專利名稱：水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用水硝法生產(chǎn)硫酸鉀的方法，是一種水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法。
硫酸鉀是重要的農(nóng)業(yè)肥料，是一種高效無氯鉀肥，主要用于喜鉀忌氯的經(jīng)濟作物，如煙草、柑桔、葡萄、茶葉、亞麻、西瓜、豆類等，對提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量有著顯著效果。
目前，國內(nèi)外均以氯化鉀為原料生產(chǎn)硫酸鉀。其生產(chǎn)方法主要有三種，如《海湖鹽與化工》期刊第27卷第4期第5頁和第6頁的《綜合利用鹽場(礦)芒硝資源開發(fā)硫酸鉀產(chǎn)品》中所述A.曼海姆法又稱硫酸分解法，主要原料為氯化鉀和硫酸，反應在曼海姆爐內(nèi)進行。其主要優(yōu)點是生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量高。其缺點是投資大，高溫反應，能耗大，設備腐蝕嚴重；副產(chǎn)品-鹽酸要有常年性穩(wěn)定用戶，否則制約其生產(chǎn)。
B.締置法是以氯化鉀、硫酸和氨為原料，在締合劑作用下，制取硫酸鉀和副產(chǎn)品氯化銨。其優(yōu)點有常壓操作，低溫反應，設備使用壽命長，無污染。其主要缺點是締合劑價格高，而副產(chǎn)品氯化銨價格較低。
C.復分解法是以氯化鉀和硫酸鹽(硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸銨)為原料，經(jīng)復分解反應生成硫酸鉀。其特點是工藝簡單，投資省，能耗較低，母液閉路循環(huán)使用，無污染。
因此，用復分解法生產(chǎn)硫酸鉀的工藝明顯優(yōu)于其他兩種方法。在復分解法中，硫酸銨來源困難，硫酸鎂資源有限，因而，一般采用芒硝法(即無水硝法)生產(chǎn)硫酸鉀，上述《綜合利用鹽場(礦)芒硝資源開發(fā)硫酸鉀產(chǎn)品》中公開了一種芒硝法生產(chǎn)硫酸鉀的工藝，但該工藝較復雜，其原理仍采用傳統(tǒng)方法，即采用25℃相圖中的R點作為配料點進行復分解反應的，如附

圖1所示。
化學工業(yè)出版社于1979年出版的《鉀肥工業(yè)》一書中第110頁至112頁公開了一種芒硝法生產(chǎn)硫酸鉀的工藝，該工藝也較復雜，能耗較高，其原理也是采用了傳統(tǒng)方法，即采用25℃相圖中的R點作為配料點進行復分解反應的，也如附圖1所示，其按下述步驟進行
第一步，芒硝和氯化鉀在水溶液中形成低溶解度的鉀芒硝，并將鉀芒硝與(鉀芒硝)母液分離；第二步，用氯化鉀和鉀芒硝反應生成硫酸鉀，并將硫酸鉀與(硫酸鉀)母液分離；通常硫酸鉀母液都用來和芒硝一起再制取鉀芒硝；而鉀芒硝母液的利用方案則較多，其中主要的有蒸發(fā)和冷凍兩個流程。
蒸發(fā)法是將鉀芒硝母液進行蒸發(fā)，濃縮到一定程度，析出氯化鈉和硫酸鈉。其中，每生產(chǎn)1噸純度90％硫酸鉀的消耗定額是94％的氯化鉀消耗量為1.1噸，蒸發(fā)水量為4.2噸，芒硝用量為2.6噸。
冷凍法是將鉀芒硝母液先進行低溫冷凍，析出芒硝，分離芒硝后的母液經(jīng)蒸發(fā)分離出氯化鈉，冷卻結晶析出氯化鉀。得到的芒硝和氯化鉀仍返回用作原料，氯化鈉可作為副產(chǎn)工業(yè)用鹽。
綜上所述，傳統(tǒng)芒硝法生產(chǎn)硫酸鉀的工藝一般都是采用25℃相圖中的R點作為配料點進行復分解反應的，這是由于利用25℃相圖中的R點作為配料點進行復分解反應時，復分解反應的鉀離子回收率較高(因在原料中氯化鉀比芒硝的價格要高許多)，因而被普遍采用，但是仍然存在生產(chǎn)工藝復雜、控制難度較高、需要的水蒸發(fā)量大而使能耗較高、投資較大的問題，因此使生產(chǎn)硫酸鉀的成本一直較高。
《海湖鹽與化工》期刊第24卷第2期第20頁和第26頁的《芒硝加氯化鉀連續(xù)轉化生產(chǎn)硫酸鉀和碘精鹽》中公開了一種生產(chǎn)硫酸鉀的工藝，其工藝采用了25℃相圖中的R點和P點，但該工藝也較復雜，不易控制，投資也較大。
鑒于現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種工藝流程簡單、能耗低的水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是通過以下步驟來實現(xiàn)的第一步，首先向第一反應罐中加入956至655重量份的水，其次開動反應罐中的攪拌器，再加入1000重量份氯化鉀，最后加入2214至2465重量份的水硝，加熱使水硝溶化，保持反應溫度在24至28℃，攪拌反應45至60分鐘后，在繼續(xù)攪拌的情況下，用泵將反應好的物料泵入離心機進行脫水分離，得到鉀芒硝1016至1120重量份，并將分離出2.23至2.43立方米鉀芒硝母液泵入所需的儲罐中；
第二步，先向第二反應罐中加入648至670重量份氯化鉀和1604至17450重量份的水，其次將995.4重量份鉀芒硝加入反應罐中，保持反應溫度為24至28℃，反應45至60分鐘，繼續(xù)攪拌，用泵將反應好的物料泵入離心機進行分離，將分離出的硫酸鉀母液泵入所需的儲罐中，這樣就得到了所需的硫酸鉀。
將生產(chǎn)硫酸鉀分離出的硫酸鉀母液加入蒸發(fā)罐中，蒸發(fā)去水30至40％后停止蒸發(fā)，然后將蒸發(fā)好的母液聯(lián)同析出物一起加入第一反應罐中，事先在第一反應罐中加入600至610重量份的氯化鉀和2048至2115重量份的水硝，在24至28℃下，攪拌反應45至60分鐘，然后加入離心機進行分離，得到1016至1120重量份的鉀芒硝，同時得到鉀芒硝母液將鉀芒硝母液加入到蒸發(fā)罐中進行蒸發(fā)，蒸去30％至40％的水份，析出固體鹽，并進行固液分離。將分離出的固體鹽用飽和鹽水在80至90℃的條件下洗滌5分鐘，然后加入離心機脫水分離，得到食用鹽，然后將洗滌母液送去蒸發(fā)罐。將分離出的蒸發(fā)母液反回第一反應罐用于配料。
本發(fā)明的生產(chǎn)原理為僅僅利用了25℃相圖中的P點作為配料點而進行復分解反應的，如附圖1所示；因25℃相圖中的P點的復分解反應的鉀離子回收率較低，在現(xiàn)有的生產(chǎn)硫酸鉀的工藝中都不采用這一點，而是采用鉀回收率較高的25℃相圖中的R點；但是，本發(fā)明采用了25℃相圖中的P點作為配料點而實驗出了工藝簡單、能耗低的水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法。其中，R點與P點的區(qū)別在于R點過蒸發(fā)后，首先析出的是硫酸鈉；而P點過蒸發(fā)后，首先析出的是氯化鉀。
附圖1為Na+、K+″Cl-、SO4--H2O體系多溫度(25℃……100℃)相圖，其中，圖中實線表示25℃相圖，虛線表示100℃相圖，A表示硫酸鈉的結晶區(qū)及其結晶終點，B表示氯化鉀的結晶區(qū)及其結晶終點，C表示氯化鈉的結晶區(qū)及其結晶終點，D表示硫酸鉀的結晶區(qū)及其結晶終點，G表示鉀芒硝的結晶區(qū)及其結晶終點，P表示氯化鉀、氯化鈉和鉀芒硝的三相共飽點，R表示硫酸鈉、氯化鈉和鉀芒硝的三相共飽點，Q表示氯化鉀、硫酸鉀和鉀芒硝的三相共飽點，L表示P點蒸發(fā)至100℃時的終點；附圖2為本發(fā)明最佳實施例的工藝流程圖；下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述
該水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法是按以下步驟進行的第一步，首先向第一反應罐中加入956至655重量份的水，其次開動反應罐中的攪拌器，再加入1000重量份氯化鉀，最后加入2214至2465重量份的水硝，加熱使水硝溶化，保持反應溫度在24至28℃，攪拌反應45至60分鐘后，在繼續(xù)攪拌的情況下，用泵將反應好的物料泵入離心機進行脫水分離，得到鉀芒硝1016至1120重量份，并將分離出2.23至2.43立方米鉀芒硝母液泵入所需的儲罐中，該鉀芒硝母液的組成如附圖1的相圖上P點的液相構成所示；第二步，先向第二反應罐中加入648至670重量份氯化鉀和1604至17450重量份的水，其次將995.4重量份鉀芒硝加入反應罐中，保持反應溫度為24至28℃，反應45至60分鐘，繼續(xù)攪拌，用泵將反應好的物料泵入離心機將硫酸鉀與其母液進行分離，將分離出的硫酸鉀母液泵入所需的儲罐中，該硫酸鉀母液的組成如附圖1的相圖中的相圖上Q點的液相構成所示，這樣就得到了所需的硫酸鉀，其產(chǎn)品可達到國家農(nóng)用硫酸鉀的優(yōu)級標準。
為了充分利用硫酸鉀母液，將生產(chǎn)硫酸鉀分離出的硫酸鉀母液加入蒸發(fā)罐中，蒸發(fā)去水30至40％后停止蒸發(fā)，然后將蒸發(fā)好的母液聯(lián)同析出物一起加入第一反應罐中，事先在反應罐中加入600至610重量份的氯化鉀和2048至2115重量份的水硝，這樣就可利用蒸發(fā)母液的熱能來溶解水硝，從而進一步降低能耗，在24至28℃下，攪拌反應45至60分鐘，然后加入離心機進行分離，得到1016至1120重量份的鉀芒硝，同時得到鉀芒硝母液，該鉀芒硝母液的組成如附圖1的相圖上P點的液相構成所示。
為了充分利用鉀芒硝母液，將生產(chǎn)硫酸鉀過程中得到的鉀芒硝母液和利用硫酸鉀母液過程中得到的鉀芒硝母液加入到蒸發(fā)罐中進行蒸發(fā)，蒸去30％至40％的水份，析出固體鹽，并進行固液分離。為了使所得到的固體鹽達到食用標準，將分離出的固體鹽用飽和鹽水在80至90℃的條件下洗滌5分鐘，然后加入離心機脫水分離，就得到食用鹽，然后將洗滌母液送去蒸發(fā)罐再充分利用；由于利用了25℃相圖中的P點，使P點過蒸發(fā)后，首先析出的是氯化鉀，即析出固體鹽時，有微量的氯化鉀隨固體鹽一起析出，而固體鹽中的微量氯化易被飽各鹽水洗滌，從而保證了所得食用鹽符合國標GB5461-92。將分離出的蒸發(fā)母液反回第一反應罐用于配料，這樣既可回收蒸發(fā)母液中的鉀離子，又可利用蒸發(fā)母液的熱能來溶解水硝，有利于進一步降低能耗。
上述各步驟可構成本發(fā)明的最佳實施例，如附圖2所示，可構成完整的閉路循環(huán)系統(tǒng)，從整體上提高了鉀離子回收率，使本發(fā)明的能耗進一步降低。
本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡便、易操作、能耗低、投資少的特點。本發(fā)明在中試時，每生產(chǎn)1噸純度92％硫酸鉀的消耗定額是95％的氯化鉀消耗量為0.93噸，蒸發(fā)水量僅為2.7噸，芒硝用量為0.81噸；這與上述現(xiàn)有硫酸鉀生產(chǎn)方法(每生產(chǎn)1噸純度90％硫酸鉀的消耗定額是94％的氯化鉀消耗量為1.1噸，蒸發(fā)水量為4.2噸，芒硝用量為2.6噸。)相比，不但原料消耗低，而且能耗也較低。
權利要求
1.一種水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法，其特征在于按以下步驟進行第一步，首先向第一反應罐中加入956至655重量份的水，其次開動反應罐中的攪拌器，再加入1000重量份氯化鉀，最后加入2214至2465重量份的水硝，加熱使水硝溶化，保持反應溫度在24至28℃，攪拌反應45至60分鐘后，在繼續(xù)攪拌的情況下，用泵將反應好的物料泵入離心機進行脫水分離，得到鉀芒硝1016至1120重量份，并將分離出2.23至2.43立方米鉀芒硝母液泵入所需的儲罐中；第二步，先向第二反應罐中加入648至670重量份氯化鉀和1604至17450重量份的水，其次將995.4重量份鉀芒硝加入反應罐中，保持反應溫度為24至28℃，反應45至60分鐘，繼續(xù)攪拌，用泵將反應好的物料泵入離心機進行分離，將分離出的硫酸鉀母液泵入所需的儲罐中，這樣就得到了所需的硫酸鉀。
2.根據(jù)權利要求1所述的水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法，其特征在于將生產(chǎn)硫酸鉀分離出的硫酸鉀母液加入蒸發(fā)罐中，蒸發(fā)去水30至40％后停止蒸發(fā)，然后將蒸發(fā)好的母液聯(lián)同析出物一起加入第一反應罐中，事先在第一反應罐中加入600至610重量份的氯化鉀和2048至2115重量份的水硝，在24至28℃下，攪拌反應45至60分鐘，然后加入離心機進行分離，得到1016至1120重量份的鉀芒硝，同時得到鉀芒硝母液。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法，其特征在于將鉀芒硝母液加入到蒸發(fā)罐中進行蒸發(fā)，蒸去30％至40％的水份，析出固體鹽，并進行固液分離。
4.根據(jù)權利要求3所述的水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法，其特征在于將分離固體鹽用飽和鹽水在80至90℃的條件下洗滌5分鐘，然后加入離心機脫水分離，得到食用鹽，然后將洗滌母液送去蒸發(fā)罐。
5.根據(jù)權利要求3所述的水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法，其特征在于將分離出的蒸發(fā)母液反回第一反應罐用于配料。
全文摘要
一種水硝法硫酸鉀生產(chǎn)方法,其按以下步驟進行:第一步,以水、氯化鉀和水硝為原料,進行復分解反應得到鉀芒硝及其母液并分離;第二步,以鉀芒硝、氯化鉀和水為原料再進行復分解反應得到硫酸鉀及其母液并進行分離;本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡便、易操作、投資少的特點,并且不但原料消耗低,而且能耗也較低。
文檔編號C01D5/02GK1263866SQ99102610
公開日2000年8月23日 申請日期1999年2月15日 優(yōu)先權日1999年2月15日
發(fā)明者陳松濤, 吳清春, 多里洪, 馬建玲, 吐松 申請人:新疆鹽湖化工廠