专利名称：一种制取硫酸钾的方法
技术领域：
本发明属于化工技术领域，涉及一种制取硫酸钾的方法。
硫酸钾作为无氯钾肥，广泛应用于烟草、水果等经济作物的生产。钾是农作物的N、P、K三大营养元素之一，硫也是中量营养元素，因而硫酸钾作为K、S双元肥料大量用于生产专用复合肥料，供给经济作物施用。
目前，制取硫酸钾的方法主要有以氯化钾与硫酸为原料的Mannheim法，CN1059132A的缔置法，CN1089575A的有机胺溶剂萃取法等；以硫酸镁、硫酸铵或硫酸钠和氯化钾为原料的复分解法；明矾石还原热解法。
本发明是用水分解固体硫酸氢钾得到固体硫酸钾的方法。固体硫酸氢钾是以硫酸和氯化钾为原料制得的。其方法可用50～98％的硫酸处理氯化钾，在70～160℃，以1～20∶1的摩尔比进行反应，生成硫酸氢钾和氯化氢，氯化氢用水吸收制得盐酸或用氨中和制得氯化铵。反应后的硫酸氢钾的硫酸水溶液经冷却结晶，分离出固体硫酸氢钾。有关硫酸氢钾的制取方法在DE4111718A，CN1059132A和CN1097178A中均有叙述。
本发明的目的是在以氯化钾和硫酸为原料制得固体硫酸氢钾的基础上，用尽量少的加工介质(工艺用水)和设备的投入生产硫酸钾，降低生产成本，增强竞争力。
本发明的目的是这样实现的，在0～50℃的温度下，用适量的水分解硫酸氢钾得到固体硫酸钾的产品和硫酸水溶液。硫酸水溶液经蒸发浓缩作为生产固体硫酸氢钾的原料。从硫酸水溶液中蒸发出的水经冷凝后，可用于分解固体硫酸氢钾，从而形成循环。
本发明的方法是以水为加工介质分解固体硫酸氢钾而得到固体硫酸钾产品的。从单元操作的角度讲，该加工过程是一个液固萃取或浸取(出)的过程，即用水把固体硫酸氢钾中的硫酸从固相转移到液相(水相)中，余下的固体即为硫酸钾。
本发明的方法与有机胺作为加工介质的方法相比较，有加工过程简单，没有有机胺污染硫酸钾产品和有机胺消耗，因而产品质量高，生产成本低，无污染。
本发明的方法，在0～50℃，用水分解/萃取(浸取)固体硫酸氢钾的过程是分步(级)进行的。把硫酸氢钾看作为硫酸和硫酸钾所形成的复盐，用水分解该复盐时，可以分为两步法和三步法生产硫酸钾，也可以用多步(多于三步)法和连续逆流法生产硫酸钾。在两步法中中间分离出的固体是硫酸钾和硫酸氢钾的混合盐，其硫酸钾含量为70～84％。在三步法中，中间分离出两个固体物，第一步分离出的固体物是含硫酸钾65～80％的硫酸钾和硫酸氢钾的混合盐，第二步分离出的固体是含硫酸钾75～85％的硫酸钾和硫酸氢钾的混合盐。分离出混合盐和硫酸钾所对应的母液可返回处理混合盐或硫酸氢钾。分解硫酸氢钾所形成的硫酸水溶液可直接或经蒸发浓缩作为制造固体硫酸氢钾的原料，因而从以硫酸和氯化钾为原料制取硫酸钾的整个工艺过程的整体上考虑，硫酸水溶液形成了闭路循环，工艺用水作为加工介质经蒸发、冷凝循环使用，在生产硫酸钾产品的同时，付产氯化氢或盐酸，也可用氨中和制得氯化铵。
本发明的方法是在0～50℃温度下，用水分解固体硫酸氢钾而制取硫酸钾的。分解/浸取固体硫酸氢钾所用的水量，按加工的分步情况(两步，三步或多步)和固体物料(硫酸氢钾和混合盐)与液体物料(水及各步对应的母液)的物流方向(逆、并、错流或三种流向相结合)的不同，每产出1摩尔硫酸钾固体产品的总用水量为8～50摩尔；也就是每生产1摩尔硫酸钾固体产品需蒸发8～50摩尔的水。每步分解反应的反应时间为1～55分钟。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一第一步称取450克硫酸氢钾固体在室温(30℃)下投入500ml的玻璃烧杯中，加入260ml水和第二步分离出硫酸钾的母液240克，用玻璃棒搅拌反应20分钟后，倒入砂芯漏斗中用真空抽滤的方法，得含硫酸钾84％的混合盐180克；第二步将180克混合盐倒入500ml的烧杯中，在室温(30℃)下，加入160ml水，用玻璃棒搅拌反应10分钟后，在砂芯漏斗中抽滤，得硫酸钾固体96克，母液返回第一步和新加入的水一起分解硫酸氢钾。
实施例二第一步称取220克硫酸氢钾固体于500ml玻璃烧杯中，在20℃下，加入75克水并加入第二步和第三步所分离出的母液共176克，用玻璃棒搅拌反应40分钟，用玻璃砂芯漏斗真空抽滤得含硫酸钾74％的混合盐I116克，分离出的母液经蒸发浓缩用于制取硫酸氢钾。第二步20℃下，将第一步所得的混合盐I放在500ml烧杯中加入70克水，搅拌反应15分钟后，用砂芯漏斗真空抽滤得含硫酸钾82.5％的混合盐II73克，母液返回第一步处理硫酸氢钾。第三步在20℃下，由第二步所取得的73克混合盐II在250ml烧杯中，加入水40克，搅拌反应5分钟后，用砂芯漏斗过滤得硫酸钾固体产品50克，母液返回第一步处理硫酸氢钾。
实施例三在1000ml的三颈玻璃反应瓶中加入57克98％硫酸和由分离硫酸氢钾固体而得的母液(M1)经蒸发浓缩至70％的硫酸溶液600克，加入86克氯化钾，加热至100～120℃反应，将氯化氢赶出并用水吸收得盐酸。反应完成液与分解硫酸氢钾所得到的母液(M2)混合并冷却到30℃，用砂芯漏斗真空抽滤得固体硫酸氢钾结晶262克，母液(M1)经蒸发浓缩和硫酸一起与氯化钾反应制取硫酸氢钾。
固体硫酸氢钾可由三步逆流分解/浸取的方法加工而制得硫酸钾产品。第一步硫酸氢钾262克在10℃下，在800ml烧杯中与第二步分解所得到母液(M3)440克搅拌反应45分钟，用砂芯漏斗过滤得含硫酸钾66％的混合盐I320克，母液(M2)按上述方法用于制取硫酸氢钾。第二步320克混合盐I在500ml烧杯中与第三步分解所得到的母液(M4)350克，搅拌反应15分钟，用砂芯漏斗过滤得含硫酸钾77％的混合盐II230克，母液(M3)返回第一步用于分解硫酸氢钾。第三步230克混合盐II和225克水在500ml烧杯中40℃下搅拌反应10分钟后，用砂芯漏斗过滤得硫酸钾固体104克，母液(M4)返回第二步用于分解混合盐I。
硫酸钾产品质量氧化钾(K2O)含量50、20％氯(Cl)含量 0.16％水分含量 0.5％
权利要求
1.一种制取硫酸钾的方法，其特征是用水分解/浸取固体硫酸氢钾得到固体硫酸钾和硫酸水溶液，分离出的固体硫酸钾即为产品，硫酸水溶液可经蒸发浓缩用于生产固体硫酸氢钾，形成循环。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是用水分解固体硫酸氢钾的温度为0～50℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是用水分解/浸取固体硫酸氢钾制取硫酸钾可采用两步、三步、多步或连续逆流法进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是每产出1摩尔硫酸钾所需的用于分解/浸取固体硫酸氢钾的水量为8～50摩尔。
全文摘要
本发明是用水分解/浸取固体硫酸氢钾得到固体硫酸钾产品和硫酸水溶液的方法。硫酸水溶液经蒸发浓缩可用于生产固体硫酸氢钾。所得到的硫酸钾产品，氯含量小于0.5％，氧化钾含量可达50％以上。
文档编号C01D5/00GK1130596SQ9511703
公开日1996年9月11日 申请日期1995年10月19日 优先权日1995年10月19日
发明者赵天源, 任保增, 李伟然, 曾之平, 师德华 申请人:郑州工学院