一种生产硫酸钾和联产联二脲的方法

文档序号:3526563阅读:641来源:国知局
专利名称:一种生产硫酸钾和联产联二脲的方法
以硫酸和氯化钾为原料,生产硫酸钾的方法,有高温法(600℃)和低温法(120--160℃)。前者如曼海姆法,即在600℃氯化钾和硫酸直接反应生成硫酸钾和氯化氢、氯化氢经吸收得成品盐酸,这种方法产品质量好且稳定,但能耗高,设备投资大。后者是将硫酸和氯化钾在120℃--160℃温度下反应,生成硫酸氢钾和氯化氢,然后向硫酸氢钾投入磷石粉和氨,生成硫基NPK肥料,这种方法不能单独生产硫酸钾;如若向硫酸氢钾中投入氯化钾复分解,应用缔合剂进行分离,得到硫酸钾和盐酸,这就是缔合法;这种方法缔合剂损耗较大,而且工艺麻烦,成本高。如若向硫酸氢钾中投入氯化钾复分解后,冷却、分离出K2SO4,母液加氨中和生成氯化铵,浓缩结晶得固体氯化铵,这种方法能耗高,硫酸钾得率不高。这些方法总的来说能耗比高温法低些,设备容易解决些,但工艺较复杂,成本不会比高温法低,因此目前我国仍以高温法为主导趋势。
本发明的目的在于提供一种用低温法以硫酸、氯化钾为原料,尿素为分离剂联产硫酸钾和联二脲的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种以硫酸、氯化钾为原料,尿素为分离剂生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其浓硫酸和氯化钾按0.5--1.5∶1的重量比,置于反应釜中,以常温--160℃的温度加热反应,生成硫酸氢钾和氯化氢,用氯化钾、尿素溶液对硫酸氢钾进行复分解,经冷却、结晶、分离、烘干得硫酸钾和尿素母液;将尿素母液与含水合肼5--80%的碱性水合肼,在60--118℃下进行缩合反应、分离得联二脲。联二脲固体,若再经氧化得到AC(ADC)发泡剂成品。
本发明生产的硫酸钾符合GB21006--89优等品的质量要求;盐酸符合GB320--83技术要求。硫酸钾产品的得率在90%以上。由于尿素母液直接用于联二脲生产,无需浓缩、结晶、回收等工序,所以生产硫酸钾的工艺简单,设备投资省。尿素的耗量少;用这种尿素母液生产出来的联二脲质量与用固体尿素生产的联二脲一样,熔点都达到254--256℃,同时省去了原来联二脲生产过程中的尿素溶化工序,母液中除含有尿素外,还含有大量的酸,可以用来中和和调节碱性水合肼中的碱度,为缩合过程节省了大量的酸。
本发明的特点就是借用原生产联二脲需用的尿素和中和用的硫酸,先用来生产硫酸钾后,再以尿素母液(含酸)形式还给联二脲生产中使用,从而使硫酸钾生产工艺简单,硫酸钾和联二脲的综合成本降低,使产品在市场的竞争力增加。是现有AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂生产厂家联产硫酸钾的适合途径。是目前生产硫酸钾的又一种新方法。
本发明必须注意下列几点一、反应物的用量在常温--160℃温度下,只能完成(1)反应,而(2)反应在溶液中进行复分解。为了使(1)反应彻底,将(1)和(2)反应所需氯化钾一次性地投入反应釜。然后控制加入的硫酸用量来控制氯化氢的产生量和最终产品硫酸钾中的K2O、cl-和游离酸含量。本发明控制硫酸与氯化钾之重量比在0.5--1.5∶1之间。这一比值的控制还应根据所采用分离设备的效果来确定。
另外,经(1)反应后,得到产物,其中含KHSO4和未反应的kcl,所以应加入尿素溶液,促使kcl和KHSO4进行复分解,尿素将盐酸结合进入液相,硫酸钾从液相中析出,经冷却分离后,得K2SO4固体产品和含酸的尿素溶液。研究表明硫酸钾的产量和质量与尿素溶液的用量关系很密切。本发明固液比在0.5∶1-1∶1.5情况采用尿素溶液含量为100g/L-800g/L。尿素含量增加,K2SO4产量增加,但夹带尿素也增加有可能使K2O降低;尿素含量减少,K2SO4产量也减少,K2O含量可能提高。控制K2O的得率在95%时,残留在尿素母液中的K2O约为5%。
二、温度的控制(A)、-----------(1)是放热反应,温度控制在常温--160℃会使(1)反应完全。
(B)、在尿素溶液中KHSO4和Kcl复分解的温度应控制在110℃以下至50℃之间进行,温度太高造成K2SO4产品质量不稳定;温度太低,尿素母液粘度增加,使分离K2SO4困难,同时所得产品K2SO4中夹带尿素增加,K2O含量降低;所以复分解后冷却到30℃即可分离,这时残留在母液中的K2O不超过5%,K2SO4产品就能达到优等品要求。冷却温度低于30℃,K2SO4产量增加,但有可能K2SO4质量达不到要求(在没有洗涤时)。
(C)K2SO4的烘干温度。分离出来的K2SO4含水在5-10%,必须通过烘干、控制水份在0.5%以下。由于K2SO4熔点较高,不易分解,且稳定,烘干较容易解决,但由于本发明所得K2SO4结晶较细,因此在烘干时应防止热气体排放时的产品夹带。
三、尿素母液的酸度尿素母液中的酸度由(1)反应和(2)反应来决定。(1)反应加入的硫酸加多了,硫酸氢钾生成就多,复分解后,尿素母液中含酸就多,否则就少。当硫酸加入量恰好达到(1)反应所需之摩尔数,而且反应完全,则尿素母液中酸就适量。这对尿素母液用于生产联二脲有关系。本发明所得尿素母液与强碱水合肼溶液进行缩合反应生产联二脲后,所得之缩合母液含盐成份随着尿素母液中的酸形式不同而不同,有可能是硫酸盐或者氯化物,也可能两者均有。这种含不同成份盐的缩合母液在母液处理时,采用的手段也就不同,所以要加注意。
另外,尿素母液中的酸度高低,对于用强碱水合肼生产联二脲时,另加硫酸调节PH值有影响。当尿素母液中酸度高时,调节PH值用酸量就少;否则就要用较多的硫酸调节PH,使PH=4-5才能合乎缩合反应的要求,本发明之尿素母液含酸(以硫酸计)在100--400g/L,含尿素在100--800g/L,用强碱水合肼40--80g/L,总碱(Na2CO3+NaOH)100-300g/L。用这种尿素母液来生产联二脲,每吨产品可节省硫酸300-1000Kg。
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1取含K2O 60%氯化钾140g和98%硫酸132g于烧杯中,加热到120--160℃并反应到结束,生成硫酸氢钾和氯化氢(其中氯化氢蒸发分离被水吸收成盐酸)。加尿素溶液128ml进行复分解,复分解温度控制在90℃左右进行,所使用的尿素溶液的浓度含尿素100-800g/L。尔后冷却到30℃进行过滤、洗涤、烘干,得产品硫酸钾158g(其中K2O50.0%、cl-1.1%,游离酸没有,乎合GB21006-89优等品)和尿素母液180ml;取尿素母液41.5ml,加入200ml粗肼(含肼62g/L)用98%硫酸中和到PH=4-5,加热缩合,温度控制100℃--110℃,4小时后分离、烘干得25.9g干联二脲,熔点254--256℃。对水合肼而言得率为88.5%。
实施例2在搪瓷反应釜中用独联体产氯化钾3吨加硫酸2.8吨(98%),产生的氯化氢经水吸收后,得31%盐酸3.5吨,向反应釜中加入尿素溶液3.5M3冷却到30℃过滤、洗涤、烘干,得硫酸钾3.4吨(经分析含K2O50.6%,cl-1.37%,游离酸0.3%,水分1.0%)和尿素母液4M3;利用尿素母液生产联二脲的工艺流程与实施例1相同。
权利要求
1.一种以硫酸、氯化钾为原料,尿素为分离剂生产硫酸钾和联产联二脲的方法,以浓硫酸和氯化钾按一定的重量比,置于反应釜中,加热反应,生成硫酸氢钾和氯化氢,其特征在于用尿素溶液对硫酸氢钾进行复分解,经冷却、结晶、分离、烘干得硫酸钾和含酸的尿素母液;将尿素母液与含碱性水合肼,在加热情况下进行缩合反应、分离得联二脲。
2.根据权利要求1所述的生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其特征在于以98%浓硫酸和含60%氧化钾的氯化钾为原料,其重量比为0.5--1.5∶1。
3.根据权利要求1所述的生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其特征在于加入的尿素溶液的浓度含尿素100--800g/L。
4.根据权利要求1所述的生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其特征在于复分解温度在50--110℃情况下进行。
5.根据权利要求1所述的生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其特征在于复分解后冷却到0℃--50℃且固液比控制在1∶0.5--1∶1.5时再进行分离。
6.根据权利要求1所述的生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其特征在于收集的氯化氢可制成31%--35%的盐酸。
7.根据权利要求1所述的生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其特征在于硫酸与氯化钾的反应温度为常温--160℃。
8.根据权利要求1所述的生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其特征在于将尿素含酸母液与含水合肼5--80%的碱性水合肼在60℃--180℃下进行缩合反应,分离得联二脲。
全文摘要
本发明是一种以硫酸和氯化钾为原料,尿素为分离剂生产硫酸钾和联产联二脲的方法,其中:硫酸和氯化钾在常温-160℃下反应后,向反应物中加入尿素溶液,经冷却、结晶、分离、烘干,得到优等硫酸钾产品;分离后的母液加入强碱水合肼,经缩合、分离后得到联二脲。本法经生产证明能耗低、工艺简单、投资省、成本低,是现有生产AC发泡剂(偶氮二甲酰胺)的厂家,同时生产硫酸钾的适合方法。
文档编号C07C275/02GK1251350SQ99114508
公开日2000年4月26日 申请日期1999年10月21日 优先权日1999年10月21日
发明者陈尧天, 王立涛, 石福林 申请人:福建省闽侯洋溪化工厂
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