一种低温生产硫酸钾（钠）的方法

一种低温生产硫酸钾（钠）的方法
【专利摘要】本发明为一种低温生产硫酸钾（钠）的方法，氯化钾（钠）和硫酸在加热下进行反应生成硫酸氢钾（钠）和氯化氢，硫酸氢钾（钠）经加入水中得其水溶液，向其中加入醇，分解生成硫酸钾（钠）和硫酸，经离心（过滤）分离、洗涤、烘干等工序得成品硫酸钾（钠），母液经蒸馏回收得醇、水溶液和硫酸，三者均返回利用。反应生成的氯化氢气体经冷却后进入吸收塔用水吸收制成盐酸，或经冷却净化后进行其它应用。按上述方法制造硫酸钾（钠），反应温度低，设备腐蚀轻，反应速度很快，需时短，产品质量稳定，具有良好的综合经济效益。
【专利说明】一种低温生产硫酸钾(钠）的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种采用氯化钾(钠）和硫酸为原料低温生产硫酸钾(钠）的新方法，技 术领域是无机盐工业和化肥工业。

【背景技术】
[0002] 硫酸钾是一种无氯钾肥，主要用在忌氯的经济作物上，例如：蔬菜、水果、烟草、茶 叶和蚕桑等农作物。另外，硫酸钾还可用于生产过硫酸钾、明矾、钾水玻璃和碳酸钾等工业 产品。硫酸钠，又名无水芒硝，在医药上用作盐析剂、聚凝剂，工业上用于造纸、玻璃、印染、 合成纤维、制革等，也用于制造洗发香波、餐具清洗剂、液体洗涤剂等，应用极为广泛。
[0003] 硫酸钾的主要生产方法有：海湖盐卤水制取硫酸钾、钾盐矿石制取硫酸钾、氯化钾 与硫酸盐复分解转化法、氯化钾硫酸转化法等。
[0004] 《用苦卤与氯化钾制取硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：951042785)提供了用 苦卤与氯化钾制取硫酸钾的方法。《以钾混盐和光卤石为原料生产硫酸钾的方法》（中国 专利，申请号=2005100918654)以硫酸盐卤水生产的钾混盐和光卤石为原料生产硫酸钾的 方法，工艺流程为分解过滤、转化筛分、过滤、硫酸钾合成、过滤干燥得产品五个工序。《从 杂卤石矿中静态溶浸提取钾以及制备硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：2013103202000) 提供了 一种从杂卤石矿中静态溶浸提取钾的方法，得到钾的混合矿物，加入水搅拌溶解后， 再次进行固液分离得到硫酸钾。《一种用正长石提取可溶性硫酸钾的方法》（中国专利，申 请号：2013107463372)提供了用正长石提取可溶性硫酸钾的方法，将正长石、石灰石、磷石 膏、焙烧助剂粉碎混匀后，再经过高温焙烧、粉碎、浸取、蒸发工序，得到可溶性硫酸钾产品 结晶。《氯化钾-硫酸钠法制取硫酸钾生产方法》（中国专利，申请号=2011102115631)、《氯 化钾-硫酸钠法制取硫酸钾生产方法》（中国专利，申请号=2011102115631)、《硫酸钾生产 新工艺》（中国专利，申请号：961019875)、《一种制造硫酸钾的新工艺》（中国专利，申请号： 941117979)等，提供了以芒硝和氯化钾为原料生产硫酸钾的方法。《用硫酸铵和氯化钾制备 硫酸钾的方法》（中国专利，申请号=931038650)、《氯化钾和硫酸铵热复分解法制硫酸钾及 其工艺》（中国专利，申请号：931045584)等，提供了以氯化钾和硫酸铵复分解法生产硫酸钾 的方法。《一种生产硫酸钾的反应炉》（中国专利，申请号：01243499X)提供了一种以硫酸和 氯化钾为原料生产硫酸钾的反应炉，在高温下让氯化钾与硫酸反应生产硫酸钾。《生产硫酸 钾的新工艺及主要设备配置》（中国专利，申请号=991166213)、《一种工业化低温连续生产 硫酸钾的方法》（中国专利，申请号=2011103991549)、《一种液相萃取制备硫酸钾联产氯化 铵的方法》（中国专利，申请号=2008101890255)、《转化反应法生产硫酸钾》（中国专利，申 请号：941184676)、《低温生产硫酸钾新工艺》（中国专利，申请号：941130606)、《用氯化钾与 硫酸液相转化制备硫酸钾的方法》（中国专利，申请号=931077818)、《反应萃取结晶一步法 生产硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：200710114514X)等，则提供了以硫酸和氯化钾为原 料，在常温下或低温条件下生产硫酸钾的方法。
[0005] 以上方法或存在工艺过程复杂，生产成本高，或存在使用有机有害溶剂，对环境造 成危害，或存在反应温度高，设备腐蚀严重等问题。
[0006] 目前，广泛应用的硫酸钾生产方法是曼海姆法，该方法是制取硫酸钾工艺技术 最成熟的生产方法，技术可靠，工艺过程较为简单，利用该法生产的硫酸钾占世界硫 酸钾总产量的70%以上。曼海姆法的主要设备是曼海姆炉，采用氯化钾和硫酸为原料在 500-600°C反应生产硫酸钾。在曼海姆法中，将氯化钾改为氯化钠即可进行硫酸钠的生产， 这一方法可用于处理转化大量工业废盐，在环保方面发挥重要作用。但曼海姆法存在反应 需在在高温强酸的条件下进行，能源消耗大，设备腐蚀严重，维修量大，扩大单炉生产能力 困难等问题。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在相对温和的条件下以氯化钾 (钠）和硫酸为原料生产硫酸钾(钠）的新方法，以满足大规模生产硫酸钾(钠）的需要。
[0008] 本发明的技术方案如下： 采用氯化钾(钠）和硫酸为原料生产硫酸钾(钠）的方法，步骤如下： (1) 将氯化钾(钠）和浓硫酸（H2so4)投入防腐反应器内，在充分搅拌和加热的条件下进 行反应，生成硫酸氢钾(钠）和氯化氢； (2) 将步骤（1)反应生成的硫酸氢钾(钠）喷入水溶液中得到硫酸氢钾(钠）溶液； (3) 向步骤（2)得到的硫酸氢钾(钠）溶液中加入低级醇，析出固体硫酸钾(钠)，经离心 (过滤）分离得到固体硫酸钾(钠）和母液； (4) 将步骤（3)分离得到的固体硫酸钾(钠）经水洗涤、干燥、粉碎，得到成品硫酸钾 (钠)，洗涤液返回到步骤（2)作为其中的水溶液利用； (5) 将步骤（3)中的母液经蒸馏分离得到醇、水和含有一定量的硫酸氢钾(钠）的硫酸， 醇返回步骤（3)作为其中的醇利用；水用于步骤（4)洗涤固体硫酸钾(钠）；硫酸返回步骤 (1)与氯化钾(钠）反应； (6) 将步骤（1)反应生成的氯化氢气体冷却后进入吸收塔用水吸收制成盐酸，或经冷却 净化后进行其它应用。
[0009] 前面所述的方法，优选的方案是，步骤（1)氯化钾(钠)和浓硫酸的物质的量计量比 例为0. 4-1. 3 (优选的，氯化钾(钠）和浓硫酸的物质的量计量比例为0. 7-1. 0); 前面所述的方法，优选的方案是，步骤（1)所述的加热是指，反应温度控制在120 ~ 220°C (优选的，反应温度控制在160-2KTC)。
[0010] 前面所述的方法，优选的方案是，步骤（2)所用的水溶液为水或含硫酸钾(钠)、硫 酸氢钾(钠）的水溶液。
[0011] 前面所述的方法，优选的方案是，步骤（3)所用的低级醇为甲醇或乙醇中的一种或 其混合物。醇的浓度控制在30-90% (优选50-80%)。
[0012] 前面所述的方法，优选的方案是，步骤（4)所述的干燥温度为50-150°C (优选 80-130°〇〇
[0013] 前面所述的方法，优选的方案是，步骤（5)所述蒸馏母液的温度为50-130°C (优选 70-120°C )，蒸发过程为减压或常压。
[0014] 本发明的优点是：反应温度低，设备腐蚀轻，能耗低，反应速度快，产量高，达到了 节能降耗的目的。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 图1为硫酸钾(钠）生产工艺流程框图。
[0016]

【具体实施方式】： 下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
[0017] 实施例一：一种低温生产硫酸钾(钠）的新方法，工艺流程参考图1。
[0018] 将含量为95%的氯化钾和浓度为98%的工业硫酸按物质的量比1:1的比例，在连 续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为210°C，反应50分钟，反应完成后生成的硫酸氢 钾经雾化喷入反应器釜2中的水溶液中，向溶液中加入乙醇至乙醇浓度达到70%以上，过 滤得到固体和母液。固体经用水溶液洗涤、ll〇°C干燥、粉碎得到成品硫酸钾。上述母液经 ll〇°C温度下蒸馏分离得到乙醇、水和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钾。 反应生成的氯化氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。
[0019] 实施例二：一种低温生产硫酸钾(钠）的新方法。
[0020] 将含量为95%的氯化钾和浓度为93%的工业硫酸按物质的量比0. 8:1的比例，在 连续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为180°C，反应50分钟，反应完成后生成的硫酸 氢钾经雾化喷入反应釜2中的水溶液中，向溶液中加入甲醇至甲醇浓度达到70%，过滤得到 固体和母液。固体经用水溶液洗涤、120°C加热干燥、粉碎，得到硫酸钾。上述母液经80°C温 度下减压蒸馏分离得到醇、水溶液和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钾。反 应生成的氯化氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。
[0021] 实施例三：一种低温生产硫酸钾(钠）的新方法。
[0022] 将含量为99%的氯化钠和浓度为98%的工业硫酸按物质的量比0. 85:1的比例，在 连续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为180°C，反应40分钟，反应完成后生成的硫酸 氢钠经雾化喷入反应釜2中的水溶液中，向溶液中加入乙醇至乙醇浓度达到80%，过滤得到 固体和母液。固体经用水溶液洗涤、加热、得到无水硫酸钠。上述母液经80°C温度下减压蒸 馏分离得到醇、水溶液和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钠。反应生成的氯 化氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。
[0023] 实施例四：一种低温生产硫酸钾(钠）的新方法。
[0024] 将含量为99%的氯化钠和浓度为93%的工业硫酸按物质的量比0. 9:1的比例，在 连续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为180°C，反应40分钟，反应完成后生成的硫酸 氢钠经雾化喷入反应釜2中的水溶液中，向溶液中加入甲醇至甲醇浓度达到80%，过滤得到 固体和母液。固体经用水溶液洗涤、加热、得到无水硫酸钠。上述母液经1KTC温度下蒸馏 分离得到醇、水溶液和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钠。反应生成的氯化 氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。
[0025] 下表为本发明实施例一和实施例二的反应温度、反应时间、能源消耗、所得硫酸钾 产品质量等与目前广泛采用的曼海姆法的对比。由表中数据可以看出，本发明反应温度低， 设备腐蚀轻，能耗低，反应速度快，产量大，质量高且稳定，达到了节能降耗的目的。

【权利要求】
1. 一种低温生产硫酸钾(钠）的方法，其特征是，步骤如下： (1) 将氯化钾(钠）和浓硫酸（H2so4)投入防腐反应器内，在充分搅拌和加热的条件下进 行反应，生成硫酸氢钾(钠）和氯化氢； (2) 将步骤（1)反应生成的硫酸氢钾(钠）喷入水溶液中形成硫酸氢钾(钠）溶液； (3) 向步骤（2)得到的硫酸氢钾(钠）溶液中加入醇，分解硫酸钾(钠）生成硫酸钾(钠） 和硫酸，经离心(过滤）分离得到固体硫酸钾(钠）和母液； (4) 将步骤（3)分离得到的固体硫酸钾(钠）经水溶液洗涤、干燥、粉碎，得到成品硫酸 钾(钠)，洗涤液返回到步骤（2)作为水溶液利用； (5) 将步骤（3)中的母液经蒸馏分离得到醇、水和含有一定量的硫酸氢钾(钠）的硫酸， 醇返回步骤（3)作为其中的醇利用；水用于步骤（4)洗涤固体硫酸钾(钠）；硫酸返回步骤 (1)与氯化钾(钠）反应； (6) 将步骤（1)反应生成的氯化氢气体冷却后进入吸收塔用水吸收制成盐酸，或经冷却 净化后进行其它应用。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1)氯化钾(钠）和浓硫酸的物质的量 计量比例为〇. 4-1. 3 (优选的,氯化钾(钠）和浓硫酸的物质的量计量比例为0. 7-1. 0)。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1)所述的加热是指，反应温度控制在 120?220°C (优选的，反应温度控制在160-2KTC)。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（2)所用的水溶液为水或含硫酸钾 (钠)、硫酸氢钾(钠）的混合水溶液。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（3)所用的醇为甲醇或乙醇，或其混合 物。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征是，醇质量浓度控制为30-90% (优选的，质量浓 度为 50-80%)。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（4)所述的干燥温度为50-150°C (优选 80-130°〇〇
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（5)所述蒸馏母液的温度为50-130°C (优选70-120°C )，蒸发过程为减压或常压。
【文档编号】C01D5/02GK104118890SQ201410383121
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】柳仁民, 孙爱玲 申请人:柳仁民