一种制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工技术领域，具体涉及一种利用硫酸氢钾和氢氧化钙制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法。
【背景技术】
[0002]硫酸钾作为一种重要的无氯优质钾肥，广泛运用于农业生产中，它不但能提高农产品质量，还能改善其品质，受到广大农民朋友的喜爱。然而钾盐是一种不可再生资源，且在全球的分布极不平衡，主要在北半球，其中加拿大和原苏联分别占世界钾盐总资源量的40%和37%。其余的已知储量分布在美国、欧洲、中东、泰国、刚果等地。
[0003]中国是贫钾国家，钾资源主要分布在西北、西南地区，近期，中部湖北省松滋市境内也探明了储量达48亿吨的钾盐资源。我国是世界上最大的钾盐消费国之一，每年需要消耗约1100余万吨钾盐，钾盐无机和有机产品品种已达100余种，而我国的钾盐年产量仅为350万吨左右，70 %依赖进口，钾盐已成为我国急缺的重要战略物资之一。
[0004]然而中国对钾盐的需求每年在不断地递增，巨大的需求缺口，为钾盐市场提供了广阔的前景。目前，全球钾盐供不应求，价格不断上涨。然而钾盐尤其是优质硫酸钾的生产技术一直为部分企业所保密，如何生产高品质的硫酸钾一直困扰着化工生产企业。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对以上问题，提供一种利用硫酸氢钾和氢氧化钙制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法，实现资源的循环利用和经济效益最大化。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法，其化学反应方程式为:
[0007]2KHS04+Ca (OH) 2 = CaSO 4 I +K 2S04+2H20
[0008]K2S04+Ca (OH) 2 = CaSO 4 I +KOH
[0009]具体步骤为:
[0010]I)将KHSOjP Ca(OH) 2按摩尔比1:1.2?1.5称取，然后分别加水进行溶解和调浆得到KHSO4溶液和Ca(OH) 2乳浊液，然后将所得的KHSO 4溶液和Ca(OH) 2乳浊液混合，在90-100°C下反应I?1.5小时；
[0011]2)步骤I)所得的物料在维持88-95°C下过滤，所得的滤渣用90°C以上水洗涤过滤，再向滤渣中加入H2SO4，调节PH至中性得到CaSO4；
[0012]3)步骤2)中高温过滤后得到的滤液中加入甲醇，搅拌过滤后得到K2SO^体和滤液；所得滤液蒸馏分别得到甲醇、水和剩余残液，将剩余残液通过蒸发浓缩和冷却澄清，得氢氧化钾溶液。
[0013]考虑到硫酸钾本身溶解度小，且受温度的影响，高温过滤和保证洗水温度尽可能的提高硫酸钾的回收率。故所得的物料在90°C左右过滤，所得的滤渣用90°C以上水洗涤过滤。
[0014]步骤3)利用硫酸钾和氢氧化钾在甲醇中的溶解情况将其有效分离开，故在过滤后得到的滤液中加入甲醇。
[0015]进一步的，较高的液固比有利于提高产物中KOH的量，但过高的液固比搅拌受到限制，综合分析步骤I)中加水量为KHS04、Ca (OH)2S质量的1.5倍最合适。
[0016]步骤2)中洗涤后过滤的滤液收集，用于步骤I)中的调浆。
[0017]步骤2)中得到的CaSO4S多次洗涤进行纯化。
[0018]步骤3)中甲醇的加入体积与滤液的量相等。
[0019]所述步骤3)中蒸馏得到的甲醇重复利用，蒸馏得到的水在步骤I)溶解和调浆时重复利用。
[0020]所述步骤3)中蒸制得的氢氧化钾溶液的质量浓度为45%?50%。
[0021]本发明工艺简单，产品质量高，K2O含量彡50%，便于工业化应用，且用Ca(0H)2、CaO作为原料价格便宜、成本低，经济效益好；将含甲醇混合滤液蒸馏可实现资源循环利用，同时副产物氢氧化钾也具有较高经济价值。
[0022]该发明的优势在于联产氢氧化钾，少量的氢氧化钾则大大提高了产品附加值，但要得到氢氧化钾，在反应中就必须有大量过量的氢氧化钙和较低的液固比。大量未反应的氢氧化钙残留在硫酸钙滤饼中，一是浪费，二是不好再次利用，本发明中采用梯度交叉反应有效的解决的这点难题。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例及附图来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。其工艺流程如图1所示。
[0025]实施例1:
[0026]一种制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法，具体步骤为:
[0027]I)KHSO4和 Ca(OH) 2按摩尔比 1:1 称取，分别称取 KHSO 4272g 和 Ca(0H)2148g，加500ml水对KHSO4进行加热溶解，加150ml水对Ca(OH) 2进行调浆；然后将所得的溶液混合均匀，在90-100°C反应Ih ；
[0028]2)步骤I)所得的物料直接过滤，过滤温度维持90°C左右，得到550ml左右的滤液，所得的滤饼用总共500ml、90°C以上水分两次洗涤过滤，洗涤得到的滤液和之前550ml滤液混合到一起共计约1040ml。再向滤渣中加入稀H2SO4并搅拌，调节PH至中性得到CaSO4;
[0029]3)步骤2)过滤后得到的滤液按体积比1:1加入甲醇1040ml并搅拌，硫酸钾此时基本全部析出，过滤后得到K2SO4固体151g和滤液，滤液为甲醇、氢氧化钾的水溶液；所得滤液蒸馏分别得到甲醇、水和剩余残液，将剩余残液通过蒸发浓缩和冷却澄清，得液体氢氧化钾浓缩液20g，其质量浓度为15%。
[0030]所得K2SO4分析 K 20% = 50.2 %。
[0031]实施例2:
[0032]一种制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法，具体步骤为:
[0033]I) KHSO4 和 Ca (OH) 2按 mo I 比 1: 1.2 称取，分别称取 KHSO 4272g 和 Ca (OH) 2178g，加500ml水对KHSO4进行加热溶解，加180ml水对Ca(OH) 2进行调浆；然后将所得的溶液混合均匀，在90-100°C反应Ih ；
[0034]2)步骤I)所得的物料直接过滤，过滤温度维持90°C左右，得到570ml左右的滤液，所得的滤饼用总共500ml、90°C以上水分两次洗涤过滤，洗涤得到的滤液和之前570ml滤液混合到一起共计约1050ml。再向滤渣中加入稀H2SO4并搅拌，调节PH至中性得到CaSO4;
[0035]3)步骤2)过滤后得到的滤液按体积比1:1加入甲醇1050ml并搅拌，硫酸钾此时基本全部析出，过滤后得到K2SO4固体140g和滤液，滤液为甲醇、氢氧化钾的水溶液；所得滤液蒸馏分别得到甲醇、水和剩余残液，将剩余残液通过蒸发浓缩和冷却澄清，得液体氢氧化钾浓缩液20g，其质量浓度为46%。
[0036]所得K2SO4分析 K 20% = 51.0%。
[0037]实施例3:
[0038]如图1所示，一种制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法，具体步骤为:
[0039]I) KHSO4 和 Ca (OH) 2按 mo I 比 1: 1.5 称取，分别称取 KHSO 4272g 和 Ca (OH) 2222g，加500ml水对KHSO4进行加热溶解，加220ml水对Ca(OH) 2进行调浆；然后将所得的溶液混合均匀，在90-100°C反应Ih ；
[0040]2)步骤I)所得的物料直接过滤，过滤温度维持90°C左右，得到600ml左右的滤液，所得的滤饼用总共500ml、90°C以上水分两次洗涤过滤，洗涤得到的滤液和之前600ml滤液混合到一起共计约1070ml。再向滤渣中加入稀H2SO4并搅拌，调节PH至中性得到CaSO4;
[0041]3)步骤2)过滤后得到的滤液按体积比1:1加入甲醇1070ml并搅拌，硫酸钾此时基本全部析出，过滤后得到K2SO4固体132g和滤液，滤液为甲醇、氢氧化钾的水溶液；所得滤液蒸馏分别得到甲醇、水和剩余残液，将剩余残液通过蒸发浓缩和冷却澄清，得液体氢氧化钾浓缩液30g，其质量浓度为47%。
[0042]所得K2SO4分析 K 20% = 50.7 %。
【主权项】
1.一种制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法，其特征在于，具体步骤为: 1)将KHSOjPCa(OH) 2按摩尔比1:1.2-1.5称取，然后分别加水进行溶解和调浆得到KHSO4溶液和Ca (OH) 2乳浊液，然后将所得的KHSO 4溶液和Ca (OH) 2乳浊液混合，在90_100°C下反应1~1.5小时； 2)步骤I)所得的物料在维持88-95°C下过滤，所得的滤渣用90°C以上水洗涤过滤，再向滤渣中加入H2SO4,调节PH至中性得到CaSO4; 3)步骤2)中高温过滤后得到的滤液中加入甲醇，搅拌过滤后得到K2SO4固体和滤液；所得滤液蒸馏分别得到甲醇、水和剩余残液，将剩余残液通过蒸发浓缩和冷却澄清，得氢氧化钾溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤I)中加水量为KHSO4、Ca(OH),^量的1-2倍。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤2)中洗涤后过滤的滤液收集，用于步骤I)中的调浆。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤2)中得到的CaSO4S多次洗涤进行纯化。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤3)中甲醇的加入体积与滤液的量相等。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤3)中蒸馏得到的甲醇重复利用，蒸馏得到的水在步骤I)溶解和调浆时重复利用。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤3)中蒸制得的氢氧化钾溶液的质量浓度为45%?50%。
【专利摘要】一种制备硫酸钾联产氢氧化钾的方法，将KHSO4和Ca(OH)2分别溶解和调浆后在90℃-100℃反应1.5小时，控制反应温度，然后趁热过滤并用热水洗涤过滤，滤渣加硫酸调pH为酸性后得到CaSO4；滤液中加入甲醇搅拌，过滤分离得K2SO4固体和混合滤液；将所得混合滤液蒸馏，分别得到甲醇、水、剩余残液，剩余残液通过蒸发浓缩和冷却澄清，制得含45%～50%氢氧化钾溶液。本发明工艺简单，产品质量高，原材料便宜，便于工业化应用，且通过将含甲醇混合滤液蒸馏可实现资源循环利用，同时副产物氢氧化钾也具有较高经济价值。
【IPC分类】C01D5/08, C01D1/20
【公开号】CN104909389
【申请号】CN201510290986
【发明人】李万清, 肖林波, 田承涛, 廖秋实, 黄天钦
【申请人】湖北三宁化工股份有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月29日