一种低温转化生产硫酸钾副产氯化铵钾的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低温转化生产硫酸钾副产氯化铵钾的方法，属于无机盐工业和化肥工业技术领域。
【背景技术】
[0002]硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，也是农作物所需硫的重要补充来源。但由于我国钾盐资源短缺，产不足需，仍需大量进口。目前国内硫酸钾的生产方法主要有:海湖盐卤水制取硫酸钾、钾盐矿石制取硫酸钾、氯化钾与硫酸盐复分解转化法、氯化钾硫酸转化法等。如:中国专利文献931007909公开了一种硫酸钾的制取方法，该方法以含有钾、镁、硫酸根、钠、氯离子的矿物为原料制备硫酸钾，中国专利文献2011102115631公开了氯化钾-硫酸钠法制取硫酸钾生产方法；中国专利文献961019875公开了硫酸钾生产新工艺，该方法以芒硝和氯化钾为原料生产硫酸钾的方法。
[0003]又如:中国专利文献931038650公开的用硫酸铵和氯化钾制备硫酸钾的方法，该方法以氯化钾和硫酸铵复分解法生产硫酸钾；中国专利文献2011103991549公开了一种工业化低温连续生产硫酸钾的方法、中国专利文献201410383167.0公开了采用氯化钾(钠)和硫酸生产硫酸钾(钠)的方法、中国专利文献201410383121.9公开了一种低温生产硫酸钾(钠)的方法等，均是以硫酸和氯化钾为原料，在常温下或低温条件下生产硫酸钾的方法。
[0004]但是，以上方法普遍存在能耗高、设备腐蚀严重、工艺流程长、钾的收率低、生产成本高等缺点，同时由于技术原因，在尾气、废渣、废酸、分离母液利用等方面也存在较多的问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的不足，本发明提供一种低温转化生产硫酸钾副产氯化铵钾的方法，本发明利用浓硫酸低温两级转化、三级氨化同步解析结晶、真空过滤分离、旋转干燥技术生产硫酸钾，同时通过四级相似浓度逆流吸收反应尾气制取高品质盐酸和并流三效蒸发工艺处理结晶后母液制取氯化铵钾，实现各分离母液高效循环利用，整个生产过程基本无三废排出，可满足不同类型装置氯化氢尾气及结晶类液体治理或分离体系，能有效地解决类似尾气及废液的处理问题。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种低温转化生产硫酸钾副产氯化铵钾的方法，步骤如下:
[0008](I)将氯化钾和浓硫酸充分搅拌混合均匀，得到的混合物依次进行低温两级转化，一级转化温度为100?140°C，反应时间为0.5?3h，二级转化温度为120?140°C，反应时间为0.5?3h，生成硫酸氢钾料浆和氯化氢气体；
[0009](2)将步骤(I)反应生成的硫酸氢钾料浆加入水中溶解，制得混合溶液，混合溶液与氯化钾混合，再向其中通入含有气氨的混合气体，进行三级氨化反应，三级氨化反应后经养晶、真空过滤、旋转闪蒸，得硫酸钾固体和滤液；
[0010](3)步骤(2)中的滤液通过并流三效蒸发至含水量为50_80wt %，然后经旋液分离、稠厚器增稠、真空过滤，即得到副产品氯化铵钾；
[0011](4)将步骤(I)反应生成的氯化氢气体经四级相似浓度逆流吸收，制得盐酸。
[0012]根据本发明优选的，步骤(I)氯化钾与浓硫酸的物质的量比为1:0.8-1.2，浓硫酸浓度为98wt%
[0013]根据本发明优选的，步骤(I)中，一级转化温度为105?115°C，反应时间为0.5?lh，二级转化温度为120?130°C，反应时间为0.5?2h。
[0014]根据本发明优选的，步骤(2)硫酸氢钾料浆与水的摩尔比1:1.3-1.8。
[0015]本发明步骤(2)的混合溶液为含氯化钾、硫酸氢钾的混合水溶液。
[0016]根据本发明优选的，步骤(2)氯化钾的加入量与硫酸氢钾料浆的物质的量比1:(I?2)0
[0017]根据本发明优选的，步骤(2)中，三级氨化反应具体为:通入压力为0.03?0.08MPa、氨体积浓度为30?80 %的气氨和压缩空气的混合气，控制氨化反应温度在20?80°C，反应1-1.5小时，得一级氨化反应液；得到的一级氨化反应液，通入压力为0.03?
0.08MPa、氨体积浓度为30%?80%的气氨和压缩空气的混合气，控制氨化反应温度在30?70°C，反应1-1.5小时，得二级氨化反应液；得到的二级氨化反应液，通入压力为0.03?
0.08MPa、氨体积浓度为30%?80%的气氨和压缩空气的混合气，控制氨化反应温度在30?70°C，反应1-1.5小时，得三级氨化反应液。
[0018]本发明优选的，一级氨化反应压力为0.08MPa、氨体积浓度为65%的气氨和压缩空气的混合气；二级氨化反应压力为0.08MPa、氨体积浓度为65%的气氨和压缩空气的混合气;三级氨化反应压力为0.08MPa、氨体积浓度为65%的气氨和压缩空气的混合气。
[0019]本发明优选的，步骤(2)中养晶温度为30_40°C，养晶时间0.5-1小时；真空过滤真空度为0.07-0.1OMPa;旋转闪蒸温度为20_40°C，闪蒸时间为0.5_1小时。
[0020]根据本发明优选的，步骤(2)中的滤液为分离出硫酸钾后，含有氯化铵钾的溶液。
[0021]根据本发明优选的，步骤(3)中，所述的三效蒸发，其中一效蒸发系统中温度为110-120°C，真空度为0.18-0.25MPa;蒸发时间为0.5_1小时;二效蒸发系统中温度为90-1000C，真空度为0.08-0.1OMPa，蒸发时间为0.5_1小时;三效蒸发系统中温度为70_100°C，真空度为0.07-0.1OMPa，蒸发时间为0.5-1小时。
[0022]根据本发明优选的，步骤(3)的真空过滤的真空度为0.07-0.1OMPa。
[0023]根据本发明优选的，步骤(4)中，所述的四级相似浓度逆流吸收为氯化氢气体经一级石墨吸收后进入一级吸槽，以脱盐水为吸收剂进行吸收；一级吸收后得到的气体经二级石墨吸收后进入二级吸槽，以脱盐水为吸收剂进行吸收，二级吸收后得到的液体逆流至一级吸槽吸收;二级吸收后得到的气体进入三级吸塔，以脱盐水为吸收剂进行吸收，三级吸收后得到的液体逆流至二级吸槽吸收;三级吸收后得到的气体进入四级吸塔，以脱盐水为吸收剂进行吸收，四级吸收后得到的液体逆流至三级吸塔吸收。
[0024]根据本发明优选的，步骤(4)中，脱盐水进入系统入口温度20_25°C，系统压力为
0.18-0.21MPao
[0025]根据本发明优选的，步骤(4)中，氯化氢气体经四级相似浓度逆流吸收后，得到成品盐酸温度为35°C，成品盐酸流量850kg/h。
[0026]本发明的旋转闪蒸、旋液分离、稠厚器增稠均按现有技术进行;旋转闪蒸为常压或减压均可。
[0027]本发明具有的有益效果及优点:
[0028]1、本发明的方法集成创新了两级连续低温转化工艺，氯化钾转化率达95 %以上，大大降低能耗，产品质量稳定。同时将反应尾气除尘后用稀硫酸洗涤，不仅避免了氨气对环境的污染，更回收了氨资源，实现了资源的综合利用。
[0029]2、本发明的方法开发了三级氨化同步解析结晶技术，提高了晶体生长的速度以及晶体的大小，提高了硫酸钾固体的分离效率。结晶时间0.5-lh，晶体颗粒大小在0.07-
0.3mm,硫酸钾分离效率达92%以上，产品收率85%以上。
[0030]3、本发明的方法集成多效蒸发、蒸汽分级利用、真空过滤、母液循环利用等技术，开发了并流三效蒸发制取氯化铵钾工艺，增加产品种类，节约能耗。
[0031]4、本发明是在国内成熟的三级降膜吸收基础上，以脱盐水为吸收剂，开发了四级相似浓度逆流吸收制取高品质盐酸工艺装备，盐酸浓度达36%;氯化氢尾气最终排放浓度< 70mg/m3，远远低于国家标准要求。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的低温转化生产硫酸钾副产氯化铵钾的方法工艺流程框图。
【具体实施方式】
[0033]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。
[0034]实施例中使用的原料均为普通市售。
[0035]实施例1
[0036]—种低温转化生产硫酸钾副产氯化铵钾的方法，步骤如下:
[0037](I)按氯化钾与98wt%的浓硫酸的摩尔比1:0.8的比例计算分别称取氯化钾和浓硫酸，在连续搅拌下投入反应槽搅拌混合均匀，得到的混合物依次进行低温两级转化，一级转化温度为110°c，反应时间为lh，二级转化温度为120°C，反应时间为lh，生成硫酸氢钾料浆和氯化氢气体；
[0038](2)将步骤(I)反应生成的硫酸氢钾料浆加入水中溶解，硫酸氢钾料浆与水的摩尔比1: 1.5，制得混合溶液，混合溶液与氯化钾混合，氯化钾的加入量与硫酸氢钾料浆的物质的量比1:1，再向其中通入含有气氨的混合气体，进行三级氨化反应，三级氨化反应具体为:通入压力为0.08MPa、氨体积浓度为65%的气氨和压缩空气的混合气，控制氨化反应温度在40 0C，反应I小时，得一级氨化反应液;得到的一级氨化反应液，通入压力为0.08MPa、氨体积浓度为65%的气氨和压缩空气的混合气，控制氨化反应温度在35°C，反应I小时，得二级氨化反应液;得到的二级氨化反应液，通入压力为0.08MPa、氨体积浓度为65 %的气氨和压缩空气的混合气，控制氨化反应温度在45°C，反应I小时，得三级氨化反应液。三级氨化反应后经养晶、真空过滤、旋转闪蒸，得硫酸钾固体和滤液；
[0039]养晶温度为35°C，养晶时间I小时；真空过滤真空度为0.08MPa;旋转闪蒸温度为30°c，闪蒸时间为I小时；
[0040](3)步骤(2)中的滤液通过并流三效蒸发至含水量为60wt%，一效蒸发系统中温度为110°C，真空度为0.18MPa;蒸发时间为0.8小时;二效蒸发系统中温度为100°〇，真空度为
0.08MPa，蒸发时间为I小时;三效蒸发系统中