氯化镁需及时处理。
六氨氯化镁(MgCl2·6NH3)脱氨可以得到的氨气和氯化镁，气体产物氨气可以循环利用，固体产物氯化镁可以制备高纯的无水氯化镁，从而达到这一转化过程资源充分利用和废弃物安全排放的目的。
六氨氯化镁脱氨经典工艺是高温煅烧脱氨，关于六氨氯化镁高温脱氨方法的有关报道较少，专利CN101462746A和CN1135743A中仅仅提及了六氨氯化镁热解的概念，理论需要290℃的温度，实际情况并非如此，经过热重分析显示完全脱氨所需温度高达500-600℃；专利CN102336422A虽然提供了热解的方法和设备，但此方法同样需要提供的温度高达500-600℃才可确保快速脱氨，且能源消耗过大，成本过高，经济效益低。因此开发新型、高效的脱氨方法具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种利用水蒸气使六氨氯化镁的脱氨的方法，通过利用水蒸气通过六氨氯化镁发生置换反应置换出六氨氯化镁MgCl2·6NH3中的NH3生成MgCl2·6H2O，氨气以氨水形式收集，操作简单，能耗较低，同时脱氨过程中大量氨被回收，实现了资源循环利用。
本发明的目的是提供一种利用水蒸气使六氨氯化镁的脱氨的方法，包括有以下步骤：
步骤一：将样品六氨氯化镁粉碎好后加入到反应器的物料高位罐中，通过打开物料高位罐的球阀将六氨氯化镁粉加入到反应器内的自动调节打孔隔板上；
步骤二：启动加热反应器，控制反应器温度110～120℃；
步骤三：启动与反应器连接着的水蒸汽发生器，并控制其出口的水蒸气温度为110～130℃，开启连接着水蒸汽发生器的蠕动泵，根据投料量控制速率5-100g/min，将水蒸气抽到反应器与六氨氯化镁粉进行反应，水蒸气与六氨氯化镁粉反应产生氯化镁和氨气，与反应器连接的氨水回收装置回收氨气，氨水回收装置连接有进水管将氨气变为氨水，对回收的氨水浓度进行在线检测浓度，在线检测氨水浓度持续30min无变化，此反应结束。
进一步改进在于：所述步骤一之前还包括有检测氨含量：将六氨氯化镁粉配制0.1mol/L的六氨氯化镁溶液，以甲基红作指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠标液滴定六氨氯化镁溶液，检测其中的氨含量；检测氨含量之后再用热失重分析法分析样品六氨氯化镁氨含量，进一步验证样品六氨氯化镁的成分是否与滴定法检测的相同。
进一步改进在于：所述六氨氯化镁粉配制溶液的过程中定量加酸溶解。
进一步改进在于：所述步骤三中水蒸气发生器出口到反应器连接管道用加热带加热，温度控制120～130℃，保证进入到反应器的水为水蒸气。
进一步改进在于：所述氨水回收装置包括有一级氨水回收装置，一级氨水回收装置通过出气管二连接着二级氨水回收装置，两者内都设有氨水浓度测试仪；反应器顶部通过出气管一连接一级氨水回收装置；
进一步改进在于：所述出气管二位于二级氨水回收装置内的部分以及出气管一位于一级氨水回收装置内的部分均打孔。
进一步改进在于：所述反应器内自动调节打孔隔板下方为连接着水蒸汽发生器的水蒸气出气管，水蒸汽位于六氨氯化镁粉下方与其反应。
进一步改进在于：所述反应器反应结束后，检测反应器底部的固定储存罐内剩余固体成分。
本发明的反应原理是：
MgCl2·6NH3+6H2O(水蒸气)↑→MgCl2·6H2O+6NH3↑，氨气再制得氨水。
本发明的有益效果：本发明通过首先检测六氨氯化镁的氨含量，从而便于大致了解整个反应得到的氨水量，这样可以很好的辅助判定反应终点，也可以考察脱氨效率；再利用水蒸气在下方、六氨氯化镁在上方进行反应，这样反应效果好更彻底；通过六氨氯化镁发生置换反应置换出六氨氯化镁MgCl2·6NH3中的NH3生成MgCl2·6H2O，氨气再生成氨水形式收集，操作简单，能耗较低，同时脱氨过程中大量氨被回收，实现了资源循环利用；
六氨氯化镁溶解性较差，因此配制溶液的过程中定量加酸溶解，方便配制成溶液；氨水回收装置包括一级氨水回收装置和二级氨水回收装置，这样回收氨水更彻底；反应结束后检测固定储存罐内剩余固体成分，判定其是否为氯化镁；水蒸气发生器出口到反应器连接管道用加热带加热保证是水蒸气反应；出气管二位于二级氨水回收装置内的部分以及出气管一位于一级氨水回收装置内的部分均打孔，这样氨气出气更快更均匀。
附图说明
图1是本发明的反应的装置示意图。
图2是
具体实施方式
中六氨氯化镁热重分析示意图。
图1中：1-反应器，2-物料高位罐，3-自动调节打孔隔板，4-水蒸气发生器，5-蠕动泵，6-一级氨水回收装置，7-出气管二，8-二级氨水回收装置，9-出气管一，10-水蒸气出气管，11-固体储存罐，12-球阀一，13-球阀二，14-水箱，15-氨水浓度测试仪，16-进水管，17-出水管，18-自动出气管，19-温度计。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步的详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
称取六氨氯化镁样品9.85g(0.5mol)，配制0.1mol/L的六氨氯化镁溶液，以甲基红作指示剂，用0.1mol/L氢氧化钠标液滴定六氨氯化镁溶液，检测其中的氨含量51.3%，判定样品为6个NH3的六氨氯化镁(MgCl2·6NH3)，再用热失重分析法分析样品六氨氯化镁氨含量，进一步验证样品六氨氯化镁的成分，如图2，结果和滴定法一致，样品为含6个NH3的六氨氯化镁(MgCl2·6NH3)。
如图1所示，反应的装置包括有反应器1，反应器1顶部通过球阀一12连接物料高位罐2，反应器1内中部有自动调节打孔隔板3，反应器1底部通过球阀二13连接固体储存罐11；
反应器1内底部有左右两个水蒸气出气管10，水蒸气出气管10通过管道连接水蒸气发生器4，管道外缠上加热带加热，水蒸气发生器4连接有蠕动泵5，蠕动泵5连接有水箱14；
反应器1顶部通过出气管一9连接一级氨水回收装置6，一级氨水回收装置6通过出气管二7连接着二级氨水回收装置8，这样回收氨水更彻底；两者内都设有氨水浓度测试仪15，用于检测氨水浓度；出气管二7位于二级氨水回收装置8内的部分以及出气管一9位于一级氨水回收装置6内的部分均打孔，这样氨气出气更快更均匀。
一级氨水回收装置6和二级氨水回收装置8都设置有进水管16和出水管17，二级氨水回收装置8顶部设置有自动出气管18。
反应器1上还设置有温度计19。
实施例一
S1：称取5Kg的六氨氯化镁样品粉碎后均匀放入反应器1中，如图1连接好装置；
S2：水蒸汽发生器4连接管道通过蠕动泵5插入水箱14中；
S3：加热反应器1，控制反应器温度120℃；
S4：启动水蒸汽发生器4，加热控制水蒸气出口温度120℃，水蒸汽发生器4与水蒸气出气管10的管道缠上加热带加热，温度控制120℃，保证进入到反应器1中的水为水蒸气；
S5：开启蠕动泵5，控制速率40g/min，进行水蒸气脱氨反应，氨气使用水接收，采用一级氨水回收装置6和二级氨水回收装置8通水回收氨气，得到氨水，并通过氨水浓度测试仪15在线检测氨水浓度；
S6：在线检测氨水浓度持续30min无变化，此水蒸气置换反应结束；
S7：反应结束后，固体储存罐11内的固体状态为白色晶体，用滴定法检测氨含量为0.6%。
实例二
S1：称取8Kg的六氨氯化镁样品粉碎后均匀放入反应器1中，如图1连接好装置；
S2：水蒸汽发生器4连接管道通过蠕动泵5插入水箱14中；
S3：加热反应器1，控制反应器温度120℃；
S4：启动水蒸汽发生器4，加热控制水蒸气出口温度120℃，水蒸汽发生器4与水蒸气出气管10的管道缠上加热带加热，温度控制120℃，保证进入到反应器1中的水为水蒸气；
S5：开启蠕动泵5，控制速率60g/min，进行水蒸气脱氨反应，氨气使用水接收，用一级氨水回收装置6和二级氨水回收装置8通水回收氨气，得到氨水，并通过氨水浓度测试仪15在线检测氨水浓度；
S6：在线检测氨水浓度持续30min无变化，此水蒸气置换反应结束；
S7：反应结束后，固体储存罐11内的固体状态为白色晶体，用滴定法检测氨含量为0.5%。
实例三
S1：称取10kg的六氨氯化镁样品粉碎后均匀放入反应器1中，如图1连接好装置；
S2：水蒸汽发生器4连接管道通过蠕动泵5插入水箱14中；
S3：加热反应器1，控制反应器温度120℃；
S4：启动水蒸汽发生器4，加热控制水蒸气出口温度120℃，水蒸汽发生器4与水蒸气出气管10的管道缠上加热带加热，温度控制120℃，保证进入到反应器1中的水为水蒸气；
S5：开启蠕动泵5，控制速率80g/min，进行水蒸气脱氨反应，氨气使用水接收，用一级氨水回收装置6和二级氨水回收装置8通水回收氨气，得到氨水，并通过氨水浓度测试仪15在线检测氨水浓度；
S6：在线检测氨水浓度持续30min无变化，此水蒸气置换反应结束；
S7：反应结束后，固体储存罐11内的固体状态为白色晶体，用滴定法检测氨含量为0.6%。
由此可知以上实施例明通过首先检测六氨氯化镁的氨含量，从而便于大致了解整个反应得到的氨水量；再利用水蒸气在下方、六氨氯化镁在上方进行反应，这样反应效果好更彻底；通过六氨氯化镁发生置换反应置换出六氨氯化镁MgCl2·6NH3中的NH3生成MgCl2·6H2O，氨气再生成氨水形式收集，操作简单，能耗较低，同时脱氨过程中大量氨被回收，实现了资源循环利用。
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