CN106335912A - 一种由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工合成技术领域，涉及一种由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法。向盐湖提钾后的含镁老卤中通入工业排放的二氧化碳气体，同时加入有机萃取剂、稀释剂、盐析剂，反应一段时间后，经过滤洗涤干燥得到三水碳酸镁固体；有机萃取剂经蒸馏或旋转蒸发得到氯化氢气体，用作生产聚氯乙烯的原料。与现有工艺相比，原料均为工业废物，产物均为高价值产品，有机物循环利用，损耗率低，整个工艺流程简单，能耗低，运行可靠、平稳，工艺条件易于控制。

Description

一种由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢的方法
技术领域
本发明属于化工合成技术领域，涉及到盐湖镁资源的处理和资源化利用，尤其是一种由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法。
背景技术
中国是世界上少数现代盐湖发育的国家之一，盐湖无机盐资源十分丰富。由于我国盐湖资源结构特点，在发展盐湖钾肥工业的同时，每生产1吨氯化钾，将同时副产40立方米氯化镁浓度为26％-33％的老卤。氯化镁资源目前尚未得到大规模的综合利用，所以察尔汗盐湖每年副产的上亿立方米的含镁老卤，大部分都被作为废弃物运往附近其它盐湖直接排放。这不仅是资源的浪费，而且对环境也造成了危害。
氯化镁资源利用的有效途径之一是将其转化为水合碳酸镁。常见的工艺有纯碱法和氨法。但这两种工艺只将MgCl2中的镁元素转化为高附价值产品，而氯元素则以廉价的氯化钠或氯化铵形式排放，不仅污染环境，而且是极大的资源浪费。将MgCl2中的镁元素、氯元素分别转化为高附加值的水合碳酸镁和氯化氢气体将促进盐湖镁资源的综合利用及经济发展。
与此同时，化石燃料利用过程中排放的大量二氧化碳温室气体造成的全球变暖和其他一些问题，使得近年来人们对于二氧化碳的排放越来越关注。开展对二氧化碳排放控制的研究，将对我国能源和环境的可持续发展带来深远的影响。将CO2转化为镁/钙碳酸盐，永久安全的封存二氧化碳是减排的发展趋势。
含镁老卤与二氧化碳在有萃取剂存在的条件下反应制备三水碳酸镁和氯化氢气体，过程绿色环保，消纳三废，产品价值高，真正实现了资源的循环利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对盐湖高浓度氯化镁卤水难处理问题，以及二氧化碳减排问题，使两种难处理的废弃物资源化利用，提供一种由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法。
本发明的技术方案：
一种由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，包括如下步骤：
取提钾后的含镁老卤，其主要成分为MgCl2水溶液，向溶液中加入萃取剂、稀释剂及盐析剂，同时通入CO2气体或含CO2的工业废气，在5～60℃下反应2-3h；反应结束后，过滤，固相经洗涤干燥后得到三水碳酸镁固体；滤液静止分相，水相循环使用；有机相在温度为100℃～300℃范围内精馏或旋转蒸发，热分解再生，得到氯化氢气体。
上述有机相是指由加入的萃取剂、稀释剂及盐析剂组成的混合液。
根据本发明的由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，优选的是，所述的MgCl2水溶液浓度为1～3mol/L；所述萃取剂和稀释剂体积比为0.5:1～5:1；所述有机相和水相体积比1:1～10:1；所述盐析剂和水相体积比0.25:1～6:1。
进一步地，所述萃取剂和稀释剂体积比1:1～3:1；所述有机相和水相体积比3:1～5:1；所述盐析剂和水相体积比1:1～3:1。
根据本发明的由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，优选的是，所述的萃取剂选自三己胺、三庚胺、三辛胺、三异辛胺、三癸胺、三月桂胺、氯化甲基三烷基铵、工业叔胺N235、伯胺N1923中的一种。
根据本发明的由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，优选的是，所述的稀释剂为正丁醇、正戊醇、异戊醇、正辛醇、异辛醇、2-乙基己醇、甲基异丁基甲酮、环己酮、癸醇、甲苯、二甲苯、硝基苯中的一种。
根据本发明的由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，优选的是，所述的盐析剂为多元醇、低级醇、低级醛、低级羧酸中的一种。
进一步地，所述多元醇选自乙二醇，甘油；所述低级醇选自甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，丙烯醇；所述低级醛选自甲醛，乙醛，丙醛；所述低级羧酸选自甲酸，乙酸，丙酸，正丁酸，正戊酸。
根据本发明的由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，优选的是，所述有机相在温度为100℃～300℃范围内精馏或旋转蒸发1～6h。
进一步地，所述温度为150～200℃
经滴定后计算出氯化镁的一次反应转化率为75-95％，氯化氢的收率为75-88％。
本发明的有益效果为：
将盐湖卤水中的高浓度氯化镁废弃物转化为高附价值的三水碳酸镁，并联产得到高纯氯化氢气体，可用于聚氯乙烯的直接生产；同时，封存了CO2，对CO2的减排有着积极的作用。与现有工艺相比，原料均为工业废物，产物均为高价值产品，有机物循环利用，损耗率低，整个工艺流程简单，能耗低，运行可靠、平稳，工艺条件易于控制。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详述。
实施例1
取25ml 1mol/L的氯化镁溶液、25ml甲醇、50ml三正辛胺和50ml异戊醇在反应器中混合均匀(转速200r/min)，控制温度为20℃，同时向反应体系中通入高纯二氧化碳气体，反应2h后停止；过滤，固液分离，得到的水合碳酸镁固体经无水乙醇和去离子水交替洗涤，除去夹带的有机杂质和水溶性杂质，然后在60℃烘箱内烘干；滤液置于分液漏斗中静置一段时间后分液。
经滴定后计算出氯化镁的一次反应转化率为55％。有机相在精馏塔中160℃下旋转蒸发1h后，氯化氢的收率为80％。
实施例2
25ml 1mol/L的氯化镁溶液、25ml异丙醇、50ml N1923和50ml异戊醇在反应器中混合均匀(转速200r/min)，控制温度在40℃下，同时向反应体系中通入高纯二氧化碳气体，反应2h后停止；过滤，固液分离，得到的水合碳酸镁固体经无水乙醇和去离子水交替洗涤除去夹带的有机杂质和水溶性杂质，然后在60℃烘箱内烘干；滤液置于分液漏斗中静置一段时间后分液。经滴定后计算出氯化镁的一次反应转化率为95％。有机相在精馏塔中温度为180℃下精馏6h后，氯化氢的收率为75％。
实施例3
取25ml 3mol/L的氯化镁溶液、50ml乙醇、75ml三正辛胺和75ml异戊醇在反应器中混合均匀(转速200r/min)，控制温度在20℃下，同时向反应体系中通入高纯二氧化碳气体，反应2h后停止；过滤，固液分离，得到的水合碳酸镁固体经无水乙醇和去离子水交替洗涤除去夹带的有机杂质和水溶性杂质，然后在60℃烘箱内烘干；滤液置于分液漏斗中静置一段时间后分液。经滴定后计算出氯化镁的一次反应转化率为70％。有机相在精馏塔中温度为200℃下精馏6h后，氯化氢的收率为87％。
本发明的方法将盐湖卤水中的高浓度氯化镁废弃物转化为高附价值的三水碳酸镁，并联产得到高纯氯化氢气体，可用于聚氯乙烯的直接生产。本发明充分利用了工业废物，对有机物循环利用，具有一定的推广价值。

Claims (9)

1.一种由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于:包括如下步骤：
取提钾后的含镁老卤，其主要成分为MgCl2水溶液，向溶液中加入萃取剂、稀释剂及盐析剂，同时通入CO2气体或含CO2的工业废气，在5～60℃下反应2-3h；反应结束后，过滤，固相经洗涤干燥后得到三水碳酸镁固体；滤液静止分相，水相循环使用；有机相在温度为100℃～300℃范围内精馏或旋转蒸发，热分解再生，得到氯化氢气体。
2.根据权利要求1所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述的MgCl2水溶液浓度为1～3mol/L；所述萃取剂和稀释剂体积比为0.5:1～5:1；所述有机相和水相体积比1:1～10:1；所述盐析剂和水相体积比0.25:1～6:1。
3.根据权利要求2所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述萃取剂和稀释剂体积比1:1～3:1；所述有机相和水相体积比3:1～5:1；所述盐析剂和水相体积比1:1～3:1。
4.根据权利要求1所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述的萃取剂选自三己胺、三庚胺、三辛胺、三异辛胺、三癸胺、三月桂胺、氯化甲基三烷基铵、工业叔胺N235、伯胺N1923中的一种。
5.根据权利要求1所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述的稀释剂为正丁醇、正戊醇、异戊醇、正辛醇、异辛醇、2-乙基己醇、甲基异丁基甲酮、环己酮、癸醇、甲苯、二甲苯、硝基苯中的一种。
6.根据权利要求1所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述的盐析剂为多元醇、低级醇、低级醛、低级羧酸中的一种。
7.根据权利要求6所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述多元醇选自乙二醇，甘油；所述低级醇选自甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，丙烯醇；所述低级醛选自甲醛，乙醛，丙醛；所述低级羧酸选自甲酸，乙酸，丙酸，正丁酸，正戊酸。
8.根据权利要求1所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述有机相在温度为100℃～300℃范围内精馏或旋转蒸发1～6h。
9.根据权利要求8所述由氯化镁和二氧化碳制备三水碳酸镁和氯化氢气体的方法，其特征在于，所述温度为150～200℃。
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