二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法
【专利摘要】本发明涉及一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，属于化学工程与环境保护【技术领域】。该方法包括以下步骤：a、将所述硫酸铵溶液与氯化钾按0.8～1.2：0.8～1.2的重量比例进行连续投料，然后在28℃～35℃的温度下搅拌反应10分钟以上，加入硫酸钾晶种，再继续反应10～30分钟，且使反应液中的K+浓度为58～68g/L；b、反应完成后，过滤，分别得滤饼和过滤液，滤饼用KCl溶液冲洗，得硫酸钾成品。本发明的有益效果是：工艺流程简单，能有效降低能耗和生产成本，提高烟气脱硫副产品的经济效益。
【专利说明】二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学工程与环境保护【技术领域】，具体涉及一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法。
【背景技术】
[0002]作为主要的钾肥，硫酸钾和氯化钾相比，氯化钾中含Cl—占肥料近一半，对烟草、柑橘、茶叶、葡萄、番茄、胡萝卜、马铃薯、荞麦等忌氯作物的品质危害极大，且作为无机盐类，它的盐指数为143，对农作物损伤倾向大。硫酸钾适宜于各种作物，其盐指数为46.1，一般施用不损伤作物，更适合植物生长的需要，同时该肥料出了钾的肥效，还可满足植物对硫元
素的需要。
[0003]目前世界上钾肥品种仍以氯化钾为主，主要是因为盐湖、钾石盐矿多以氯化钾盐存在。随着我国经济的快速发展，农业生产在产品结构上的调整，特别是经济效益高的经济作物对无氯钾肥的需求日益增加，要求拉动我国硫酸钾的生产能力。
[0004]硫酸钾传统的生产方法是用氯化钾和硫酸在曼海炉中高温反应得来，该法腐蚀性极强，生产成本高，除消耗KC1，还消耗H2SO4,且产生大量的HCl需要平衡。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的 是提供一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，工艺流程简单，能有效降低能耗和生产成本。
[0006]本发明所采取的技术方案是一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，采用氨法吸收二氧化硫烟气得硫酸铵溶液，该方法包括以下步骤:
[0007]a、将所述硫酸铵溶液与氯化钾按0.8~1.2:0.8~1.2的重量比例进行连续投料，然后在28°C~35°C的温度下搅拌反应10分钟以上，加入硫酸钾晶种，再继续反应10~30分钟，且使反应液中的K+浓度为58~68g/L ；
[0008]b、反应完成后，过滤，分别得滤饼和过滤液，滤饼用KCl溶液冲洗，得硫酸钾成品。
[0009]优选的，所述步骤a中硫酸铵溶液的密度为1200~1250g/L。
[0010]优选的,所述步骤a中氯化钾选自重量含量为85~99%的工业氯化钾。
[0011]优选的，所述步骤a中投料的时间为90~120分钟。
[0012]优选的，所述步骤a中搅拌的速度为150~200转/分钟。
[0013]优选的，所述步骤a中硫酸钾晶种的粒度为100~200目。
[0014]优选的,所述步骤a中硫酸钾晶种加入的重量为硫酸钾理论产量的5%~7%。
[0015]优选的，所述步骤b中KCl溶液的重量比浓度为12~17%。
[0016]优选的，所述步骤b中KCl溶液的冲洗量为所述过滤液体积量的15~20%。
[0017]优选的，所述步骤b中过滤液蒸发浓缩后，得副产品HiNH4Cl ? KCl肥料。
[0018]本发明中，加入硫酸钾晶种有以下作用:(I)控制结晶晶核的数量，有利于硫酸钾结晶形成；(2)增大硫酸钟结晶颗粒；(3)提闻硫酸钟广品的纯度；(4)提闻钟的有效利用率。
[0019]本发明对反应液中的K+浓度进行进一步的限定，用于让钾离子浓度处于饱和与过饱和之间的介稳区，利于硫酸钾晶体生长。若钾离子浓度高于限定的浓度，易形成较多晶核，不利于硫酸钾晶体的长大。因硫酸钾晶体越大，产品质量就更佳。
[0020]另所得滤饼用KCl溶液冲洗有以下作用:(1)去除结晶颗粒夹带杂质；(2)提高钾的含量。
[0021]本发明对硫酸铵溶液的密度进行了进一步地限定，因此密度范围硫酸铵溶液在常温状况下，属于基本饱和又未过饱和的状态，一般不会结晶出固体硫酸铵，能使蒸发副产品能耗小。
[0022]本发明对投料时间进行了进一步地限定，可利于硫酸钾晶体生长和长大。
[0023]本发明申请中,在计算硫酸钾的理论产量时，由于硫酸铵溶液始终保持过量，因此计算中仅需考虑氯化钾转化成硫酸钾即可。用十字相乘法计算:
[0024]2KC1 — K2SO4
[0025]硫酸钾的理论产量=174 Xa/(2 X 74.5)
[0026]式中:a为所加入氯化钾的重量；
[0027]174为硫酸钾的相对分子质量；
[0028]74.5为氯化钾的相对分子质量。
`[0029]本发明的有益效果在于:
[0030](I)能直接利用脱硫得到(NH4) 2S04溶液，减少了(NH4) 2S04溶液蒸发结晶和(NH4)2304固体的溶解过程，工艺流程简单，节约能耗，延长了脱硫的产业链生产国家紧缺产品，提高烟气脱硫副产品的经济效益，具有更大的经济和社会效益。
[0031](2)本发明中，采用KCl溶液冲洗滤饼所得的冲洗液，可投入下次生产中，进行反复利用，有效地降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图及实施例对本发明所述方法及装置做一详述，但不作为对本发明的限制。
[0034]实施例一
[0035]将重量含量为85%的工业氯化钾Ikg和经采用氨法脱硫直接得到密度为1250g/L的(NH4)2SO4溶液，按KCl: (NH4) #04溶液=1.05:1.1的重量比，进行连续投料90分钟后，在35°C的温度下，以搅拌速度为200转/分钟的条件下，搅拌反应10分钟，加入粒度为200目的硫酸钾晶种60克，再继续反应20分钟，且使反应液中的K+浓度为58g/L ;反应完成后，过滤，分别得887g滤饼和1726毫升过滤液，滤饼用重量比浓度为15%的KCl溶液259毫升进行冲洗，得硫酸钾成品。
[0036]其中，硫酸钾的产率为89.36%，所得硫酸钾产品中，K2O的含量为48.53%，CF的含量为1.01%，钾的转化率为81.92%。经计算，硫酸钾的理论产量为993g。[0037]过滤液蒸发浓缩后，可得副产品HiNH4Cl ? KCl肥料。
[0038]实施例二
[0039]将重量含量为99%的工业氯化钾Ikg和经采用氨法脱硫直接得到密度为1200g/L的(NH4)2SO4溶液，按KCl: (NH4)2SO4溶液=1:1的重量比，进行连续投料120分钟后，在28°C的温度下，以搅拌速度为150转/分钟的条件下，搅拌反应15分钟，加入粒度为100目的硫酸钾晶种80克，再继续反应30分钟，且使反应液中的K+浓度为68g/L ;反应完成后，过滤，分别得1053g滤饼和2260毫升过滤液，滤饼用重量比浓度为12%的KCl溶液339毫升冲洗，得硫酸钾成品。
[0040]其中，硫酸钾的产率为91.08%，所得硫酸钾产品中，K2O的含量为46.2%，CF的含量为1.6%，钾的转化率为83.87%。经计算，硫酸钾的理论产量为1156g。
[0041]过滤液蒸发浓缩后，可得副产品HiNH4Cl ? KCl肥料。
[0042]实施例三
[0043]将重量含量为90%的工业氯化钾Ikg和经采用氨法脱硫直接得到密度为1200g/L的(NH4)2SO4溶液，按KCl =(NH4)2SO4溶液=1:1.05的重量比，进行连续投料100分钟后，在30°C的温度下，以搅拌速度为180转/分钟的条件下，搅拌反应10分钟，加入粒度为150目的硫酸钾晶种70克， 再继续反应10分钟，且使反应液中的K+浓度为65g/L ;反应完成后，过滤，分别得957g滤饼和2153毫升过滤液，滤饼用重量比浓度为17%的KCl溶液323毫升冲洗，得硫酸钾成品。
[0044]其中，硫酸钾的产率为91.06%，所得硫酸钾产品中，K2O的含量为45.5%，CF的含量为1.8%，钾的转化率为83.87%。经计算，硫酸钾的理论产量为1.05公斤。
[0045]过滤液蒸发浓缩后，可得副产品mNH4Cl ? KCl肥料。
[0046]实施例四
[0047]将重量含量为90%的工业氯化钾Ikg和经采用氨法脱硫直接得到密度为1200g/L的(NH4)2SO4溶液，按KCl: (NH4)2SO4溶液=0.8:1.2的重量比，进行连续投料90分钟后，在30°C的温度下，以搅拌速度为180转/分钟的条件下，搅拌反应10分钟，加入粒度为150目的硫酸钾晶种70克，再继续反应10分钟，且使反应液中的K+浓度为65g/L ;反应完成后，过滤，分别得957g滤饼和1051毫升过滤液，滤饼用重量比浓度为17%的KCl溶液300毫升冲洗，得硫酸钾成品。
[0048]其中，硫酸钾的产率为91.06%，所得硫酸钾产品中，K2O的含量为45.5%，CF的含量为1.8%，钾的转化率为83.87%。经计算，硫酸钾的理论产量为1.05公斤。
[0049]过滤液蒸发浓缩后，可得副产品HiNH4Cl ? KCl肥料。
[0050]实施例五
[0051]将重量含量为90%的工业氯化钾Ikg和经采用氨法脱硫直接得到密度为1200g/L的(NH4)2SO4溶液，按KCl: (NH4) #04溶液=1.2:0.8的重量比，进行连续投料120分钟后，在30°C的温度下，以搅拌速度为180转/分钟的条件下，搅拌反应10分钟，加入粒度为150目的硫酸钾晶种70克，再继续反应10分钟，且使反应液中的K+浓度为65g/L ;反应完成后，过滤，分别得957g滤饼和1051毫升过滤液，滤饼用重量比浓度为17%的KCl溶液300毫升冲洗，得硫酸钾成品。
[0052]其中，硫酸钾的产率为91.06%，所得硫酸钾产品中，K2O的含量为45.5%，CF的含量为1.8%，钾的转化率为83.87%。经计算，硫酸钾的理论产量为1.05公斤。
[0053]过滤液蒸发浓缩后，可得副产品HiNH4Cl ? KCl肥料。
[0054]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【权利要求】
1.一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，采用氨法吸收二氧化硫烟气得硫酸铵溶液，其特征在于:该方法包括以下步骤: a、将所述硫酸铵溶液与氯化钾按0.8~1.2:0.8~1.2的重量比例进行连续投料，然后在28°C~35°C的温度下搅拌反应10分钟以上，加入硫酸钾晶种，再继续反应10~30分钟，且使反应液中的K+浓度为58~68g/L ； b、反应完成后，过滤，分别得滤饼和过滤液，滤饼用KCl溶液冲洗，得硫酸钾成品。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤a中硫酸铵溶液的密度为1200~1250g/L。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤a中氯化钾选自重量含量为85~99%的工业氯化钾。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤a中投料的时间为90~120分钟。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤a中搅拌的速度为150~200转/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤a中硫酸钾晶种的粒度为100~200目。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤a中硫酸钾晶种加入的重量为硫酸钾理论产量的5%~7%。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤b中KCl溶液的重量比浓度为12~17%。
9.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤b中KCl溶液的冲洗量为所述过滤液体积量的15~20%。
10.根据权利要求1所述的一种二氧化硫烟气吸收氧化后制备硫酸钾的方法，其特征在于:所述步骤b中过滤液蒸发浓缩后，得副产品HiNH4Cl ? KCl肥料。
【文档编号】C01D5/08GK103754897SQ201410001267
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】曾子平, 刘应隆, 夏仁江, 周锡飞 申请人:云南亚太环境工程设计研究有限公司