专利名称：利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺。
CN1077664A公开了″烟道气脱硫石膏综合利用的方法″，该方法是将部分烟道气脱硫石膏与工业或农用氯化钾一起加入到碳酸铵溶液中生产出粗硫酸钾和氯化铵，用作肥料；其余脱硫石膏与用20-30％硫酸铵配制的碳酸铵饱合溶液反应，生成的碳酸钙可重新返回供烟道气脱硫利用或用于水泥制造或冶金工业；硫酸铵溶液部分循环；将生成的硫酸铵溶液与部分或全部粗硫酸钾混合，再加入磷酸或磷酸盐生产复合肥。这种方法存在以下不足1.该法生产的粗硫酸钾实为硫酸钾和碳酸钙以及少量未转化的脱硫石膏、其他杂质的混合物，其中硫酸钾只占混合物的50％左右，因此氧化钾含量很低，仅为30％；2.沉淀物增多，造成过滤困难，洗涤效果差，不适于大规模生产，难于达到经济作物肥料，特别是烟草肥对氯的要求，也不可能生产高浓度的烟草肥料；3.将粗硫酸钾与40％硫酸铵和85％磷酸混合配制复合肥，需在100-110℃下烘干，使水份降至10％以下，能量消耗大。
当然，国内目前也采用硫酸铵生产硫酸钾，它采用60℃反应1.5小时后，冷却结晶，一次收钾，故转化率低，一般只有60-65％，且副产品氯化铵中含钾较高。故此改变硫酸铵和氯化钾反应条件，待有硫酸钾出来后再通氨直至饱和，使进一步结晶出硫酸钾；分离出硫酸钾后的溶液蒸发出氨，循环使用；再从蒸发并冷却留下的溶液中得到氯化铵，此法虽提高了转化率，但也增加了通氨和氨回收手续，设备投资高、效益差。
本发明的目的在于提供一种转化率高、收率高、成本低、适于大规模生产的利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺。
本发明是这样实现的一种利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺，其特征在于它包括两个步骤第一步是脱硫石膏与碳酸铵反应得硫酸铵；第二步是将前步所得的硫酸铵溶液和氯化钾采用二段收钾法生产硫酸钾。
其中第一步反应条件为将粒度为0.063-0.075mm的脱硫石膏和碳酸氢铵充分混匀，在搅拌条件下慢慢加入氨水溶液中，升温至50℃±5℃，反应至少2.5小时，完成反应，PH值为7-7.3，其中脱硫石膏∶碳酸氢铵∶氨混合液(NH38％-(NH4)2SO410％)的配比关系为1∶0.7-0.9∶1-1.7；然后澄清反应得到的浆液，取出硫酸铵清液待用，并洗涤沉淀碳酸钙。采用这种工艺条件脱硫石膏的转换率大于96％。
所述洗涤沉淀碳酸钙的方法为在碳酸钙中加入水混匀，搅拌洗涤，离心分离，滤出洗涤水；再用水在过滤条件下洗涤碳酸钙，将两步所得的洗涤水合并，可用于配制第一步反应的原料氨混合液即NH3-(NH4)2SO4溶液。这种洗涤得到的碳酸钙中氮含量为0.3％左右可返回电厂供烟道气脱硫用。
其中第二步反应中氯化钾的加入量按其理论量的90％加入，在100-110℃温度下反应2.5-3.5小时；二段收钾法是指两次结晶硫酸钾以提高硫酸钾的收率，第一个结晶点不低于70℃，第二个结晶点为25℃。
第二步反应的具体操作如下将第一步所得的硫酸铵清液用硫酸调至PH值5-6；根据硫酸铵的浓度，按理论量的90％加入氯化钾，固液比为1∶2-3，在搅拌下于100-110℃反应2.5-3.5小时后，在温度不低于70℃条件下过滤、洗涤至Cl含量小于1.5％，收集洗涤水用于下一批调节体积用，多余的部分与二次收钾后的滤液合并以浓缩结晶氯化铵；生产出的硫酸钾的水份过多时应烘干；分离硫酸钾后的母液冷却至25℃再次结晶，结晶滤出物放入下批生产硫酸钾的反应釜中套用，清液转至氯化铵蒸发浓缩锅，溶液浓缩结晶分离得含钾的氯化铵产品，该产品即为复合肥料，也可用于生产粮油复混肥料。采用70度和25度二段收钾实际转换率为78.3％，实际收率为87.7％。
电厂治理SOx气体而形成的大量脱硫石膏既占地，又造成了环境污染，从环境治理角度出发，变废为宝，本发明充分利用脱硫石膏作原料生产硫酸钾和氯化铵，它们可用于生产农用肥料；另一副产品碳酸钙又可返回电厂代替石粉作烟道气脱硫使用，形成一个良性循环，达到了综合利用的目的；这种工艺适于大规模生产，整个工艺为闭路套用，各组分得到了全部利用；转换率和收率高，制得的硫酸钾质量可达到ZBG21006-89一等品标准，部分产品质量甚至可达到优等品标准。
下面结合实施例对本发明作进一步说明1.将906千克粒度为0.063mm的脱硫石膏(CaSO4·2H2O86％)和408千克碳酸氢铵(N≥17％)充分拌匀，然后在搅拌下慢慢加入预先盛有一定体积氨混合液的反应釜中，氨混合液指用洗涤碳酸钙后的溶液配制的含氨8％、含10％硫酸铵的溶液(对于第一次投料可用水配制成8％NH3-10％(NH4)2SO4的溶液)其中CaSO4·2H2O∶NH4HCO3∶氨混合液＝1∶0.7-0.9∶1-1.7，在搅拌下逐步升温，于50℃左右反应2.5小时，反应完成，测PH值7.2；2.将生成物全部放入盛液槽中，进行澄清，然后将硫酸铵清液转移到另-个盛液槽中，并用硫酸(2+1)中和至PH5-6，待用；3.调整过PH值的硫酸铵清液升温至80℃，按理论量的90％慢慢加入氯化钾，再升温至沸腾反应3小时，反应结束后，在温度不低于70℃时离心分离出硫酸钾，并用热水(70℃)洗至氯含量≤1.5％，洗涤水留待下批反应调整液体体积用，多余部分与二次收钾后的滤液合并以浓缩结晶氯化铵；滤液冷至25℃，第一个结晶点(不低于70℃)未析出的硫酸钾以及部分氯化铵又结晶析出，澄清后将清液转入蒸发浓缩锅蒸发结晶，冷却，离心分离得氯化(钾)铵产品；4.将第二次结晶的硫酸钾和部分氯化铵分离出来，放入下一批生产硫酸钾的反应釜中，继续下一批的操作；母液与前述氯化钾铵液合并，继续浓缩结晶；5.将硫酸钾放入烘房烘干水份，得到的产品质量为K2O为47.21％，Cl为0.71％，水份为0.8％；氯化铵质量N为17.67％，K2O为12.77％。
对于此工艺得到的碳酸钙沉淀的洗涤可采用下述方法取与反应液体体积相当的水，其中半体积水加入碳酸钙池中，搅拌洗涤，离心分离，用另一半体积水过滤洗涤碳酸钙，并合并两次所得的洗涤水用于配制第一步所需的氨混合液，经过洗涤的碳酸钙可用作烟道气脱硫用或深加工作化工原料。
权利要求
1.一种利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺，其特征在于它包括两个步骤第一步是脱硫石膏与碳酸铵反应得硫酸铵；第二步是将前步所得的硫酸铵溶液和氯化钾采用二段收钾法生产硫酸钾。
2.如权利要求1所述的利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺，其特征在于第一步反应条件为将粒度为0.063-0.075mm的脱硫石膏和碳酸氢铵充分混匀，在搅拌条件下慢慢加入氨混合液中，升温至50℃±5℃，进行反应至少2.5小时，PH值达7-7.3，其中脱硫石膏∶碳酸氢铵∶氨混合液(NH38％-(NH4)2SO410％)的配比关系为1∶0.7-0.9∶1-1.7；然后澄清所得浆液，取出硫酸铵清液待用，并洗涤沉淀碳酸钙。
3.如权利要求2所述的利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺，其特征在于所述洗涤沉淀碳酸钙的方法为在碳酸钙中加入水混匀，搅拌洗涤，离心分离，滤出洗涤水；再用水在过滤条件下洗涤碳酸钙，合并两步所得的洗涤水。
4.如权利要求1所述的利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺，其特征在于第二步反应中氯化钾的加入量按其理论量的90％加入，固液比为1∶2-3，在100-110℃温度下反应2.5-3.5小时；二段收钾法是指两次结晶硫酸钾以提高硫酸钾的收率，第一个结晶点不低于70℃，第二个结晶点为25℃。
5.如权利要求5所述的利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺，其特征在于所述二段收钾法是指硫酸铵和氯化钾反应2.5-3.5小时后在温度不低于70℃条件下过滤、洗涤至Cl含量小于1.5％，所得硫酸钾的水份过多时应烘干；分离硫酸钾后的母液继续冷却至第二结晶点25℃，结晶滤出物放入下批生产硫酸钾的反应釜中套用，清液转至氯化铵蒸发浓缩锅，溶液浓缩结晶分离得含钾的氯化铵。
全文摘要
本发明涉及一种利用烟道气脱硫石膏生产硫酸钾的工艺。它包括两个步骤:第一步是脱硫石膏与碳酸铵反应得硫酸铵;第二步是将前步所得的硫酸铵溶液和氯化钾采用二段收钾法生产硫酸钾。本发明充分利用电厂治理含硫气体而形成的脱硫石膏废物为原料生产硫酸钾和氯化铵,最终产品有的可用于生产农用肥料,有的又可返回电厂作烟道气脱硫使用,形成良性循环,达到了综合利用的目的;这种工艺适于大规模生产,整个工艺为闭路套用,各组分得到了全部利用;转换率和收率高。
文档编号C01D5/00GK1170698SQ97107500
公开日1998年1月21日 申请日期1997年5月16日 优先权日1997年5月16日
发明者刘良书, 沙启志, 沙芷岚, 童潇 申请人:重庆侨益物资站