专利名称：原料配比改进的硝酸钾复分解反应工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，属于对生产硝酸钾化工工艺的改进，特别是原料配比改进的硝酸钾复分解反应工艺。
背景技术：
目前，国内传统工业生产大多采用高温100°C反应分离氯化钠，再降至25°C生产硝酸钾，配比组分为NO；:K+=L 29:1 (摩尔比)，在100°C高温下分离氯化钠时，由于温度过高，散热损失较大，部分硝酸钾在分离氯化钠时因为降低温度会析出，随氯化钠一起进入废盐，废盐必须经过再处理才能达到预期收率，而且由于硝酸钾在废盐中析出，原有的体系点改变，生产的硝酸钾质量较差，主含量硝酸钾一般为96%(干基)，这些含有硝酸钾的粗产品要经过重结晶才能达标，这样淘洗废盐产生的洗涤液和重结晶产生的析钾母液会造成生产系统液体膨胀，处理这些膨胀液造成大量能量损失，增加生产成本，并对扩大生产规模非常不利。当前，国内开始探索降低温度至75°C以下对氯化钾和硝酸钠进行复分解分离氯化钠，在25°C环境中生产硝酸钾，配比组分为NO;:K+=1.168:1 (摩尔比)，分离的氯化钠中夹带氯化钾，洗涤非常困难，产品质量不稳定，而且析出的硝酸钾产品中有时会夹带氯化钾，析硝酸钾母液同样会膨胀，降低K+的收率，耗量增加，生产成本增大，此外，在传统生产硝酸钾的工艺生产中，为使最终生产出的产品质量达标，都要向析氯化钠母液中加入一定量的调浆水，当调浆水处于反应工段(反应釜内)时，其中的调浆水才能被蒸发掉，以维持硝酸钾复分解反应工艺系统中的水平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料配比改进的硝酸钾复分解反应工艺，能加快体系中氯化钾的离解速度，缩短反应时间，避免冷析母液膨胀，提高氯化钾的收率、产品质量纯度和单程回收率，降低生产成本，`操作可控性强，产品质量稳定。本发明的目的是这样实现的:一种原料配比改进的硝酸钾复分解反应工艺，其依次执行的工艺步骤为:①将首次按质量组分配比好的1!2 O、干基KCl以及干基况2 N03投入
混料器中，将其混合成水溶液，所加入混料器中的Na N03对KC1的摩尔配比为1.5: 1，混
料器将H2 O、干基KCl以及干基:Na N O3均匀混合成水溶液使水溶液从混料器输入反应
釜，加热反应釜，使反应釜内含有氯化钾和硝酸钠的混合水溶液温度升至80°C ;③把上述充分完成复分解反应的水溶液从反应釜输入转料罐，使转料罐的温度恒定在65°C，增大水溶液中待析出的废盐颗粒度，以对水溶液进行浓密处理；④将水溶液输入一级离心机，在使用一级离心机分离水溶液中所析出结晶的废盐的过程当中，同时用温度为60°C以上的高温水对一级离心机所分离出的废盐进行淋洗；⑤把去除上述废盐的所剩水溶液从一级离心机输入高温母液罐，当所剩水溶液经高温母液罐被输入闪发结晶器之前，将从调浆水池输出的温度为50°C _65°C的热水与所剩水溶液混合，对进入闪发结晶器之前的所剩水溶液加水调浆稀释；⑥将被调浆稀释的水溶液输入闪发结晶器，使闪发结晶器各个罐体内的温度保持在30°C，由闪发结晶器降低其中水的百分含量，并将溶解于被稀释水溶液中的待采收盐析出结晶把闪发结晶器中含有已析出结晶的待采收盐的水溶液输入二级离心机，在使用二级离心机分离水溶液由闪发结晶器所析出结晶的待采收盐的过程当中，同时用自然常温水对二级离心机所分离出的待采收湿基盐进行淋洗，并对上述被提取出的待采收湿基盐进
行干燥或造粒；⑧使由二级离心机所分离出来的仍溶解有部分KN O3的含盐水溶液经冷析母液罐输回至反应釜内；⑨在将上述仍溶解有部分KN O3的含盐水溶液输入反应釜中的同时，把摩尔配比为I: I的KCl和化N O3加入反应釜内，将摩尔配比为I: I的KCl和1^N O3加入反应釜后，继而依次执行上述步骤②-⑧和向反应釜内加入本步骤⑨上述所说的摩尔配比为1:1的KCl和Na NO3 ;依照上述步骤⑨类推，循环执行上述步骤②-⑨。本发明进料配方的反应配比组分为N O3的摩尔数:K+的摩尔数=1.5:1 (摩尔比)，
分离氯化钠的温度是80°C，冷析温度是30°C，最大化降低氯化钠(废盐)中夹带硝酸钾的问题，从根本上解决了冷析母液膨胀的问题，经过反复试验论证，硝酸钠和氯化钾的收率均达到98%以上，硝酸钾产品不需要重结晶可以达到99.4%以上，本发明所使用的冷析系统(闪发结晶器)是以前授予专利权的已有技术，专利号:201020502780.7。本发明在其整个生产流程中能维持调浆液和蒸发水平衡，在蒸发工段不需要蒸发过剩水分，而是闪发结晶器对流经其中的母液进行蒸发，以去除母液中的过多水分。本发明产生的实际技术效果为:1、增大体系中硝酸钠的配比组分，加快体系中氯化钾的离解速度，缩短反应时间，达到降低生产成本的目的；2、避免高温反应时进入氯化钾结晶区，防止氯化钾收率的降低和生产成本的增加；3、避免冷析时生产产品进入硝酸钠或氯化钾结晶区，提高产 品质量纯度；4、操作可控性强，收成率高，产品质量稳定；5、避免冷析母液膨胀，为扩大生产规模创造条件；6、提高单程回收率，进一步降低生产成本。
下面将结合附图对本发明作进一步说明。图1为与本发明硝酸钠与氯化钾摩尔配比取值相关的体系干盐相 图2为本发明的复分解反应流程 图3为应用本发明的化工装置连接结构图(与图2复分解反应工艺流程图相对应)。
具体实施例方式一种原料配比改进的硝酸钾复分解反应工艺，如图2和图3所示，其依次执行的工艺步骤为:①将首次按质量组分配比好的112 O、干基KCl以及干基1 3 NO3投入混料器I中，将其混合成水溶液，所加入混料器I中的Na NO3对KCl的摩尔配比为1.5: 1，即1.5N摩尔NaNO3和N摩尔KCl，混料器UfH2 O、干基KCl以及干基况3 NO3均匀混合成水溶液(即母液)；②使水溶液从混料器I输入反应釜2，加热反应釜2，使反应釜2内含有氯化钾和硝酸钠的混合水溶液温度升至80°C，以使其混料器I内溶于水的氯化钾和硝酸钠充分进行复分解反应；③把上述充分完成复分解反应的水溶液从反应釜2 (通过泵)输入转料罐3，使转料罐3的温度恒定在65°C，增大水溶液中待析出的废盐颗粒度(主要含Na Cl)，以对水溶液进行浓密处理；④将水溶液输入一级离心机4，在使用一级离心机4分离水溶液中所析出结晶的废盐的过程当中，同时用温度为60°C以上的高温水对一级离心机4所分离出的废盐进行淋洗，尽可能地将湿基废盐中的Na NO3成分回收，最大程度地将水溶液中的废盐(主要成分为N3 Cl)尽可能多地从水溶液中分离除去，以使水溶液中的绝大部分湿基废盐从水溶液中分离出来；⑤把去除上述废盐的所剩水溶液从一级离心机4输入高温母液罐5，当所剩水溶液经高温母液罐5 (通过泵)被输入闪发结晶器7之前，将从调浆水池6输出的温度为50°C _65°C的热水与所剩水溶液混合，调浆水池6内的热水温度不高于水溶液先前在转料罐3内的温度(65°C )，对进入闪发结晶器7之前的所剩水溶液加水调浆稀释，以降低所剩水溶液溶解盐的浓度以防止1^3 Cl析出结晶；⑥将被调浆稀释的水溶液输入闪发结晶器7，所述的闪发结晶器7为先前授予专利权的特殊闪发结晶装置，专利号:201020502780.7，使闪发结晶器7各个罐体内的温度 保持在30°C，由闪发结晶器7降低其中水的百分含量，并将溶解于被稀释水溶液中的待采收盐(主要成分为待采收的KNO3 )析出结晶，(相当通过增稠器)以增稠上述含有待采收盐的水溶液把闪发结晶器7中含有已析出结晶的待采收盐的水溶液(通过泵)输入二级离心机8，在使用二级离心机8分离水溶液由闪发结晶器7所析出结晶的待采收盐的过程当中，同时用(处于一年四季常温环境的)自然常温水对二级离心机8所分离出的待采收湿基盐进行淋洗，把水溶液中大部分KNO3晶体从其中提取出来，用二级离心机8将水溶液分离成湿基硝酸钠和和仍溶解有部分KN O3和其它杂志盐的含盐水溶液，在尽可多地将上述待采收湿基盐中的绝大部分杂质盐从水溶液中分离去除后，待采收湿基盐中所剩的绝大部分盐为待采收的单一盐KNO3 ,以最大化提纯待采收的KN O3 ,并对上述被提取出的待采收湿基盐(主要含被提纯的KN O3晶体和极少量或微量杂质盐)进行干燥或造粒，至此完成对待采收湿基盐的增稠洗涤工作；⑧使由二级离心机8所分离出来的仍溶解有部分KN O3的含盐水溶液(主要含KN O3 )经冷析母液罐9 (通过泵)输回至反应釜2内；⑨在将上述仍溶解有部分KN O3的含盐水溶液(通过泵)输入反应釜2中的同时，把摩尔配比为I: I的KCl ^PNa N O3 (即M摩尔KCl和M摩尔NaN O3 )力口入反应釜2内，将摩尔配比为1:1的KCl和1^ N O3加入反应釜2后，被先输入反应釜2内的含盐水溶液中的Na NO3、KCl与后加入的摩尔配比为1:1的KCl ^PN3 N O3相对应加和成的Na NO3与KCl的摩尔配比组分为Na N O3的摩尔数:KCl的摩尔数=1.5: 1，继而依次执行上述步骤②-⑧和向反应釜2内加入本步骤⑨上述所说的摩尔配比为1:1的(干基)KCl和NaN03 ;依照上述步骤⑨类推，在向混料器I内加入质量组分配比好的原始配料-H2O、M摩尔KCl以及1.5M摩尔Na N O3之后，当上述原始配料经处理后而所剩的母液(全部)首次进入反应釜2内时，则应当直接向反应釜内直接加入N摩尔KCl和N摩尔Na N O3 ,使N摩尔KCl和N摩尔Na N O3与所剩的母液相混合，因此，每经上述步骤②_⑨被处理后的所剩母液均会直接进入反应釜2内，继而通过上述步骤②-⑨被本发明化工装置循环利用。如图1所示，图1是有关N:、K +、Cr、Ν0;—H2 O体系相图，在该N:、Κ +、α_、Ν0;
一H2 ο体系相图中，每一温度值(点)都有4个单盐结晶区、5条两盐共饱线和2个三盐共饱点，从图1中可以明显看出的特性:在高温时，氯化钠的结晶区较大，在低温时，硝酸钾结晶区较大，因而在实际工业生产中，正是利用上述特性来实现氯化钾和硝酸钠反应生产硝酸钾的工艺过程。生产硝酸钾的复分解化工工艺可根据图1来说明本发明进料配方的反应
配比组分为何是NO^的摩尔数:K+的摩尔数=1.5: 1(摩尔比)，如图1所示，从
、CT、NC^—H2 O体系干盐相图看，在75°C反应时，最佳配比组分点为线段BD与线段AZ的
交点H，在H点的进料配方的反应配比的摩尔数:K+的摩尔数=1.168: 1(摩尔比)，
在实际生产当中，为避免分离氯化钠时产生温度损失，使硝酸钾在氯化钠中冷析析出，习惯上，反应温度较分离温度高出20-30°C (由环境温度决定)，因此，在进行复分解反应时，随着氯化钠的析出，在图1上的反应则为沿AH线段方向移动，最终和另一高温线相交于R点，如此时分离氯化钠，在冷析时，很可能进入氯化钾结晶区，操作非常不稳定，而且反应体系中水越来愈多，造成反应体系水膨胀，若继续蒸发过剩水分，R点会沿高温线下移，最终到达L点，同样会从A点向B点移动,最终到达K点，即氯化钠中有一部分氯化钾不参与反应,析
出在氯化钠中。由此可见，硝酸钾复分解反应NO^对K+的配比组分小于！.2988时，是很难
实现理想化连续生产的，在图1上反应在AL与BD的交点O，同样当MO丨对K+配比组分小
于1.627时，冷析产品中会产生硝酸钠，产品质量差，在相图上反应为AN与BD的交点Y。本发明配比组分是以Xa%K+、cr、N Og-H2 O体系相图为理论依据，结合生产
操作工艺，在NO^对K+的摩尔配比组分为1.2998至1.627区间求取最佳生产配比组分
(NC^SK+的摩尔配比组分大于此值1.2998至1.627，冷析硝酸钾产品中会析出硝酸钠)，
的摩尔数:K+的摩尔数=1.5: I]在图1上的反应为线段AS与线段BD的交点M，即M点为本发明的摩尔配比值运行点，以便在工业生产中实现M点到S点移动，析出并分离氯化钠，从S点到P点移动以冷析生产硝酸钾产品，从P点到M点移动以进行加料反应，以实现连续稳定生产硝酸钾的过程。附加下列三项表格以本发明的实践工艺数据以切实体现本发明的技术效果。表I为本发明高温母液罐(含有高温母液)和冷析母液罐(含有冷析母液)中分别所含复分解反应离子的百分含量数值表
权利要求
1.一种原料配比改进的硝酸钾复分解反应工艺，其特征在于下列依次执行的工艺步骤:①将首次按质量组分配比好的H2O、干基KCl以及干基& NO3投入混料器(I)中，将其混合成水溶液，所加入混料器(I)中的Na NO3对KCl的摩尔配比为1.5: 1，混料器⑴将H7O、干基KCl以及干基Na N O3AW9S1.^均匀混合成水溶液；②使水溶液从混料器(I)输入反应釜(2)，加热反应釜(2)，使反应釜(2)内含有氯化钾和硝酸钠的混合水溶液温度升至80°C ;③把上述充分完成复分解反应的水溶液从反应釜(2)输入转料罐(3)，使转料罐(3)的温度恒定在65°C，增大水溶液中待析出的废盐颗粒度，以对水溶液进行浓密处理；④将水溶液输入一级离心机(4)，在使用一级离心机(4)分离水溶液中所析出结晶的废盐的过程当中，同时用温度为60°C以上的高温水对一级离心机(4)所分离出的废盐进行淋洗把去除上述废盐的所剩水溶液从一级离心机(4)输入高温母液罐(5)，当所剩水溶液经高温母液罐(5)被输入闪发结晶器(7)之前，将从调浆水池(6)输出的温度为50°C _65°C的热水与所剩水溶液混合，对进入闪发结晶器(7)之前的所剩水溶液加水调浆稀释；⑥将被调浆稀释的水溶液输入闪发结晶器(7)，使闪发结晶器⑵各个罐体内的温度保持在30°C，由闪发结晶器(7)降低其中水的百分含量，并将溶解于被稀释水溶液中的待采收盐析出结晶把闪发结晶器(7)中含有已析出结晶的待采收盐的水溶液输入二级离心机(8)，在使用二级离心机(8)分离水溶液由闪发结晶器(7)所析出结晶的待采收盐的过程当中，同时用自然常温水对二级离心机(8)所分离出的待采收湿基盐进行淋洗，并对上述被提取出的待采收湿基盐进行干燥或造粒；⑧使由二级离心机(8)所分离出来的仍溶解有部分KN O3的含盐水溶液经冷析母液罐(9)输回至反应釜(2)内；⑨在将上述仍溶解有部分KNO3的含盐水溶液输入反应釜(2)中的同时，把摩尔配比为I: I的KCl和Na N O3加入反应釜(2)内，将摩尔配比为1:1的KCl和Na N O3 aisaS加入反应釜(2)后，继而依次执行上述步骤②-⑧和向反应釜(2)内加入本步骤⑨上述所说的摩尔配比为1:1的KCl和Na N O3。
全文摘要
本发明公开了一种原料配比改进的硝酸钾复分解反应工艺，首次给混料器内加入配料-硝酸钠、氯化钾和水，硝酸钠的摩尔数对氯化钾的摩尔配比为1.5∶1，当上述首次加入混料器的上述配料经混料、80℃复分解反应、65℃浓密析出、离心分离、淋洗和去除废盐、加水调浆稀释、30℃闪发结晶冷析和离心分离、淋洗、采收硝酸钾等工段处理而其所剩的母液回输至反应釜时，将摩尔配比为1∶1的硝酸钠与氯化钾直接加入反应釜内，使摩尔配比为1∶1的硝酸钠与氯化钾与所剩母液相混合成新的母液进入工段处理。本发明能加快氯化钾离解速度，缩短反应时间，避免冷析母液膨胀，提高氯化钾的收率、产品质量纯度和单程回收率，降低生产成本，操作可控性强。
文档编号C01D9/14GK103172091SQ201110434360
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者王振刚 申请人:王振刚