专利名称：固相氧化法制锰酸钾的制作方法
技术领域：
本发明是锰矿粉固相氧化制锰酸钾工艺。
由锰矿粉氧化制锰酸钾，传统的固相氧化法主要为平炉法和转炉法，是将锰矿粉与氢氧化钾按一定配比，在260℃左右，在平板炉或转炉上翻动焙烧，反应物料与空气自然接触，进行氧化反应，制得锰酸钾。这些方法，反应时间长，一般20小时以上，转化率较低。由于反应时间长，反应物料长时间与空气接触，使相当一部分氢氧化钾因吸收二氧化碳变成碳酸钾，因此苛化工作量很大。传统固相氧化法设备大，占地面积大，投资也大，尤其是工作环境极其恶劣，操作人员整日高浓度的锰尘碱雾中工作，对身体十分有害。
针对传统固相氧化法存在的问题，发展了液相氧化法，其特点是锰矿粉悬浮于高浓度的氢氧化钾溶液中，在200℃以上，吹入含氧气体，进行氧化反应，制得锰酸钾。液相法较之传统固相法，反应时间缩短了，工作环境有了改善。但液相法设备大，能耗高，过滤分离困难，整个生产周期长，生产效率低。
针对固、液相法存在的缺点，吸收液相法强制通氧进行氧化反应的优点，本发明提出一种采用固定床反应器、锰矿粉固相氧化制锰酸钾的工艺路线。
本发明是将锰矿粉与氢氧化钾混合造粒后装入如附图所示的固定床反应器内，通入含氧气体，进行氧化反应，制得锰酸钾。
含二氧化锰不低于70%的锰矿粉与氢氧化钾混合造粒，二氧化锰与氢氧化钾之比为1∶2.3～1∶2.5(摩尔比)，粒径小于10mm，然后装入固定床反应器，升温至240～300℃，通入氧气或空气，维持反应器内常压～10Kg/cm2，保持反应气氛中的湿含量10～20%，进行氧化反应2～12小时，二氧化锰转化率达到75～97%，锰酸钾含量达到55～70%。
造粒技术在工业上是成熟的。本发明可以使用片碱与锰矿粉混合造粒，也可以使用液碱与锰矿粉混合造粒。料粒的大小及“松紧”程度，将影响氧气的渗透，进而影响氧化反应的进行。因此，料粒不应过大，一般不超过10mm，最好在3～7mm范围内，并且是相对“松散”的。
配料的锰钾比(摩尔比)不可低于理论值，但是高于1∶2.5时，在进行氧化反应时，物料易出现“软化”现象，这将影响氧气的渗透，进而影响氧化反应的进行。本发明认为合适的锰钾比在1∶2.3～1∶2.5范围内。
氧化反应是在固定床反应器内进行。当反应物料装入反应器内后，通入含氧气体，维持反应器内常压～10Kg/cm2的范围即可。压力的高低视所用含氧气体而定。例如，当使用纯氧气时，一般要维持1～4Kg/cm2压力，其最佳压力范围是2～3Kg/cm2。当使用空气时，压力可在一个较大的范围内变化，一般维持在常压～10Kg/cm2范围内即可，其最佳压力范围在6～7Kg/cm2。
使用空气为氧化剂时，应该尽量除其中的二氧化碳或其它酸性气体(当然主要是二氧化碳)，以免使氢氧化钾转变为碳酸钾或其它酸性气体的钾盐，以保证足够数量的碱与二氧化锰反应。如果有较多的酸性盐生成，反应速度和二氧化锰转化率将会受到较大影响。工业上去除空气中二氧化碳或其它酸性气体的方法是很成熟的。
当使用空气时，为保持反应是在富氧气氛下进行，因此在反应进行过程中要不断补充新鲜空气，以替代“旧”空气。空气在进入反应器之前应予热到反应温度以上，最好是在260～300℃之间。
保持反应气氛中的湿含量在10～20%范围内，对氧化反应来说是有利的。当使用纯氧时，整个反应系统是封闭的，反应后自身产生的水汽，即可保持这一湿度要求。当使用空气时，为保证反应气氛中的湿度，在反应进行一段时间后，一般在2小时以后，新鲜的热空气进入反应器前，可经过水浴增湿，使空气湿含量达到这一湿度要求，然后进入反应器，此增湿措施可一直保持到反应结束。保持反应气氛中的湿含量不限于这一种方法，专业技术人员尽可按自己方便的条件去实现这一技术要求。
氧化反应时间主要视压力的高低而定。使用空气氧化剂，在常压下进行氧化反应，最长不超过12小时，二氧化锰转化率即可达到75%以上，这是平炉法或转炉法20小时以上才能达到的结果。使用纯氧，维持1～4Kg/cm2压力，反应时间控制在2～4小时，二氧化锰转化率即可达到85%以上。在压力下使用空气。维持压力5～10Kg/cm2，反应时间控制在4～7小时，二氧化锰转化率即可达到90%以上。一般说来，在一定条件下，随着反应时间的延长，转化率升高。但反应达到一定程度时，转化率的上升将变得极其缓慢，任意延长反应时间就显得不十分经济。
在满足了上述条件的情况下，本发明将会得到满意的结果可以使氧化反应时间显著缩短，明显改善操作环境。降低能耗，提高转化率。与传统固相氧化法比较，本发明的反应设备小，占地面积小，投资少。
实例1将72克二级软锰矿粉与90克工业一级片状氢氧化钾在250～300℃混合造粒，粒径3～7mm，然后装入固定床反应器中。用氧气置换出反应器中的空气，升温并通入氧气，维持氧气压力1.5Kg/cm2，当升温至240℃时开始计算反应时间，反应2小时，二氧化锰转化率达到90%，锰酸钾含量达到66%。反应4小时，二氧化锰转化率达到95%，锰酸钾含量达到70%。
实例2将2公斤二级软锰矿粉与2.5公斤工业一级片状氢氧化钾在250～300℃混合造粒，粒径3～7mm，然后装入固定床反应器中。边升温边通入已予热到260～300℃，并已除去二氧化碳的空气，维持空气压力5Kg/cm2，气速0.8m3/hr。当温度升至240℃时，开始计算反应时间。反应2小时后，空气开始通过80～95℃的水浴，进入反应器的空气湿含量达到15～20%。空气增湿后再反应2小时，二氧化锰转化率达到97%，锰酸钾含量71%。
实例3将2公斤二级软锰矿粉与1.25公斤工业一级片状氢氧化钾在250～300℃混合造粒，粒径3～7mm，然后分次喷入50%的KOH溶液2.5公斤，并烘干，然后装入固定床反应器中。以下操作同实例2。空气压力维持7Kg/cm2，气速0.7m2/hr。空气增湿后再反应4小时，二氧化锰转化率96%，锰酸钾含量70%。
实例4将2公斤二级软锰矿粉与2.5公斤工业一级片状氢氧化钾在250～300℃混合造粒，粒径3～7mm，然后装入固定床反应器中。以下操作同实例2。空气维持常压，气速0.8m3/hr，空气增湿后再反应8小时，二氧化锰转化率达到76%，锰酸钾含量达到55%。
对附图的说明本发明所使用的固定床反应器简单示意
图1-温度计管套2-加料口3-冷凝器4-浓量计5-筛板6-出料口7-温度计8-气体予热器
权利要求
1.一种锰矿粉固相氧化制锰酸钾的方法，是将二氧化锰含量不低于70%的锰矿粉与氢氧化钾混合，锰钾比为1∶23～1∶25(摩尔比)，在240～300℃下进行氧化反应，其特征是锰矿粉与氢氧化钾混合造粒，粒径小于10mm，然后装入固定床反应器中，通入氧气或空气，维持反应器内常压～10kg/cm2，湿含量10～20%，反应2～12小时。
2.一种按照权利要求1所述的方法，其特征是所说的粒径最好在3～7mm。
3.一种按照权利要求1所述的方法，其特征是使用氧气时，压力维持在1～4kg/cm2，其最佳压力为2～3kg/cm2。
4.一种按照权利要求1所述的方法，其特征是使用空气时，压力维持在常压～10kg/cm2，其最佳压力为5～7kg/cm2。
全文摘要
锰矿粉与氢氧化钾混合造粒后装入固定床反应器中，通入氧气或空气，维持反应器内常压～10kg/cm
文档编号C01G45/12GK1033518SQ8710839
公开日1989年6月28日 申请日期1987年12月16日 优先权日1987年12月16日
发明者熊尚彬, 郭常振, 马金成, 许庚望, 刘洪光, 张文金, 李志林 申请人:化工部天津化工研究院