复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法

专利名称：：复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法
技术领域：
：本发明涉及一种硝酸钾和氯化铵制备方法，特别是一种复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法。
背景技术：
：硝酸钾俗称火硝，无色透明斜方晶体或菱形晶体或白色粉末，无臭、无毒，有咸味，清凉感，吸湿性小，不易结块，易溶于水，是一种重要的无机化工业原料，广泛应用于黑火药，烟花，玻璃原料，食品防腐剂，医学上作利尿剂，发汗剂，及用作生产青霉素钾盐等，而氯化铵是速效氮肥，一般是生产硝酸钾的副产品，目前现有的生产硝酸钾方法主要合成法，溶剂萃取法，复分解法等如中国专利号为01108280.1《一种复分解法制备硝酸钾的方法》和专利号为200510021224.1《复分解法制备硝酸钾和和氯化铵》即是采用复分解方法制备生产硝酸钾和氯化铵，前一种生产硝酸钾方法虽然也能循环反应充分利用原料，但利用该工艺生产出的硝酸钾产品质量和纯度不高，硝酸钾产品的纯度在96%左右，仅是硝酸钾的初级产品，还达不到我国国家标准GB/T1918-1998《工业硝酸钾》规定的合格产品的99.0%的质量要求，而第二种发明其生产的硝酸钾和氯化铵的产品仅适合作农用硝酸钾及农用氯化铵使用，远达不到国家工业品硝酸钾合格品99.0%以上的质量标准要求，更远达不到产品生产的高收率和高含量即硝酸钾含量达99.5%以上的高品质硝酸钾质量标准要求。
发明内容本发明公开了一种复分解循环法生产硝酸钾和氯^:铵的方法，其使用复分解循环法先生产硝酸钾半成品结晶再经复结，即热熔结晶反应过滤清洗干燥后制备得高含量高收率的硝酸钾及氯化铵产品。本发明的是这样来实现的，其包括以下方法步骤(1)以KC1、NH4N03和水溶液为原料，控制反应溶液中C厂和\或朋4+浓度分别为16-22%、7-12%，反应溶液温度为80-110。C;(2)半成品KNO,结晶将上述反应所得溶液降温至0-3(TC，使半成品KNO:;结晶析出，过滤得滤液母液I;(3)KNO,结晶冲洗将KN03结晶用水冲洗至C1一:1-4%，NH::1.5-5%，冲洗溶液回收；(4)复结反应向(3)步半成品KNQ,结晶中加水、加热使之充分溶解为过饱和溶液，控制溶液浓度为45-58Be;(5)过滤、清洗泥渣、KN03成品结晶将(4)步复结反应饱和溶液经过滤，清除泥渣处理后的溶液降温至《3(TC，使KN03结晶析出，控制结晶体成品中C厂(以氯化物计)《0.01%，NH/(以铵盐计)《0.05%;并将上述结晶成品进行脱水处理至含水量《3%，最后进行干燥至KN03含水量《0.1%即为KNO:,成品；(6)制备NHX1:将上述各步滤液回收进行蒸发浓縮、力nNHWO:,反应、冷却结晶、分铵处理，结晶千燥制备NH工1产品，处理的滤液循环至歩骤(1)。所述的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法，优选技术方案是反应歩骤(1)中水溶液为分铵过滤滤液和成品过滤、冲淋水，同时控制溶液中Cl一浓度为17-2P/。，NH/浓度为8-11%，反应溶液温度为80-95°C;(2)半成品KNO:,结晶将上述反应溶液置于冷却结晶器中降温至10-3(TC，得固液混合物，经过滤器过滤，得半成品KN03结晶及滤液母液I;(3)KN03结晶冲洗:将半成品認03结晶用水冲洗至認03结晶中Cl一:1-3%，NH.,+:1.5_4%，冲洗的滤液回收；(4)复结反应向(3)步半成品KNO:i结晶中，注入清水，加热充分溶解至过饱和，控制溶液浓度为47-55Be;(5)过滤、清洗泥渣、成品结晶将(4)步复结反应的饱和溶液经过滤器过滤，清除泥渣，过滤的饱和溶液送入冷却结晶器中降温至15-25'C使KNO:,产品结晶析出，并用清水或去离子水冲洗KN03;(6)制备NH4":将上述(4)步骤以上回收的滤液经蒸发浓縮，加NEJW3溶化反应，NH4C1饱和液冷却结晶，分铵处理过滤得NH4C1产品，产品滤液为母液II，返回(1)步循环使用。本发明复分解循环法制备硝酸钾的方法(5)步复结反应饱和溶液过滤采用板框过滤机过滤，滤液进入冷却结晶器中进行结晶处理。本发明复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法步骤(6)制备NHX1是将上述(2)步的滤液母液I为原料制备NH4C1产品本发明复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法步骤(6)制备NHX1是a)将(1)-(4)步KN03半成品过滤、冲洗液和NHX1冲洗液蒸发浓縮至溶液浓度37-45Be，控制C厂20-27%NH/:10-14%;b)溶液检测后加入NH4N03;C)将上步反应溶液进行冷却结晶，控制溶液温度为45-7CTC;使NH4C1结晶析出，经过滤后的滤液母液II再循环至歩骤(1);d)NHX1结晶体经脱水，干燥处理控制NH4C1结晶水分《4%，包装入库。本发明复分解循环法生产硝酸钾和氯化铰的方法，制备N&C1过程中a)歩蒸发浓缩控制溶液浓度40.5-44Be;d)步NH4C1结晶体脱水使用离心机脱水。本发明复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法(4)歩复结晶后KNO:,清洗用水为清水或去离子水。本发明KNOa和NH4C1生产工艺流程如下KN(X工艺流程KC1和NH4N03、水溶液原料溶解反应一过滤滤液为母液I—冷却结晶一脱水分离一半成品腿03再热熔结晶一干燥一工业KN0,产品。NH4C1生产工艺流程KN03生产工艺中半成品过滤、冲洗液和NHX1冲洗液蒸发浓縮一加入NH4N03—冷却结晶一过滤滤液为母液II—脱水干燥一NtiCl产品。本发明与现有技术方案相比，该工艺技术利用各种不同浓度的冲洗排放液冲洗半成品、成品和氯化铵，以减少認0,的流失，减少工艺补充水，达到收率高、质量高、连续循环生产的目的。工艺采用全循环反应，实现"两高"化生产，KNO..i产品含量高，生产收率高；原材料利用率高，在保证"两高"的前提下，实现平衡，连续循环工业化生产大大提高了生产效率，降低生产成本提高了工艺化水平。采用本发明工艺生产出的KN03产品经国家无机盐产品质量监督检验中心抽样检测，质量达到和超过国家GB/T1918-1998《工业硝酸钾》规定的优等品99.7%优等品质量要求，见表l;同时更高于闩本JIS1430-1978,硝酸钾一级品99.0%;美国军用规格MIL-P-156B-195(1990)《军用规格硝酸钾》1类99.44%的质量要求；下面是本发明工艺生产的硝酸钾产品经国家无机盐产品质量监督检验中心检验报告产品名称工业硝酸钾检验类别生产许可证申证检验抽样方法按实施细则规定抽样地点本发明产品库(宜春市腾达化工有限责任公司)抽样时间2009年7月18闩抽样基数250gX2瓶/30吨样品状况白色结晶表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具体实施方式:下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明实施例中KC1和NH4N03原材料均为市售工业产品。本发明文件中Cl—和NH4+的控制数值在溶液中表示"浓度"，在固体结晶中表示"质量分数"。实施例1(1)第一次配料时在反应容器中先加入适量清水、KC1和NH4N03,加热升温至溶液温度达到80-110°C，控制溶液中Cr浓度为16~22%和NH/浓度为7~12%;(2)KN03半成品7结晶当反应溶液符合上述浓度要求后，将其置于冷却结晶器中降温至0-3(TC，使半成品KN03结晶析出；(3)冷却结晶溶液过滤，滤液(母液I)排至储液罐，KN03结晶体则用水进行冲洗，使固体KNCb中的Cl—质量分数为1~4%;NlV质量分数为1.55%，冲洗液排至储液罐；(4)KN03晶体复结在KN03晶体中加入清水并加热使固体KN03充分溶解至过饱和状态，使其溶液浓度达到45~58Be;(5)过滤将上述符合要求的KN03过饱和溶液泵入板框过滤机进行过滤，滤液进入成品冷却结晶器；(6)KN03成品结晶经(4)步复结反应后的KN03溶液在冷却结晶器内降温至10-30°C，使KN03结晶析出，(7)KN03成品过滤、脱水、干燥、包装将析出的成品KN03用干净清水或去离子水进行清洗，使KN03晶体中C厂《0.01。/。(以氯化物计)，NH/《0.05。/。(以铵盐计)，合格后用离心机脱水至含水量《3%，清洗液和滤液则一并排入储液罐；脱水后的KN03进行千燥至含水量《0.01%即为KN03产品；再包装入库。(8)NH4C1制备将KN03半成品结晶过滤、冲洗液和NH4C1冲洗液蒸发浓縮至浓度为3745Be，控制溶液中C厂、NH/离子浓度分别为19~28%和915%;然后加入固体NH4N03，溶解后溶液泵入NH4C1冷却结晶器中降温至45^7(TC，使NH4C1结晶析出，再经分铵过滤处理，滤液为母液n排入储液罐中，以作为配料工艺水使用循环，固体NH4C1进行脱水过滤至水分《4%即得成品NH4C1产品。实施例2以实施例1的生产方法及工艺参数进行，不同之处如下陈述，()在反应容器中投入反应物料进行反应，控制溶液中C厂浓度在1721%，NH4+浓度在8ll。/c，反应溶液温度为80-95。C;(2)KN03半成品结晶中Cl—质量分数为1.53°/。，NH4+质量分数1.5~4%;(3)KN03晶体复结时，控制溶液浓度为4754Be;冷却结晶器中降温至15-25。C使KN0:,产品结晶析出；(4)NH4C1制备溶液浓縮至浓度为40~45Be，采用上述工艺步骤生产的KN03产品经国家权威机构抽样检测，均达到或超过国家优等品质量要求(见表l)本发明中C厂和NH/在溶液中表示浓度，在固体结晶中表示质量分数。权利要求1、一种复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法包括以下方法步骤(1)以氯化钾、硝酸铵和水溶液为原料，控制反应溶液中Cl-和\或NH4+浓度分别为16-22％、7-12％，反应溶液温度为80-110℃；(2)半成品KNO3结晶将上述反应所得溶液降温至0-30℃，使半成品KNO3结晶析出，过滤得滤液母液I；(3)KNO3结晶冲洗将KNO3结晶用水冲洗至Cl-1-4％，NH4+1.5-5％，冲洗溶液回收；(4)复结反应向(3)步半成品KNO3结晶中加水、加热使之充分溶解为过饱和溶液，控制溶液浓度为45-58Be；(5)过滤、清洗泥渣、KNO3成品结晶将(4)步复结反应饱和溶液经过滤，清除泥渣处理后的溶液降温至≤30℃，使KNO3结晶析出，控制结晶体成品中Cl-(以氯化物计)≤0.01％，NH4+(以铵盐计)≤0.05％；并将上述结晶成品进行脱水处理至含水量≤3％，最后进行干燥至KNO3含水量≤0.1％即为KNO3成品；(6)制备NH4Cl将上述各步滤液回收进行蒸发浓缩、加硝酸铵反应、冷却结晶、分铵处理，结晶干燥制备NH4Cl产品，处理的滤液循环至步骤(1)。2、依据权利要求1所述的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法，其特征是所述反应步骤(1)中水溶液为分铵过滤滤液和成品过滤、冲淋水，同时控制溶液中C厂浓度为17-21%,NH/浓度为8-11%，反应溶液温度为80-95°C;(2)半成品KNOa结晶将上述反应溶液置于冷却结晶器中降温至10-30'C,得固液混合物，经过滤器过滤，得半成品KN03结晶体及滤液母液I;(3)KN03结晶冲洗将半成品,03结晶体用水冲洗至KNO:,结晶体中C厂1-3%，NfV:1.5-4%,冲洗的滤液回收；(4)复结反应向(3)步半成品KNO:,结晶体中，注入清水，加热充分溶解至过饱和，控制溶液浓度为47-55Be;(5)过滤、清洗泥渣、KN03成品结晶将(4)歩复结反应的饱和溶液经过滤器过滤，清除泥渣，过滤的饱和溶液送入冷却结晶器中降温至15-25'C使KN03产品结晶析出，并用清水或去离子水冲洗KNO:,;(6)制备NFW:i:将上述4步骤以上回收的滤液经蒸发浓缩，加NHW(V溶化反应，NH,C1饱和液冷却结晶，分铵处理过滤得NH/:i产品，产品滤液为母液II，返回(1)步循环使用。3、依据权利要求1或2所述的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法，其特征是(5)步复结反应饱和溶液过滤采用板框过滤机过滤，滤液进入冷却结晶器中进行结晶处理。4、依据权利要求1或2所述的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法，其特征是步骤(6)制备1是将上述(2)步的滤液母液I为原料制备NH4C1产品5、依据权利要求1或2所述的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法，其特征是步骤(6)制备NH《1是a)将(1)-(4)歩KNO.,半成品过滤、冲洗液和氯化铵冲洗液蒸发浓縮至溶液浓度37-45Be，控制C1—:20-27%NH/:10-14%;b)溶液检测后加入NH4N0..,;C)将上步反应溶液进行冷却结晶，控制溶液温度为45-70'C;使W1,C1结晶析出，经过滤后的滤液母液II再循环至步骤(1);d)NH4C1结晶体经脱水，干燥处理控制NH.,Cl结品水分《4%，包装入库。6、依据权利要求5所述的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法，其特征是a)步蒸发浓縮控制溶液浓度40.5-44Be;d)步NHX1结晶体脱水使用离心机脱水。7、依据权利要求1或2所述的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法，其特征是(4)步复结晶后KN(U胄洗用水为清水或去离子水。全文摘要本发明公开了一种复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法其包括以下方法步骤以氯化钾、硝酸铵、水溶液为原料，控制反应溶液中Cl^-和\或NH₄⁺浓度分别为16-22％、7-12％，反应溶液温度为80-110℃；半成品KNO₃结晶；KNO₃结晶冲洗；复结反应；过滤、清洗泥渣、KNO₃成品结晶控制结晶体成品中Cl^-(以氯化物计)≤0.01％，NH₄⁺(以铵盐计)≤0.05％；并将上述结晶体成品进行脱水处理至含水量≤3％，最后进行干燥至KNO₃含水量≤0.1％即为KNO₃成品；将上述各步滤液回收进行蒸发浓缩、加硝酸铵反应、分铵处理，结晶干燥制备NH₄Cl产品，处理的滤液循环至步骤(1)。文档编号C01D9/10GK101643226SQ20091011587公开日2010年2月10日申请日期2009年9月2日优先权日2009年9月2日发明者赵家春申请人:赵家春