专利名称：：硝酸钾制备工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及无机化工
技术领域：
，具体为一种硝酸钾制备工艺。
背景技术：
：硝酸钾是钾盐类产品的主要产品之一，工业上主要用于烟花、黑火药、光学玻璃、特种玻璃等领域，农业上使用的是肥料级硝酸钾或农用硝酸钾，是一种优质的钾氮二元复合肥，含有大于44%的氧化钾和13%以上的氮，全都是可溶性养分，可以全部被作物吸收，主要用于烟草、经济作物、园艺等领域，可明显提高作物的产量和品质，是发展高效优质农业所需的高效化肥品种之一。我国硝酸钾经过近年发展，人们摸索出了多种工艺生产路线，形成了一定规模，取得了一定的技术进步，但在实际生产过程中都存在各自的缺点，比如以氯化钾和硝酸铵为原料的离子交换法，其缺点是采用硝酸铵作为原料，由于硝酸铵具有爆炸性，是制造土炸药的主要原料，所以国家明文限定其使用范围，所以使得原料来源受到限制，同时硝酸铵价格较高，一般每吨为1500元左右，使用成本较高，而且有部分低浓度的氯化铵废液生成，回收难度较大，为保护环境，减少污染物排放，通常将这部分溶液采用蒸发浓縮的办法回收，但由于该溶液浓度低，蒸发浓縮需消耗大量的蒸汽，从而造成整个生产工艺能耗大，成本高。再如以氯化钾和硝酸为原料的硝酸转化法，虽然解决了上述工艺采用硝酸铵所带来的一系列问题，原料来源广泛，生产成本较低，其存在的问题是分离过程中母液含有大量的硝酸钾，必须经循环提取才能得到，但是硝酸钾的一次性成品得率较低，后续处理工艺能耗高、成本高；而且反应生成的含有硝酸和盐酸的混合酸没有及时回收，对设备造成了极大的腐蚀，而且严重污染了环境。
发明内容本发明为了解决现有硝酸钾制备方法存在原料来源受限制、生产成本较高、能耗高以及一次性成品得率较低、废弃物无法回收等问题，提供一种硝酸钾制备工艺。本发明是采用如下技术方案实现的一种硝酸钾制备工艺，包括以下步骤:(l)将氯化钾和浓度为30-40%的稀硝酸按照摩尔比为1:1.4-1.5的比例混合，在负压为0.01-0.02Mpa、温度为30-40'C的条件下反应，生成含有硝酸钾、稀硝酸和盐酸的混合溶液，反应过程中，稀硝酸过量，氯化钾完全反应；(2)将上述得到的混合溶液冷却至常温，然后继续冷冻至0^^_5°C，一次性析出大部分粗品硝酸钾，大约为85-90%，并进行离心分离，得到一次粗品硝酸钾和包含硝酸钾、盐酸及稀硝酸的一次母液，一次母液中硝酸钾的含量仅为10-15%;(3)将一次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，同时将一次母液在负压为0.01-0.02Mpa、温度为70-8(TC的条件下进行蒸发并使一次母液浓縮至50-55波美度(°B6)，得到包含盐酸、稀硝酸的混合气体和二次粗品硝酸钾溶液，该步骤利用盐酸和硝酸的挥发性，将两者蒸发分离，得到浓縮后的二次粗品硝酸钾溶液；(4)将得到的二次粗品硝酸钾溶液冷却至常温，然后继续冷冻至0一5"C,并进行离心分离，得到二次粗品硝酸钾和二次母液，二次母液中硝酸钾及盐酸、硝酸的含量更少；(5)将二次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，同时将二次母液返回步骤(3)中的蒸发、浓縮工序，以循环使用，以使硝酸钾的得率及纯度越来越高，盐酸及稀硝酸的回收率也越来越高。上述过程中，粗品硝酸钾的精制处理工序是本领域的普通技术人员很容易实现的，精制后进行干燥、包装即可；所述的反应及冷却设备采用夹套式搪瓷反应釜，蒸发设备采用石墨改性聚丙稀列管式加热室，萃取设备采用CTL型离心萃取机，冷冻设备采用YSBLG型盐水冷冻机组。为了避免反应生成的废酸对设备造成腐蚀及污染环境，本发明将上述步骤(3)中得到的包含盐酸和稀硝酸的混合气体冷凝至40-50'C，得到包含盐酸和稀硝酸的混合酸，然后用磷酸三丁酯进行萃取，分别得到稀硝酸和盐酸，稀硝酸作为反应原料返回系统循环使用，而得到的盐酸经精馏提浓后用于生产30%的工业盐酸。此外，由于盐酸及硝酸本身均具有挥发性，反应过程中也会产生极少量的混合气体，该混合气体采用与上述相同的方法吸收并利用。公知，氯化钾颗粒越细，越有利于反应的进行，但同时成本较高，本发明经过多次试验及经验总结，确定氯化钾的目数为160-170目。本发明是根据①HN03+KC1—KN03+HC1化学反应式制取硝酸钾的，由于化学反应式①是可逆反应，为了使该反应向生成硝酸钾的方向进行，本发明采取了如下办法1、反应时，加入过量的稀硝酸，提高反应物的浓度；2、控制适当的反应温度，保证化学反应的正常进行，如温度过高，硝酸挥发增加，造成挥发的硝酸混入氯化氢中，造成不易分离和浪费；温度过低，化学反应不充分，硝酸钾成分少，产品纯度差，本发明反应温度控制在30-40°C。本发明所述的氯化钾原料可从青海盐湖工业集团购得，所述的稀硝酸来源广泛，可直接从市场上购得。采用本发明所述的制备工艺得到的硝酸钾经检测后，其各项性能指标与国家标准进行比较，如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从上表可看出，本发明制得的硝酸钾各项指标均达到或优于国家标准。与现有技术相比，本发明利用硝酸与氯化钾经复分解反应得硝酸钾和盐酸的混合溶液，将混合溶液经冷却、冷冻、离心后，大量硝酸钾晶体析出，一次性得率较高，为85-90%，使得后续处理工艺简单、能耗低、成本较低；同时母液经蒸发浓縮后，利用盐酸及硝酸的挥发性将其蒸发分离，然后通过萃取将盐酸和硝酸分离、回收，实现了无污染，无废水排放，彻底解决了环保问题，而且回收得到的稀硝酸又返回系统重复利用，大大降低了生产成本。图l为本发明的工艺流程图具体实施例方式实施例1:一种硝酸钾制备工艺，包括以下步骤(1)将氯化钾和浓度为30%的稀硝酸按照摩尔比为1:1.4的比例混合，在负压为0.01Mpa、温度为3(TC的条件下反应，生成含有硝酸钾、稀硝酸和盐酸的混合溶液，氯化钾的目数为160目；(2)将上述得到的混合溶液冷却至常温，然后继续冷冻至(TC，并进行离心分离，得到一次粗品硝酸钾和含有硝酸钾、盐酸及稀硝酸的一次母液；(3)将一次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将一次母液在负压0.01Mpa、温度为7(TC的条件下进行蒸发并使一次母液浓縮至50波美度，得到包含盐酸、稀硝酸的混合气体和二次粗品硝酸钾溶液；(4)将得到的二次粗品硝酸钾溶液冷却至常温，然后继续冷冻至0'C,并进行离心分离，得到二次粗品硝酸钾和含有少量硝酸钾、盐酸及稀硝酸的二次母液；(5)将二次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将二次母液返回步骤(3)中的蒸发、浓縮工序，以循环使用。将步骤(3)中得到的包含盐酸、稀硝酸的混合气体以及反应过程中挥发的混合气体冷凝至4(TC，得到包含盐酸和稀硝酸的混合酸，然后用磷酸三丁酯进行萃取，分别得到稀硝酸和盐酸，稀硝酸作为反应原料返回系统循环使用，盐酸经精馏提浓后用于生产30%的工业盐酸。实施例2:一种硝酸钾制备工艺，包括以下步骤(1)将氯化钾和浓度为40%的稀硝酸按照摩尔比为l:1.5的比例混合，在负压为0.02Mpa、温度为4(TC的条件下反应，生成含有硝酸钾、稀硝酸和盐酸的混合溶液，氯化钾的目数为170目；(2)将上述得到的混合溶液冷却至常温，然后继续冷冻至一5'C，并进行离心分离，得到一次粗品硝酸钾和含有硝酸钾、盐酸及稀硝酸的一次母液；(3)将一次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将一次母液在负0.02Mpa、温度为8(TC的条件下进行蒸发并使一次母液浓縮至55波美度，得到包含盐酸、稀硝酸的混合气体和二次粗品硝酸钾溶液；(4)将得到的二次粗品硝酸钾溶液冷却至常温，然后继续冷冻至一5'C，并进行离心分离，得到二次粗品硝酸钾和含有少量硝酸钾、盐酸及稀硝酸的二次母液；(5)将二次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将二次母液返回步骤(3)中的蒸发、浓縮工序，以循环使用。将步骤(3)中得到的包含盐酸、稀硝酸的混合气体以及反应过程中挥发的混合气体冷凝至5(TC，得到包含盐酸和稀硝酸的混合酸，然后用磷酸三丁酯进行萃取，分别得到稀硝酸和盐酸，稀硝酸作为反应原料返回系统循环使用，盐酸经精馏提浓后用于生产30%的工业盐酸。实施例3:一种硝酸钾制备工艺，包括以下步骤(1)将氯化钾和浓度为30%的稀硝酸按照摩尔比为1:1.5的比例混合，在负压为0.02Mpa、温度为30'C的条件下反应，生成含有硝酸钾、稀硝酸和盐酸的混合溶液，氯化钾的目数为160-170目；(2)将上述得到的混合溶液冷却至常温，然后继续冷冻至一5'C，并进行离心分离，得到一次粗品硝酸钾和含有硝酸钾、盐酸及稀硝酸的一次母液；(3)将一次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将一次母液在负压为0.OlMpa、温度为8(TC的条件下进行蒸发并使一次母液浓縮至55波美度，得到包含盐酸、稀硝酸的混合气体和二次粗品硝酸钾溶液；(4)将得到的二次粗品硝酸钾溶液冷却至常温，然后继续冷冻至O'C，并进行离心分离，得到二次粗品硝酸钾和含有少量硝酸钾、盐酸及稀硝酸的二次母液；(5)将二次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将二次母液返回步骤(3)中的蒸发、浓缩工序，以循环使用。将步骤(3)中得到的包含盐酸、稀硝酸的混合气体以及反应过程中挥发的混合气体冷凝至50°C，得到包含盐酸和稀硝酸的混合酸，然后用磷酸三丁酯进行萃取，分别得到稀硝酸和盐酸，稀硝酸作为反应原料返回系统循环使用，盐酸经精馏提浓后用于生产30%的工业盐酸。一种硝酸钾制备工艺，包括以下步骤(1)将氯化钾和浓度为35%的稀硝酸按照摩尔比为1:1.45的比例混合，在负压为0.015Mpa、温度为35。C的条件下反应，生成含有硝酸钾、稀硝酸和盐酸的混合溶液，氯化钾的目数为165目；(2)将上述得到的混合溶液冷却至常温，然后继续冷冻至一3。C，并进行离心分离，得到一次粗品硝酸钾和含有硝酸钾、盐酸及稀硝酸的一次母液；(3)将一次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将一次母液在负压为0.02Mpa、温度为76r的条件下进行蒸发并使一次母液浓縮至52波美度，得到包含盐酸、稀硝酸的混合气体和二次粗品硝酸钾溶液；(4)将得到的二次粗品硝酸钾溶液冷却至常温，然后继续冷冻至一2'C,并进行离心分离，得到二次粗品硝酸钾和含有少量硝酸钾、盐酸及稀硝酸的二次母液；(5)将二次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将二次母液返回步骤(3)中的蒸发、浓縮工序，以循环使用。将步骤(3)中得到的包含盐酸、稀硝酸的混合气体以及反应过程中挥发的混合气体冷凝至43'C，得到包含盐酸和稀硝酸的混合酸，然后用磷酸三丁酯进行萃取，分别得到稀硝酸和盐酸，稀硝酸作为反应原料返回系统循环使用，盐酸经精馏提浓后用于生产30%的工业盐酸。实施例5:一种硝酸钾制备工艺，包括以下步骤(1)将氯化钾和浓度为38%的稀硝酸按照摩尔比为1:1.48的比例混合，在负压为0.02Mpa、温度为37。C的条件下反应，生成含有硝酸钾、稀硝酸和盐酸的混合溶液，氯化钾的目数为162目；(2)将上述得到的混合溶液冷却至常温，然后继续冷冻至—4°C，并进行离心分离，得到一次粗品硝酸钾和含有硝酸钾、盐酸及稀硝酸的一次母液；(3)将一次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将一次母液在负压为0.01Mpa、温度为72。C的条件下进行蒸发并使一次母液浓縮至54波美度，得到包含盐酸、稀硝酸的混合气体和二次粗品硝酸钾溶液；(4)将得到的二次粗品硝酸钾溶液冷却至常温，然后继续冷冻至一5'C，并进行离心分离，得到二次粗品硝酸钾和含有少量硝酸钾、盐酸及稀硝酸的二次母液；(5)将二次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，然后干燥、包装即可，同时将二次母液返回步骤(3)中的蒸发、浓縮工序，以循环使用。将步骤(3)中得到的包含盐酸、稀硝酸的混合气体以及反应过程中挥发的混合气体冷凝至48'C，得到包含盐酸和稀硝酸的混合酸，然后用磷酸三丁酯进行萃取，分别得到稀硝酸和盐酸，稀硝酸作为反应原料返回系统循环使用，盐酸经精馏提浓后用于生产30%的工业盐酸。权利要求1、一种硝酸钾制备工艺，其特征是包括以下步骤(1)将氯化钾和浓度为30-40％的稀硝酸按照摩尔比为1∶1.4-1.5的比例混合，在负压为0.01-0.02Mpa、温度为30-40℃的条件下反应，生成含有硝酸钾、稀硝酸和盐酸的混合溶液；(2)将上述得到的混合溶液冷却至常温，然后继续冷冻至0～-5℃，并进行离心分离，得到一次粗品硝酸钾和一次母液；(3)将一次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，同时将一次母液在负压为0.01-0.02Mpa、温度为70-80℃的条件下进行蒸发并使一次母液浓缩至50-55波美度，得到包含盐酸、稀硝酸的混合气体和二次粗品硝酸钾溶液；(4)将得到的二次粗品硝酸钾溶液冷却至常温，然后继续冷冻至0～-5℃，并进行离心分离，得到二次粗品硝酸钾和二次母液；(5)将二次粗品硝酸钾进行精制处理后得到成品，同时将二次母液返回步骤(3)中的蒸发、浓缩工序，以循环使用。2、根据权利要求l所述的硝酸钾制备工艺，其特征是将步骤(3)中得到的包含盐酸、稀硝酸的混合气体冷凝至40-5(TC，得到包含盐酸和稀硝酸的混合酸，然后用磷酸三丁酯进行萃取，分别得到稀硝酸和盐酸，稀硝酸作为反应原料返回系统循环使用。3、根据权利要求1或2所述的硝酸钾制备工艺，其特征是氯化钾的目数为160-170目。全文摘要本发明涉及无机化工
技术领域：
，具体为一种硝酸钾制备工艺，解决现有方法存在原料来源受限制、生产成本高、能耗高以及一次性成品得率低、废弃物无法回收等问题，将氯化钾和稀硝酸按比例混合，在负压为0.01-0.02MPa、温度为30-40℃的条件下反应，将反应生成的混合溶液冷却至常温、继续冷冻，然后离心，得到粗品硝酸钾和一次母液，将粗品硝酸钾精制即得成品，一次母液蒸发浓缩，分离出盐酸和硝酸，并通过冷凝、萃取将两者分离，浓缩后的二次粗品硝酸钾经冷却、冷冻、离心得到二次粗品硝酸钾及二次母液，该母液返回系统循环利用。本发明硝酸钾一次性得率较高，为85-90％，使得后续处理工艺简单、能耗低、成本较低；实现无污染，无废水排放，彻底解决了环保问题。文档编号C01D9/04GK101182014SQ200710185448公开日2008年5月21日申请日期2007年12月15日优先权日2007年12月15日发明者骏党,李宝玉,一武,武晓冰,王维泽,石砚池申请人:文水县振兴化肥有限公司