一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统及生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统及生产方法，该系统包括硝酸钾生产系统和液体硝酸铵生产系统，所述的硝酸钾生产系统包括溶解槽、硝酸钾真空结晶装置、一次稠厚器、一次离心机、混料槽、浓缩预热器、逆流三效浓缩装置、真空连续结晶器、二次稠厚器和二次离心机；液体硝酸铵生产系统包括氨蒸发器、气氨过滤器、氨预热器、管式反应器、中和洗涤塔和闪蒸槽，本发明开发了一套与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产新工艺，提高了硝酸钾生产工艺的生产效率，对结晶过程控制更精确，硝酸钾结晶的质量和产量更加稳定。
【专利说明】一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统及生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统及生产方法，属于化工生产【技术领域】。
【背景技术】
[0002]国内复分解法生产硝酸钾主要采用硝酸钠-氯化钾法和硝酸铵-氯化钾法。前者原料价格较高，副产氯化钠经济价值较低。硝酸铵-氯化钾复分解工艺广泛应用，又以四步循环法为主:循环母液中加入水和氯化钾，温度降低时，硝酸钾结晶析出。向母液中加入固体硝酸铵，再经蒸发浓缩、冷却结晶后，析出氯化铵晶体。分离后的母液作为循环母液返回。
[0003]目前，国内现有复分解法生产硝酸钾联产氯化铵尚无实现全线连续式的操作工艺，如以下两种代表性的工艺流程:
[0004]中国专利文献CN1827526 A(申请号200510094223.X)公开了一种复分解法制备硝酸钾的方法，原料氯化钾和硝酸铵及工艺水以一定比例完成配制后，送入真空冷却结晶器中，硝酸钾结晶析出并长大；结晶液经稠厚器增稠再经离心机连续分离出产品硝酸钾。分离出的母液经与反应液换热后送入自然循环蒸发器蒸发浓缩；浓缩后的溶液经冷析结晶、稠厚器增稠再经离心机连续分离出氯化铵副产品，所得二次母液返回配制槽。该方法蒸发浓缩工艺时采用逆流加料，一效常压、二效负压双效浓缩，提高了蒸汽利用率，但其二效温度在125-130°C，温度较高，对设备材质的抗腐蚀性要求较严格；且该方法浓缩后采用与外循环水换热冷析结晶的间歇式操作方式，效率较低。
[0005]中国专利文献CN101628723A(申请号200910044146.5)公开了复分解反应生成硝酸钾和氯化铵的方法，在110°c的温度下，将硝酸铵和氯化钾，按铵离子和氯离子为1:2的比例溶于水，继续加入氯化钾和水，边搅拌边加热，达硝酸钾的过饱和状态，停止加热使溶液在真空冷却结晶器内冷却至36-40 V析出硝酸钾晶体，放入内衬滤布的离心机得粗硝酸钾，分离的母液I为硝酸钾、氯化铵的另一共饱和点的，将粗硝酸钾用冷水洗涤后干燥得成品硝酸钾，向母液I与洗涤液中，加入硝酸铵，调整溶液浓度达氯化铵的饱和状态，在真空浓缩装置内进行负压蒸发，离心滤出析出的氯化铵，得到固体氯化铵产品。该方法将一次结晶分离后母液与硝酸铵固体混合后，采用并流双效蒸发浓缩，但难以克服二效物料粘度高，换热系数降低而导致的蒸发装置生产能力的下降的问题。该方法采用冷却方式降温结晶，属间歇式操作方式，效率低下。
[0006]硝酸铵在高温、高压和有可被氧化的物质存在下会发生爆炸，因此硝酸铵在生产使用时存在一定危险，特别是2002年9月30日，国务院办公厅下发了国办发
[2002]52号《关于进一步加强民用爆炸物品安全管理的通知》，加强了对农用硝酸铵的管控。而现有的硝酸钾四步循环法中大多以添加硝酸铵固体为主，如中国专利文献CN101628723A(申请号200910044146.5)公开的复分解反应生成硝酸钾和氯化铵的方法、中国专利文献CN101643226A(申请号200910115875.5)公开的复分解循环法生产硝酸钾和氯化铵的方法均是将硝酸钾结晶后的一次母液蒸发浓缩后加入硝酸铵固体。中国专利文献CN101643226A(申请号011108280.1)公开的一种复分解法制备硝酸钾的方法、中国专利文献CN101643226A(申请号01106898.1)公开的提高固相硝酸钾浓度与产品硝酸钾质量的方法将硝酸铵固体加入硝酸钾结晶后的一次母液中再蒸发浓缩。中国专利文献CN100374372A(申请号200510094223.X)公开的一种复分解法制备硝酸钾的方法通过向一次结晶母液中加入硝酸铵液体，避免了硝酸铵固体在贮存、运输、使用过程中的危险。但其实施例中使用的硝铵溶液浓度低，对后续蒸发浓缩造成极大压力，能耗较高，且硝铵溶液的生产工艺并未公开。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统及生产方法，可以达到减少能耗，实现DCS控制的连续化生产，扩大硝酸钾生产规丰旲，提闻生广安全和效率的目的。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统，包括硝酸钾生产系统和液体硝酸铵生产系统，所述的硝酸钾生产系统包括溶解槽、硝酸钾真空结晶装置、一次稠厚器、一次离心机、混料槽、浓缩预热器、逆流三效浓缩装置、真空连续结晶器、二次稠厚器和二次离心机；所述溶解槽的出料口与硝酸钾真空结晶装置的进料口相连通，硝酸钾真空结晶装置的出料口与一次稠厚器的进料口相连通，一次稠厚器的出料口与一次离心机的进料口相连通，一次离心机的液体出料口与混料槽的进料口相连通，混料槽的出料口与浓缩预热器的进料口相连通，浓缩预热器的出料口与逆流三效浓缩装置的进料口相连通，逆流三效浓缩装置的出料口与真空连续结晶器的进料口相连通，真空连续结晶器的出料口与二次稠厚器的进料口相连通，二次稠厚器的出料口与二次离心机的进料口相连通，二次离心机的液体出料口与溶解槽的进料口相连通；
[0010]所述的液体硝酸铵生产系统包括氨蒸发器、气氨过滤器、氨预热器、管式反应器、中和洗涤塔和闪蒸槽，所述的管式反应器设置有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，闪蒸槽设置有第一进料口、第二进料口和出料口，氨蒸发器的出料口与气氨过滤器的进口连通，气氨过滤器的出口与氨预热器的进口连通，氨预热器的出口与管式反应器的第一进料口连通，通过管式反应器的第二进料口向管式反应器通入稀硝酸，管式反应器的第一出口与中和洗涤塔的进口连通，中和洗涤塔的出口通过中和洗涤泵与闪蒸槽的第一进料口连接，管式反应器的第二出口与闪蒸槽的第二进料口连通，闪蒸槽的出口与硝酸钾生产系统中混料槽连通，闪蒸槽出来的物料最终流向硝酸钾生产系统中的混料槽中。
[0011]所述闪蒸槽可以是一级闪蒸槽，也可以是二级闪蒸槽串联。
[0012]所述的硝酸钾真空结晶装置为2?10级串联结构的装置，每一级串联结构包括结晶器、冷凝器、真空泵和出料泵，结晶器的上端通过管道与冷凝器的上端连通，冷凝器的下端通过管道与真空泵连接，冷凝器的下端还通过冷凝水管道连接有水槽，结晶器的下端通过管道与出料泵连接，出料泵的出料口与下一级结晶器进料口相连，溶解槽的出料口与第一级串联结构的结晶器的进料口连接，最后一级出料泵与一次稠厚器的进料口连接。每级冷凝器下端都有冷凝水管道通向水槽，可作为循环用水返回氯化钾溶解槽。第N(1〈N〈10)级硝酸钾真空结晶装置通过出料泵将物料转移到N+1级硝酸钾真空结晶装置，最后一级硝酸钾真空结晶装置通过出料泵泵向稠厚器。每级冷凝器下端都有冷凝水管道通向水槽，可作为循环用水返回溶解槽。通过控制每级硝酸钾真空结晶装置的真空度可以控制每级硝酸钾真空结晶装置内的温度，以保证硝酸钾结晶的质量和产量。
[0013]本发明优选的，所述的逆流三效浓缩装置包括一效降膜浓缩装置、二效降膜浓缩装置、三效降膜浓缩装置、浓缩预热器、真空冷凝器和真空器，一效降膜浓缩装置包括一效加热器、一效分离室、一效循环泵和一效出料泵，二效降膜浓缩装置包括二效加热器、二效分离室、二效循环泵和二效出料泵，三效降膜浓缩装置包括三效加热器、三效分离室、三效循环泵和三效出料泵；一效循环泵的进料口分别与一效出料泵的进料口、一效分离室的底部和一效加热器的底部相连通，一效循环泵的出料口与二效出料泵的出料口分别与一效加热器顶部的进料口相连通，一效出料泵的出料口与真空连续结晶器的进料口相连接，一效加热器和一效分离室下部通过管道连通，一效分离室顶部通过管道与二效加热器上部相连通；
[0014]二效循环泵的进料口分别与二效出料泵的进料口、二效分离室的底部和二效加热器的底部相连通，二效循环泵的出料口与三效出料泵的出料口分别与二效加热器顶部的进料口相连通，二效加热器和二效分离室下部通过管道连通，二效分离室顶部通过管道与三效加热器上部相连通；
[0015]三效循环泵的进料口分别与三效出料泵的进料口、三效分离室的底部和三效加热器的底部相连通，三效循环泵的出料口与浓缩预热器的出料口分别与三效加热器顶部的进料口相连通，三效加热器和三效分离室下部通过管道连通，三效分离室顶部通过管道分别与浓缩预热器、真空冷凝器上部相连通。
[0016]根据本发明优选的，所述的真空连续结晶器为DTB结晶器、OSLO结晶器。
[0017]根据本发明优选的，所述的硝酸钾真空结晶装置由6个真空结晶器通过出料泵串联连接。
[0018]利用上述与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统进行生产硝酸钾的方法，步骤如下:
[0019]向溶解槽中加入循环母液、水和氯化钾，蒸汽加热溶解，制得混合溶液，所述的循环母液为氯化铵母液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1?1.2，混合溶液依次进入硝酸钾真空结晶装置、一次稠厚器、一次离心机，离心分离出湿相硝酸钾结晶，湿相硝酸钾经干燥、冷却得到硝酸钾；
[0020]液氨进入氨蒸发器蒸发为气氨，气氨经气氨过滤器过滤后，然后进入氨预热器，气氨在氨预热器加热至90?150°C后进入管式反应器内与第二进料口通入的稀硝酸进行加压中和反应，反应生成的反应液进入闪蒸槽，利用反应热进行闪蒸提浓，制得硝酸铵溶液；[0021 ] 制得硝酸铵溶液与离心分离出的硝酸钾母液在混合槽内混合均匀后，料液经浓缩预热器预热后进入逆流三效浓缩装置，浓缩至密度为1.30?1.37g/cm3后，送入真空连续结晶器结晶，再依次经过二次稠厚器、二次离心机，经离心分离氯化铵晶体，分离获得的氯化铵母液加入溶解槽中循环利用。
[0022]根据本发明优选的，溶解槽内蒸汽加热溶解的加热温度为65?90°C。
[0023]根据本发明优选的，所述的硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置；其中，一级结晶器内温度控制在65?80°C，真空度为0.0lO?0.030MPa ;二级结晶器内温度控制在50?65°C，真空度为0.007?0.0lOMPa ;三级结晶器内温度控制在42?50°C，真空度为0.006?0.007MPa ;四级结晶器内温度控制在35?42°C，真空度为0.003?0.006MPa ;五级结晶器内温度控制在25?35°C，真空度为0.0023?0.003MPa ;六级结晶器内温度控制在 15 ?25°C，真空度为 0.0010 ?0.0023MPa。
[0024]根据本发明优选的，通入管式反应器中稀硝酸质量浓度为40-60wt%，管式反应器的反应压力为0.2?0.6MPa，反应温度依靠反应放热提供，闪蒸液的浓度，通过二次蒸汽的温度来控制。
[0025]根据本发明优选的，从闪蒸槽提浓得到的硝酸铵溶液质量浓度为75% -95wt%。
[0026]根据本发明优选的，气氨与稀硝酸在管式反应器内中和反应排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽进入中和洗涤塔用稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液通过中和洗涤泵泵入闪蒸槽，工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供。
[0027]根据本发明优选的，所述的逆流三效浓缩装置为降膜浓缩装置，降膜浓缩装置中的一效降膜浓缩装置中温度为110?115°C，真空度为0.18?0.25MPa，二效降膜浓缩装置中温度为90?100°C，真空度为0.08?0.lOMPa，三效降膜浓缩装置中温度为60?80°C，真空度为0.01?0.05MPa。
[0028]根据本发明优选的，所述真空连续结晶器中温度为50?70°C，真空度为0.07?0.1OMPa0
[0029]根据本发明优选的，本工艺可通过安装DCS系统实现自动化控制。
[0030]一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾的方法，步骤如下:
[0031](I)将氯化铵母液、水和氯化钾混合均匀，蒸汽加热至65?90°C溶解，制得混合溶液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1?1.2 ;
[0032](2)将步骤⑴制得的混合溶液进行六级真空结晶，一级真空结晶器的温度65?80°C，真空度为0.010?0.030MPa, 二级真空结晶器的温度为50?65°C，真空度为0.007?0.0lOMPa，三级真空结晶器的温度为42?50°C，真空度为0.006?0.007MPa,四级真空结晶器的温度为35?42°C，真空度为0.003?0.006MPa,五级真空结晶器的温度为25?35°C，真空度为0.0023?0.003MPa，六级真空结晶器的温度为15?25°C，真空度为0.0010 ?0.0023MPa ；
[0033](3)将步骤(2)真空结晶后的物料进入一次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水质量含量控制在40?50wt%，然后一次离心，制得硝酸钾结晶和硝酸钾母液；
[0034](4)液氨经加热至5?15°C后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后在氨预热器加热至90?150°C后进入管式反应器内与稀硝酸进行加压中和反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为0.8?1.2: I，反应生成的反应液闪蒸提浓，制得质量浓度为75% -95wt%的硝酸铵溶液；
[0035](5)将步骤(4)制得硝酸铵溶液与步骤(3)制得的硝酸钾母液在混合槽内混合均匀后，硝酸铵溶液的投加量与硝酸钾母液的质量比为(5?10):1，然后经逆流三效进行浓缩，三效浓缩温度为70?80°C，二效浓缩温度为90?100°C，一效浓缩温度为110?115°C，浓缩至密度为1.30?1.37g/cm3，含水量为50?80wt%，在温度为50?70°C，真空度为0.07?0.1OMPa的条件下结晶，然后进入二次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水量控制在30?45wt%，然后二次离心，制得氯化铵晶体和氯化铵母液，氯化铵母液参与步骤(I)的反应循环利用。
[0036]以上制备方法中没有特别说明的均按照现有技术。
[0037]本发明具有以下优点和有益效果:
[0038]1、本发明开发了一套与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产新工艺，提高了硝酸钾生产工艺的生产效率，避免原料硝铵购买、运输、贮藏过程中的危险，大大降低了生产成本。
[0039]2、本发明采用全新的硝酸钾真空结晶设计，对结晶过程控制更精确，硝酸钾结晶的质量和产量更加稳定。
[0040]3、采用闪蒸工艺生产硝酸铵溶液，避免了传统生产装置引发的爆炸危险，且生产的硝酸铵溶液浓度高，对后续浓缩工艺压力小，停留时间短，对设备腐蚀性小，可降低能耗。
[0041]4、本发明采用逆流三效降膜浓缩工艺对含氯的料浆浓缩，不仅降低了投资成本，而且浓缩温度低，减轻了料浆对设备的腐蚀，还大大节约了蒸汽使用量，降低了能耗。
[0042]5、本发明首次将真空连续结晶器应用到氯化铵的结晶过程中，较传统换热冷却方式相比，实现了连续操作，节约生产时间，提高效率。
【专利附图】
【附图说明】
:
[0043]图1是本发明连续式硝酸钾生产的工艺流程示意图；
[0044]图2是本发明硝酸钾真空结晶装置示意图；
[0045]图中:A、结晶器，B、冷凝器，C、真空泵，D、出料泵。
[0046]图3是本发明逆流三效降膜浓缩、真空连续结晶装置示意图；
[0047]图中:1、真空器，2、三效分离室，3、三效加热器，4、二效分离室，5、二效加热器，6、一效分离室，7、一效加热器，8、三效循环泵，9、三效出料泵，10、二效循环泵，11 二效出料泵，12、一效循环泵，13、一效出料泵，14、真空冷凝器，15、浓缩预热器，16、真空连续结晶器，17、氯化铵真空冷凝器。
【具体实施方式】
[0048]下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的范围并不局限于此。
[0049]实施例中使用的原料均为普通市售。
[0050]实施例1
[0051]一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统，包括硝酸钾生产系统和液体硝酸铵生产系统，所述的硝酸钾生产系统包括溶解槽、硝酸钾真空结晶装置、一次稠厚器、一次离心机、混料槽、浓缩预热器、逆流三效浓缩装置、真空连续结晶器16、二次稠厚器17和二次离心机；所述溶解槽的出料口与硝酸钾真空结晶装置的进料口相连通，硝酸钾真空结晶装置的出料口与一次稠厚器的进料口相连通，一次稠厚器的出料口与一次离心机的进料口相连通，一次离心机的液体出料口与混料槽的进料口相连通，混料槽的出料口与浓缩预热器的进料口相连通，浓缩预热器的出料口与逆流三效浓缩装置的进料口相连通，逆流三效浓缩装置的出料口与真空连续结晶器的进料口相连通，真空连续结晶器的出料口与二次稠厚器的进料口相连通，二次稠厚器的出料口与二次离心机的进料口相连通，二次离心机的液体出料口与溶解槽的进料口相连通；硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置，每一级串联结构包括结晶器A、冷凝器B、真空泵C和出料泵D，结晶器A的上端通过管道与冷凝器B的上端连通，冷凝器B的下端通过管道与真空泵C连接，冷凝器B的下端还通过冷凝水管道连接有水槽，结晶器A的下端通过管道与出料泵D连接，出料泵D的出料口与下一级结晶器进料口相连，溶解槽的出料口与第一级串联结构的结晶器的进料口连接，最后一级出料泵与一次稠厚器的进料口连接。每级冷凝器下端都有冷凝水管道通向水槽，可作为循环用水返回氯化钾溶解槽。第N(1〈N〈10)级硝酸钾真空结晶装置通过出料泵将物料转移到N+1级硝酸钾真空结晶装置，最后一级硝酸钾真空结晶装置通过出料泵泵向稠厚器。每级冷凝器下端都有冷凝水管道通向水槽，可作为循环用水返回溶解槽。通过控制每级硝酸钾真空结晶装置的真空度可以控制每级硝酸钾真空结晶装置内的温度，以保证硝酸钾结晶的质量和产量。
[0052]逆流三效浓缩装置包括一效降膜浓缩装置、二效降膜浓缩装置、三效降膜浓缩装置、浓缩预热器15、真空冷凝器14和真空器1，一效降膜浓缩装置包括一效加热器7、一效分离室6、一效循环泵12和一效出料泵13，二效降膜浓缩装置包括二效加热器5、二效分离室4、二效循环泵10和二效出料泵11，三效降膜浓缩装置包括三效加热器3、三效分离室2、三效循环泵8和三效出料泵9 ;一效循环泵12的进料口分别与一效出料泵13的进料口、一效分离室6的底部和一效加热器7的底部相连通，一效循环泵12的出料口与二效出料泵11的出料口分别与一效加热器7顶部的进料口相连通，一效出料泵13的出料口与真空连续结晶器的进料口相连接，一效加热器7和一效分离室6下部通过管道连通，一效分离室6顶部通过管道与二效加热器5上部相连通；
[0053]二效循环泵10的进料口分别与二效出料泵11的进料口、二效分离室4的底部和二效加热器5的底部相连通，二效循环泵10的出料口与三效出料泵9的出料口分别与二效加热器5顶部的进料口相连通，二效加热器5和二效分离室4下部通过管道连通，二效分离室4顶部通过管道与三效加热器3上部相连通；
[0054]三效循环泵8的进料口分别与三效出料泵9的进料口、三效分离室2的底部和三效加热器3的底部相连通，三效循环泵8的出料口与浓缩预热器15的出料口分别与三效加热器3顶部的进料口相连通，三效加热器3和三效分离室2下部通过管道连通，三效分离室顶部通过管道分别与浓缩预热器15、真空冷凝器14上部相连通。
[0055]液体硝酸铵生产系统包括氨蒸发器、气氨过滤器、氨预热器、管式反应器、中和洗涤塔和闪蒸槽，所述的管式反应器设置有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，闪蒸槽设置有第一进料口、第二进料口和出料口，氨蒸发器的出料口与气氨过滤器的进口连通，气氨过滤器的出口与氨预热器的进口连通，氨预热器的出口与管式反应器的第一进料口连通，通过管式反应器的第二进料口向管式反应器通入稀硝酸，管式反应器的第一出口与中和洗涤塔的进口连通，中和洗涤塔的出口通过中和洗涤泵与闪蒸槽的的第一进料口连接，管式反应器的第二出口与闪蒸槽的第二进料口连通，闪蒸槽的出口与硝酸钾生产系统中混料槽连通，闪蒸槽出来的物料最终流向硝酸钾生产系统中的混料槽中。
[0056]所述的真空连续结晶器为DTB结晶器、OSLO结晶器。
[0057]实施例2
[0058]利用实施例1所述与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统连续生产硝酸钾的方法，步骤如下:
[0059](I)向溶解槽中加入循环母液、水和氯化钾，混合均匀，蒸汽加热至75°C溶解，制得混合溶液，所述的循环母液为氯化铵母液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1，
[0060](2)混合溶液依次进入硝酸钾真空结晶装置，硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置；一级真空结晶器的温度70°C，真空度为0.020MPa, 二级真空结晶器的温度为55°C，真空度为0.008MPa，三级真空结晶器的温度为42°C，真空度为0.006MPa,四级真空结晶器的温度为35 °C，真空度为0.005MPa,五级真空结晶器的温度为25 °C，真空度为
0.0026MPa，六级真空结晶器的温度为15°C，真空度为0.0018MPa ；
[0061](3)将步骤(2)真空结晶后的物料进入一次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水质量含量控制在40%，然后经过一次离心机，离心分离出湿相硝酸钾结晶，湿相硝酸钾经干燥、冷却得到硝酸钾，离心分离出的硝酸钾母液进入混料槽；
[0062](4)液氨进入氨蒸发器加热至10°C蒸发为气氨，气氨经气氨过滤器过滤后，然后进入氨预热器，气氨在氨预热器加热至90°C后进入管式反应器内与第二进料口通入的质量浓度65%稀硝酸进行加压中和反应，控制氨气与硝酸的摩尔比为1:1，反应生成的反应液进入闪蒸槽，利用反应热进行闪蒸提浓，得到质量浓度为80wt%的硝酸铵溶液；管式反应器中排出的氨气进入中和洗涤塔用稀硝酸洗涤，洗涤后得到的硝酸铵溶液进入闪蒸槽。闪蒸槽的工艺蒸气经蒸发冷凝器冷凝为工艺冷凝水循环使用。
[0063](5)将步骤(4)制得的质量浓度为SOwt%的硝酸铵溶液与步骤(3)制得的硝酸钾母液在混料槽内混合均匀后，硝酸铵溶液与硝酸钾母液的质量比为5:1，料液经浓缩预热器预热后进入逆流三效浓缩装置，浓缩至密度为1.35g/cm3后，控制一效浓缩装置中温度为110°C，真空度为0.23MPa，二效浓缩装置中温度为90°C，真空度为0.09MPa，三效浓缩装置中温度为75°C，真空度为0.03MPa ;然后送入DTB真空连续结晶器结晶，结晶温度60°C，真空度为0.lOMPa，再经过二次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水量控制在40%，然后二次离心机，经离心分离氯化铵晶体，分离获得的氯化铵母液加入溶解槽中循环利用。所得硝酸钾产品K2O:44.0wt%, CF:1.6wt%，氯化铵产品总氮含量为25.3wt%0
[0064]实施例3
[0065]利用实施例1所述与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统连续生产硝酸钾的方法，步骤如下:
[0066](I)向溶解槽中加入循环母液、水和氯化钾，混合均匀，蒸汽加热至80°C溶解，制得混合溶液，所述的循环母液为氯化铵母液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:
1.1，
[0067](2)混合溶液依次进入硝酸钾真空结晶装置，硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置；一级真空结晶器的温度75°C，真空度为0.028MPa, 二级真空结晶器的温度为60°C，真空度为0.009MPa，三级真空结晶器的温度为45°C，真空度为0.007MPa,四级真空结晶器的温度为38°C，真空度为0.005MPa,五级真空结晶器的温度为30°C，真空度为0.0029MPa，六级真空结晶器的温度为20°C，真空度为0.0022MPa ；
[0068](3)将步骤(2)真空结晶后的物料进入一次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水质量含量控制在45%，然后经过一次离心机，离心分离出湿相硝酸钾结晶，湿相硝酸钾经干燥、冷却得到硝酸钾，离心分离出的硝酸钾母液进入混料槽；
[0069](4)液氨进入氨蒸发器加热至15°C蒸发为气氨，气氨经气氨过滤器过滤后，然后进入氨预热器，气氨在氨预热器加热至100°c后进入管式反应器内与第二进料口通入的质量浓度40%稀硝酸进行加压中和反应，控制氨气与硝酸的摩尔比为1.1:1，反应生成的反应液进入闪蒸槽，利用反应热进行闪蒸提浓，得到质量浓度为78wt%的硝酸铵溶液；管式反应器中排出的氨气进入中和洗涤塔用稀硝酸洗涤，洗涤后得到的硝酸铵溶液进入闪蒸槽。闪蒸槽的工艺蒸气经蒸发冷凝器冷凝为工艺冷凝水循环使用。
[0070](5)将步骤(4)制得的质量浓度为78wt%的硝酸铵溶液与步骤(3)制得的硝酸钾母液在混料槽内混合均匀后，硝酸铵溶液与硝酸钾母液的质量比为8:1，料液经浓缩预热器预热后进入逆流三效浓缩装置，浓缩至密度为1.35g/cm3、含水量为60%，控制一效浓缩装置中温度为115°C，真空度为0.20MPa, 二效浓缩装置中温度为95°C，真空度为0.085MPa,三效浓缩装置中温度为80°C，真空度为0.03MPa ;然后送入OSLO真空连续结晶器结晶，结晶温度70°C，真空度为0.075MPa，再经过二次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水量控制在35 %，然后二次离心机，经离心分离氯化铵晶体，分离获得的氯化铵母液加入溶解槽中循环利用。
[0071]所得硝酸钾产品K2O:44.2wt%, CF:0.9wt%，氯化铵产品总氮含量为25.6wt%。
[0072]实施例4
[0073]利用实施例1所述与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统连续生产硝酸钾的方法，步骤如下:
[0074](I)向溶解槽中加入循环母液、水和氯化钾，混合均匀，蒸汽加热至90°C溶解，制得混合溶液，所述的循环母液为氯化铵母液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1.2,
[0075](2)混合溶液依次进入硝酸钾真空结晶装置，硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置；一级真空结晶器的温度80°C，真空度为0.015MPa，二级真空结晶器的温度为65°C，真空度为0.008MPa，三级真空结晶器的温度为50°C，真空度为0.006MPa,四级真空结晶器的温度为42 °C，真空度为0.004MPa,五级真空结晶器的温度为35 °C，真空度为0.0025MPa，六级真空结晶器的温度为25°C，真空度为0.0012MPa ；
[0076](3)将步骤(2)真空结晶后的物料进入一次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水质量含量控制在50%，然后经过一次离心机，离心分离出湿相硝酸钾结晶，湿相硝酸钾经干燥、冷却得到硝酸钾，离心分离出的硝酸钾母液进入混料槽；
[0077](4)液氨进入氨蒸发器加热至15°C蒸发为气氨，气氨经气氨过滤器过滤后，然后进入氨预热器，气氨在氨预热器加热至110°C后进入管式反应器内与第二进料口通入的质量浓度56%稀硝酸进行加压中和反应，控制氨气与硝酸的摩尔比为0.9:1，反应生成的反应液进入闪蒸槽，利用反应热进行闪蒸提浓，得到质量浓度为95wt%的硝酸铵溶液；管式反应器中排出的氨气进入中和洗涤塔用稀硝酸洗涤，洗涤后得到的硝酸铵溶液进入闪蒸槽。闪蒸槽的工艺蒸气经蒸发冷凝器冷凝为工艺冷凝水循环使用。
[0078](5)将步骤(4)制得的质量浓度为95wt%的硝酸铵溶液与步骤(3)制得的硝酸钾母液在混料槽内混合均匀后，硝酸铵溶液与硝酸钾母液的质量比为9:1，料液经浓缩预热器预热后进入逆流三效浓缩装置，浓缩至密度为1.36g/cm3、含水量为65%，控制一效浓缩装置中温度为115°C，真空度为0.22MPa，二效浓缩装置中温度为100°C，真空度为0.08MPa,三效浓缩装置中温度为80°C，真空度为0.04MPa ;然后送入OSLO真空连续结晶器结晶，结晶温度70°C，真空度为0.08MPa，再经过二次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水量控制在45 %，然后二次离心机，经离心分离氯化铵晶体，分离获得的氯化铵母液加入溶解槽中循环利用。
[0079]所得硝酸钾产品K2O:44.9wt%, CF:0.6wt%，氯化铵产品总氮含量为25.1%。
[0080]实施例5
[0081]利用实施例1所述与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统连续生产硝酸钾的方法，步骤如下:
[0082](I)向溶解槽中加入循环母液、水和氯化钾，混合均匀，蒸汽加热至65°C溶解，制得混合溶液，所述的循环母液为氯化铵母液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1，
[0083](2)混合溶液依次进入硝酸钾真空结晶装置，硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置；一级真空结晶器的温度60°C，真空度为0.025MPa, 二级真空结晶器的温度为55°C，真空度为0.008MPa，三级真空结晶器的温度为45°C，真空度为0.0065MPa,四级真空结晶器的温度为40°C，真空度为0.005MPa，五级真空结晶器的温度为30°C，真空度为0.0028MPa，六级真空结晶器的温度为20°C，真空度为0.0016MPa ；
[0084](3)将步骤(2)真空结晶后的物料进入一次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水质量含量控制在70%，然后经过一次离心机，离心分离出湿相硝酸钾结晶，湿相硝酸钾经干燥、冷却得到硝酸钾，离心分离出的硝酸钾母液进入混料槽；
[0085](4)液氨进入氨蒸发器加热至8°C蒸发为气氨，气氨经气氨过滤器过滤后，然后进入氨预热器，气氨在氨预热器加热至130°C后进入管式反应器内与第二进料口通入的质量浓度56%稀硝酸进行加压中和反应，控制氨气与硝酸的摩尔比为1.2:1，反应生成的反应液进入闪蒸槽，利用反应热进行闪蒸提浓，得到质量浓度为85wt%的硝酸铵溶液；管式反应器中排出的氨气进入中和洗涤塔用稀硝酸洗涤，洗涤后得到的硝酸铵溶液进入闪蒸槽。闪蒸槽的工艺蒸气经蒸发冷凝器冷凝为工艺冷凝水循环使用。
[0086](5)将步骤(4)制得的质量浓度为85wt%的硝酸铵溶液与步骤(3)制得的硝酸钾母液在混料槽内混合均匀后，硝酸铵溶液与硝酸钾母液的质量比为10:1，料液经浓缩预热器预热后进入逆流三效浓缩装置，浓缩至密度为1.37g/cm3、含水量为80%，控制一效浓缩装置中温度为110°C，真空度为0.25MPa，二效浓缩装置中温度为90°C，真空度为0.08MPa,三效浓缩装置中温度为70°C，真空度为0.03MPa ;然后送入OSLO真空连续结晶器结晶，结晶温度65°C，真空度为0.09MPa,再经过二次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水量控制在32%,然后二次离心机，经离心分离氯化铵晶体，分离获得的氯化铵母液加入溶解槽中循环利用。
[0087]所得硝酸钾产品K2O:44.5wt%, CF:1.lwt%，氯化铵产品总氮含量为25.5wt%
[0088]实施例6
[0089]利用实施例1所述与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统连续生产硝酸钾的方法，步骤如下:
[0090](I)向溶解槽中加入循环母液、水和氯化钾，混合均匀，蒸汽加热至70°C溶解，制得混合溶液，所述的循环母液为氯化铵母液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1.1，
[0091](2)混合溶液依次进入硝酸钾真空结晶装置，硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置；一级真空结晶器的温度65 °C，真空度为0.025MPa, 二级真空结晶器的温度为55°C，真空度为0.008MPa，三级真空结晶器的温度为42°C，真空度为0.0065MPa,四级真空结晶器的温度为38°C，真空度为0.005MPa，五级真空结晶器的温度为30°C，真空度为0.0028MPa，六级真空结晶器的温度为23°C，真空度为0.0015MPa ；
[0092](3)将步骤(2)真空结晶后的物料进入一次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水质量含量控制在45%，然后经过一次离心机，离心分离出湿相硝酸钾结晶，湿相硝酸钾经干燥、冷却得到硝酸钾，离心分离出的硝酸钾母液进入混料槽；
[0093](4)液氨进入氨蒸发器加热至20°C蒸发为气氨，气氨经气氨过滤器过滤后，然后进入氨预热器，气氨在氨预热器加热至150°C后进入管式反应器内与第二进料口通入的质量浓度56%稀硝酸进行加压中和反应，控制氨气与硝酸的摩尔比为0.8:1，反应生成的反应液进入闪蒸槽，利用反应热进行闪蒸提浓，得到质量浓度为90wt%的硝酸铵溶液；管式反应器中排出的氨气进入中和洗涤塔用稀硝酸洗涤，洗涤后得到的硝酸铵溶液进入闪蒸槽。闪蒸槽的工艺蒸气经蒸发冷凝器冷凝为工艺冷凝水循环使用。
[0094](5)将步骤(4)制得的质量浓度为90wt%的硝酸铵溶液与步骤(3)制得的硝酸钾母液在混料槽内混合均匀后，硝酸铵溶液与硝酸钾母液的质量比为9:1，料液经浓缩预热器预热后进入逆流三效浓缩装置，浓缩至密度为1.30g/cm3、含水量为60%，控制一效浓缩装置中温度为115°C，真空度为0.20MPa, 二效浓缩装置中温度为90°C，真空度为0.090MPa,三效浓缩装置中温度为70°C，真空度为0.02MPa ;然后送入OSLO真空连续结晶器结晶，结晶温度55°C，真空度为0.07MPa，再经过二次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水量控制在40 %，然后二次离心机，经离心分离氯化铵晶体，分离获得的氯化铵母液加入溶解槽中循环利用。
[0095]所得硝酸钾产品K2O:44.7wt%, CF:0.5wt%，氯化铵产品总氮含量为25.3wt%。
【权利要求】
1.一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统，其特征在于，包括硝酸钾生产系统和液体硝酸铵生产系统，所述的硝酸钾生产系统包括溶解槽、硝酸钾真空结晶装置、一次稠厚器、一次离心机、混料槽、浓缩预热器、逆流三效浓缩装置、真空连续结晶器、二次稠厚器和二次离心机；所述溶解槽的出料口与硝酸钾真空结晶装置的进料口相连通，硝酸钾真空结晶装置的出料口与一次稠厚器的进料口相连通，一次稠厚器的出料口与一次离心机的进料口相连通，一次离心机的液体出料口与混料槽的进料口相连通，混料槽的出料口与浓缩预热器的进料口相连通，浓缩预热器的出料口与逆流三效浓缩装置的进料口相连通，逆流三效浓缩装置的出料口与真空连续结晶器的进料口相连通，真空连续结晶器的出料口与二次稠厚器的进料口相连通，二次稠厚器的出料口与二次离心机的进料口相连通，二次离心机的液体出料口与溶解槽的进料口相连通； 所述的液体硝酸铵生产系统包括氨蒸发器、气氨过滤器、氨预热器、管式反应器、中和洗涤塔和闪蒸槽，所述的管式反应器设置有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，闪蒸槽设置有第一进料口、第二进料口和出料口，氨蒸发器的出料口与气氨过滤器的进口连通，气氨过滤器的出口与氨预热器的进口连通，氨预热器的出口与管式反应器的第一进料口连通，通过管式反应器的第二进料口向管式反应器通入稀硝酸，管式反应器的第一出口与中和洗涤塔的进口连通，中和洗涤塔的出口通过中和洗涤泵与闪蒸槽的第一进料口连接，管式反应器的第二出口与闪蒸槽的第二进料口连通，闪蒸槽的出口与硝酸钾生产系统中混料槽连通，闪蒸槽出来的物料最终流向硝酸钾生产系统中的混料槽中。
2.根据权利要求1所述的所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统，其特征在于，硝酸钾真空结晶装置为2?10级串联结构的装置，每一级串联结构包括结晶器、冷凝器、真空泵和出料泵，结晶器的上端通过管道与冷凝器的上端连通，冷凝器的下端通过管道与真空泵连接，冷凝器的下端还通过冷凝水管道连接有水槽，结晶器的下端通过管道与出料泵连接，出料泵的出料口与下一级结晶器进料口相连，溶解槽的出料口与第一级串联结构的结晶器的进料口连接，最后一级出料泵与一次稠厚器的进料口连接。每级冷凝器下端都有冷凝水管道通向水槽，可作为循环用水返回氯化钾溶解槽。第N(1〈N〈10)级硝酸钾真空结晶装置通过出料泵将物料转移到N+1级硝酸钾真空结晶装置，最后一级硝酸钾真空结晶装置通过出料泵泵向稠厚器。
3.根据权利要求1所述的所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统，其特征在于，所述的逆流三效浓缩装置包括一效降膜浓缩装置、二效降膜浓缩装置、三效降膜浓缩装置、浓缩预热器、真空冷凝器和真空器，一效降膜浓缩装置包括一效加热器、一效分离室、一效循环泵和一效出料泵，二效降膜浓缩装置包括二效加热器、二效分离室、二效循环泵和二效出料泵，三效降膜浓缩装置包括三效加热器、三效分离室、三效循环泵和三效出料泵；一效循环泵的进料口分别与一效出料泵的进料口、一效分离室的底部和一效加热器的底部相连通，一效循环泵的出料口与二效出料泵的出料口分别与一效加热器顶部的进料口相连通，一效出料泵的出料口与真空连续结晶器的进料口相连接，一效加热器和一效分离室下部通过管道连通，一效分离室顶部通过管道与二效加热器上部相连通； 二效循环泵的进料口分别与二效出料泵的进料口、二效分离室的底部和二效加热器的底部相连通，二效循环泵的出料口与三效出料泵的出料口分别与二效加热器顶部的进料口相连通，二效加热器和二效分离室下部通过管道连通，二效分离室顶部通过管道与三效加热器上部相连通； 三效循环泵的进料口分别与三效出料泵的进料口、三效分离室的底部和三效加热器的底部相连通，三效循环泵的出料口与浓缩预热器的出料口分别与三效加热器顶部的进料口相连通，三效加热器和三效分离室下部通过管道连通，三效分离室顶部通过管道分别与浓缩预热器、真空冷凝器上部相连通。
4.根据权利要求1所述的所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统，其特征在于，所述的真空连续结晶器为DTB结晶器、OSLO结晶器，所述的硝酸钾真空结晶装置由6个真空结晶器通过出料泵串联连接。
5.利用权利要求1所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统进行生产硝酸钾的方法，步骤如下: 向溶解槽中加入循环母液、水和氯化钾，蒸汽加热溶解，制得混合溶液，所述的循环母液为氯化铵母液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1?1.2，混合溶液依次进入硝酸钾真空结晶装置、一次稠厚器、一次离心机，离心分离出湿相硝酸钾结晶，湿相硝酸钾经干燥、冷却得到硝酸钾； 液氨进入氨蒸发器蒸发为气氨，气氨经气氨过滤器过滤后，然后进入氨预热器，气氨在氨预热器加热至90?150°C后进入管式反应器内与第二进料口通入的稀硝酸进行加压中和反应，反应生成的反应液进入闪蒸槽，利用反应热进行闪蒸提浓，制得硝酸铵溶液； 制得硝酸铵溶液与离心分离出的硝酸钾母液在混合槽内混合均匀后，料液经浓缩预热器预热后进入逆流三效浓缩装置，浓缩至密度为1.30?1.378/(^3后，送入真空连续结晶器结晶，再依次经过二次稠厚器、二次离心机，经离心分离氯化铵晶体，分离获得的氯化铵母液加入溶解槽中循环利用。
6.根据权利要求5所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统进行生产硝酸钾的方法，其特征在于，溶解槽内蒸汽加热溶解的加热温度为65?90°C。
7.根据权利要求5所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统进行生产硝酸钾的方法，其特征在于，所述的硝酸钾真空结晶装置为6级串联结构的装置；其中，一级结晶器内温度控制在65?80°C，真空度为0.010?0.030MPa ;二级结晶器内温度控制在50?65°C，真空度为0.007?0.0lOMPa ;三级结晶器内温度控制在42?50°C，真空度为0.006?0.007MPa ;四级结晶器内温度控制在35?42°C，真空度为0.003?0.006MPa ；五级结晶器内温度控制在25?35°C，真空度为0.0023?0.003MPa ;六级结晶器内温度控制在15?25°C，真空度为0.0010?0.0023MPa。
8.根据权利要求5所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统进行生产硝酸钾的方法，其特征在于，通入管式反应器中稀硝酸质量浓度为40-60wt %，管式反应器的反应压力为0.2?0.6MPa，反应温度依靠反应放热提供，闪蒸液的浓度，通过二次蒸汽的温度来控制。
9.根据权利要求5所述的与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾生产系统进行生产硝酸钾的方法，其特征在于，从闪蒸槽提浓得到的硝酸铵溶液质量浓度为75% -95wt%,气氨与稀硝酸在管式反应器内中和反应排出的含氨或硝酸的工艺蒸汽进入中和洗涤塔用稀硝酸或氨洗涤，洗涤后得到的稀硝酸铵溶液通过中和洗涤泵泵入闪蒸槽，工艺蒸汽可作为蒸发闪蒸的热源或外供；所述的逆流三效浓缩装置为降膜浓缩装置，降膜浓缩装置中的一效降膜浓缩装置中温度为110?115°c，真空度为0.18?0.25MPa，二效降膜浓缩装置中温度为90?100°C，真空度为0.08?0.1OMPa,三效降膜浓缩装置中温度为60?80°C，真空度为0.01?0.05MPa,所述真空连续结晶器中温度为50?70°C，真空度为0.07?0.1OMPa0
10.一种与液体硝酸铵生产相结合的连续式硝酸钾的方法，步骤如下: (1)将氯化铵母液、水和氯化钾混合均匀，蒸汽加热至65?90°C溶解，制得混合溶液，混合溶液中铵离子与氯离子的摩尔比为1:1?1.2 ; (2)将步骤⑴制得的混合溶液进行六级真空结晶，一级真空结晶器的温度65?.800C，真空度为0.010?0.030MPa, 二级真空结晶器的温度为50?65°C，真空度为0.007?.0.0lOMPa，三级真空结晶器的温度为42?50°C，真空度为0.006?0.007MPa,四级真空结晶器的温度为35?42°C，真空度为0.003?0.006MPa，五级真空结晶器的温度为.25?35°C，真空度为0.0023?0.003MPa，六级真空结晶器的温度为15?25°C，真空度为.0.0010 ?0.0023MPa ； (3)将步骤(2)真空结晶后的物料进入一次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水质量含量控制在40?50wt%，然后一次离心，制得硝酸钾结晶和硝酸钾母液； (4)液氨经加热至5?15°C后蒸发为气氨，气氨过滤后，然后在氨预热器加热至90?.150°C后进入管式反应器内与稀硝酸进行加压中和反应，控制气氨和硝酸的摩尔比例为.0.8?1.2: I，反应生成的反应液闪蒸提浓，制得质量浓度为75%-95wt%的硝酸铵溶液； (5)将步骤(4)制得硝酸铵溶液与步骤(3)制得的硝酸钾母液在混合槽内混合均匀后，硝酸铵溶液的投加量与硝酸钾母液的质量比为(5?10):1，然后经逆流三效进行浓缩，三效浓缩温度为70?80°C，二效浓缩温度为90?100°C，一效浓缩温度为110?115°C，浓缩至密度为1.30?1.37g/cm3,含水量为50?80wt %，在温度为50?70°C，真空度为0.07?.0.1OMPa的条件下结晶，然后进入二次稠厚器，使得稠厚器出来物料的含水量控制在30?.45wt%，然后二次离心，制得氯化铵晶体和氯化铵母液，氯化铵母液参与步骤(I)的反应循环利用。
【文档编号】C01C1/18GK104310443SQ201410532401
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】王金玉, 李琳, 胡善明, 郭宗端 申请人:山东诺贝丰化学有限公司