专利名称：一种以KCl为原料熔态水解法制备盐酸和碳酸钾的方法
技术领域：
本发明属盐卤化工，涉及一种利用工业氯化钾为原料，以五硼酸钾作为中间循环介质，高温熔融态发生水解反应，先制备盐酸，再经碳酸化过程，后制备碳酸钾产品的方法。
背景技术：
碳酸钾是重要的基本无机化工、医药、轻工原料之一，主要用于光学玻璃、电焊条、 电子管、电视显像管、灯泡、印染、染料、油墨、照像药品、泡花碱、聚酯、炸药、电镀、制革、陶瓷、建材、水晶、肥皂及药物的生产；还可用作含钾肥料、气体吸附剂、干粉灭火剂、橡胶防老齐U，以及用于脱除化肥合成气中的二氧化碳。随着高新技术的不断开发，碳酸钾在洗涤助齐U、味精，食品等领域的应用也日趋扩大。目前，碳酸钾主要用于钾玻璃、钾肥皂，及其他无机化学品制造，用于脱除工业气体中的硫化氢和二氧化碳，还用于电焊条、油墨制造、印染工业等方面。碳酸钾生产有草木灰法、路布兰法、电解法、离子交换法等。常用的是电解法和离子交换法。草木灰法是最古老的方法，即从各种植物壳(如棉籽壳、茶子壳、桐子壳、葵花子壳)烧成的草木灰中提取。草木灰中含有碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性盐，用沉淀、过滤的方法可加以分离。此法由于产品质量低、不经济，且受原料来源限制而很少采用。路布兰法是将硫酸钾与煤粉、石灰混合，还原焙烧，得黑灰(含碳酸钾、硫化钙等烧成物)，经浸取、 过滤、蒸发、碳化，得碳酸氢钾，再经过滤、煅烧得产品；此法由于工艺流程长等原因已被其他方法所取代。电解法是将氯化钾电解后得到的氢氧化钾溶液，在碳化塔中以二氧化碳碳化；经多效蒸发器蒸发、过滤得碳酸氢钾；再经煅烧制得产品。此法因原料易得、钾利用率高、无三废产生而得到广泛应用，但电耗较大。离子交换法是用阳离子交换树脂与氯化钾交换。再用碳酸氢铵洗脱成碳酸氢钾稀溶液，经多效蒸发、碳化、结晶、分离，煅烧得产品；此法产品质量好、工艺流程短，但只适用于小规模生产。本发明方法是利用氯化钾与硼酸盐高温熔融态反应，将氯化钾中的氯离子以盐酸的形式制得产品，含钾熔盐则进行碳酸化，生产碳酸钾。本方法的化学反应过程未见文献报道，同时工艺路线短，形成了全新的熔态水解法制备盐酸和碳酸钾的方法。
发明内容
—种氯化钾熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾新方法，所述的熔态水解是在碱金属氯化物处于熔融状态下，通入过热水蒸汽，为熔融状态下的水解反应，称为“熔态水解”。 其主要原理如下
4KC1+KB508 +2H20 800'c^1:>5KBO2 +4HC1 个(ι )
权利要求
1.一种KCl熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾的方法，其特征是利用KB5O8熔融态时的特殊性质，将氯化钾与KB5O8熔融混合，熔融温度800 1200°C，混合配比 KCl KB5O8(4 1 1.2)摩尔比，然后通过热水蒸汽，水中的氢离子与氯离子结合，成为氯化氢气体，与反应后剩余的水蒸汽混合，冷凝后变为盐酸溶液；反应生成的&03/K20之比变小的碱金属硼酸盐进行水淬，然后经碳酸化后结晶再生成KB5O8 · 4Η20，经干燥后循环使用； 碳酸化得到KHCO3溶液，经进一步处理得到K2C03。
2.根据权利要求1所述的一种KCl熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾的方法，其特征是所述的熔态水解是在碱金属氯化物处于熔融状态下，通入过热水蒸汽，为熔融状态下的水解反应，称为“熔态水解”。
3.根据权利要求1所述的一种KCl熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾的方法，其特征是所述的KB5O8熔融态时的特殊性质是指利用在800°C以上KB5O8熔融后具有酸性，可以为 KCl的分解提供酸性环境。
4.按照权利要求1所述的一种KCl熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾的方法，其特征是所述的过热水蒸汽是温度达到200°C以上，但压力为常压的过热蒸汽。
5.根据权利要求1所述的一种KCl熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾的方法，其特征是所述的反应生成的Β203/Κ20之比变小的碱金属硼酸盐，包括B2O3A2O之比小于2的系列K 系硼酸盐，主要为κ2Β407。
6.根据权利要求1所述的一种KCl熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾的方法，其特征是所述的碳酸化后结晶再生KB5O8 ·4Η20，碳酸化反应温度为30 40°C，压力0. 1 0. 3Mpa, 结晶温度为10 15°C。
全文摘要
一种氯化钾熔态水解法直接制取盐酸和碳酸钾的新方法，其特征是利用KB5O8熔融态时的特殊性质，将氯化钾与KB5O8熔融混合，然后通入过热水蒸汽，使体系中的氢离子与氯离子结合，成为氯化氢气体，并与反应后剩余的水蒸汽混合，冷凝后变为盐酸溶液。反应过程生成的B2O3/K2O之比变小的碱金属硼酸盐进行水淬，然后经碳酸化再生KB5O8·4H2O，干燥后循环使用。碳酸化再生五硼酸钾的同时，得到KHCO3溶液，经进一步处理得到K2CO3。
文档编号C01D7/00GK102476790SQ201010565629
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者张金平, 李佐虎, 杨刚, 王云山 申请人:中国科学院过程工程研究所