专利名称：：制备硝酸钾并联产氮、钾复合肥的方法
技术领域：
：本发明涉及制备硝酸钾的方法。硝酸钾是制造含钾化合物的基础原料。由于它在空气中不易潮解和与有机物接触能燃烧爆炸，因此被广泛地应用于制造火药、火柴、焰火工业、陶瓷釉彩、药物、金属选矿药物及热处理等方面。由于硝酸钾适合于各种喜钾厌氯农作物的需要，钾被农作物吸收，其形成的硝酸盐均易溶于水，渗入地下或随水流走而不伤害土壤。随着世界经济发展，硝酸钾在农业上越来越被人们所注视，据有关资料介绍，在国外除有机钾肥外，广泛地、越来越多地应用于经济作物(水果、蔗糖、烟草等)的肥料就是硝酸钾。它对作物提高产率和质量的作用远远地大于硫酸钾、氯化钾。因为它易溶于水、植物容易吸收，所以在农业应用上有逐步赶上硫酸钾的趋势。硝酸钾是一种很有发展前景的无氯钾肥。但我国目前在农业方面还极少应用。在目前生产硝酸钾的方法中，钾元素均是来自氯化钾，因此其生产方法主要根据其它原料的不同而分为下面几种1.硝酸钠转化法系将硝酸钠与氯化钾复分解而得，可得到工业级产品，但生产成本随原料的涨价升幅较大，经济效益下降。2.硝酸铵转化法系将硝酸铵与氯化钾复分解而得，副产氯化铵。此法生产的产品质量较上一法差，但成本较低，可作为生产农用硝酸钾的方法之一。3.树脂法系将硝酸铵和氯化钾通过离子交换树脂反应制得产品，同时副产氯化铵。此法生产的产品质量接近硝酸钠转化法，但若作为农用级产品的生产方法，则基本没有经济效益。4.硝酸合成法系由硝酸与氯化钾反应而制得。根据不同质量的原料和不同的工艺，可以得到不同品级的产品和副产物。但我国目前没有该方法的实际应用，故还不能做出确切的经济分析。人们目前更多地在研究硝铵转化法(包括复分解法和离子交换法)和利用硝酸直接制备硝酸钾的新工艺。萃取法是用硝酸和氯化钾制备硝酸钾的工艺之一，在国外研究的较多。据有关资料介绍，国外萃取法制备硝酸钾的工艺过程是40-60％浓度的硝酸与98％含量的氯化钾粉沫在低温下直接反应生成硝酸钾固体，其中硝酸过量；经固液分离后，利用有机萃取剂将母液中过量的硝酸萃取出来，经水洗后生成19％浓度的硝酸返回反应体系；剩余的液体为含有少量钾离子的盐酸。这一工艺的特点在于使原料得到了充分利用，降低了原料成本；但其不足之处是母液对设备的腐蚀性较大且后处理工艺较长，因此对设备防腐性能的要求较高，且设备投资较大；另外副产品盐酸也要求有较稳定的用途。本发明的目的是提供一种在常温条件下以硝酸和氯化钾为主要原料，联产氮、钾复合肥、腐蚀性小、设备投资小、工艺简单的制备硝酸钾的方法。本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的1.用TBP(磷酸三丁脂)萃取硝酸水溶液中的硝酸(形成有机相A)。硝酸水溶液的浓度为30-70％，萃取剂与硝酸水溶液的用量比为(重量比)0.8-2∶1。萃取后的水相中仍含有部分硝酸(无机相B)，2.用水和组份B将氯化钾配制成饱和溶液(组份C，无机相)，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1(摩尔比，纯量)；滤去不溶物杂质，然后用组份C洗涤有机相A，则在无机相中生成固体硝酸钾(主产品)，萃取剂中的硝酸大部分进入无机相参加反应，但该有机相中仍含一定量的硝酸，可用来继续萃取硝酸水溶液中的硝酸而达到反复使用的目的，3.将无机相(含固体硝酸钾)与有机相分离，且将无机相降温至0-5℃，硝酸钾继续析出，收率可达65-70％；固液相分离后，硝酸钾固体即为主产品，无机相中含有硝酸根离子、氯离子、氢离子和钾离子，实际为硝酸、盐酸及其钾盐的混合稀溶液(组份D，无机相)，4.将氨气(液氨)计量通入组份D中，使混酸及其钾盐溶液生成铵盐和钾盐的混合溶液，将此混合盐溶液加热蒸发，得到氮、钾复合肥，其有效成分含量在38％左右(N-21％，K2O-17％)，为副产品。由于本发明采用了上述技术方案，从而使本发明具备如下特点1.在原料得到充分利用、得到较高质量硝酸钾产品的同时，对于原料的纯度、浓度可以没有更多的要求。2.由于氯化钾配成饱和溶液，可以使该原料在工艺过程中得到净化；且由于较多水的加入，降低了反应体系中无机相的酸度，因而降低了对设备的防腐性能要求。3.副产品为氮、钾复合肥，是农业上广泛应用的产品，用途稳定，且具有良好的社会效益。4.工艺简单、副反应少。以下结合实施方式及实施例详述本发明实施方式采用磷酸三丁酯作为萃取剂，完整的实施方式为1.用TBP(磷酸三丁脂)萃取硝酸水溶液中的硝酸(形成有机相A)。硝酸水溶液的浓度为30-70％，萃取剂与硝酸水溶液的用量比为(重量比)0.8-2∶1。萃取后的水相中仍含有部分硝酸(无机相B)。2.用水和组份B将氯化钾配制成饱和溶液(组份C，无机相)，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1(摩尔比，纯量)；滤去不溶物杂质，然后用组份C洗涤有机相A，则在无机相中生成固体硝酸钾(主产品)，萃取剂中的硝酸大部分进入无机相参加反应，但该有机相中仍含一定量的硝酸，可用来继续萃取硝酸水溶液中的硝酸而达到反复使用的目的。3.将无机相(含固体硝酸钾)与有机相分离，且将无机相降温至0-5℃，硝酸钾继续析出，收率可达65-70％；固液相分离后，硝酸钾固体即为主产品，无机相中含有硝酸根离子、氯离子、氢离子和钾离子，实际为硝酸、盐酸及其钾盐的混合稀溶液(组份D，无机相)。4.将氨气(液氨)计量通入组份D中，使混酸及其钾盐溶液生成铵盐和钾盐的混合溶液；将此混合盐溶液加热蒸发，得到氮、钾复合肥，其有效成分含量在38％左右(N-21％，K2O-17％)，为副产品。根据本发明的实施方式，所获得技术指标满足如下要求(1)硝酸钾(KNO3)收率65-70％含量≥98％氯离子≤0.5％(2)复合肥(NH4CL，KNO3)总有效含量≥38％收率≥95％为了有助于充分展示本发明的全貌，现将符合本发明实施方案的实施例列表给出实施例表1</tables>权利要求1.制备硝酸钾并联产氮、钾复合肥的方法，其特征在于(1)用TBP(磷酸三丁脂)萃取硝酸水溶液中的硝酸(形成有机相A)，硝酸水溶液的浓度为30-70％，萃取剂与硝酸水溶液的用量比为(重量比)0.8-2∶1，萃取后的水相中仍含有部分硝酸(无机相B)，(2)用水和组份B将氯化钾配制成饱和溶液(组份C，无机相)，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1(摩尔比，纯量)；滤去不溶物杂质，然后用组份C洗涤有机相A，则在无机相中生成固体硝酸钾(主产品)，萃取剂中的硝酸大部分进入无机相参加反应，但该有机相中仍含一定量的硝酸，可用来继续萃取硝酸水溶液中的硝酸而达到反复使用的目的，(3)将无机相(含固体硝酸钾)与有机相分离，且将无机相降温至0-5℃，硝酸钾继续析出，收率可达65-70％，固液相分离后，硝酸钾固体即为主产品，无机相中含有硝酸根离子、氯离子、氢离子和钾离子，实际为硝酸、盐酸及其钾盐的混合稀溶液(组份D，无机相)，(4)将氨气(液氨)计量通入组份D中，使混酸及其钾盐溶液生成铵盐和钾盐的混合溶液，将此混合盐溶液加热蒸发，得到氮、钾复合肥，其有效成分含量在38％左右(N-21％，K2O-17％)，为副产品。全文摘要本发明公开了用制备硝酸钾并联产氮、钾复合肥的方法，其特征在于用TBP萃取30％-70％的硝酸，用水和萃取后的水相配制氯化钾饱和溶液C，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1，滤去不溶性杂质，用C洗涤有机相，得硝酸钾固体，分离无机相及有机相，冷却无机相至0-5℃，固液分离，通氨气于固液分离后的无机相中，得氮、钾复合肥。文档编号C05G1/00GK1160678SQ96115170公开日1997年10月1日申请日期1996年3月22日优先权日1996年3月22日发明者张宏涛,邹晖申请人:沈阳化工综合利用研究所