专利名称：一种制取硫酸钾的方法
技术领域：
本发明涉及一种制取硫酸钾的化工生产方法。
目前，国内外多采用热法和复分解法生产硫酸钾。热法有曼海姆(Mannheim)炉法，它是将硫酸与氯化钾先在较低的温度下生成硫酸氢钾，然后在曼海姆中高温反应生成硫酸钾。还有哈格里夫斯(Hargreares)法，它是将氯化钾磨细、团球、干燥，然后在转化室中通入热二氧化硫、空气、水蒸汽进行反应，以生成硫酸钾。上述这两种方法工艺要求比较苛刻，都存在着氯化氢回收利用和盐酸腐蚀，污染等问题。复分方法是以氯化钾、硫酸铵为原料，其母液处理繁杂，钾的回收率较低。
本发明的目的是提供一种在烷基叔胺的参与作用下，将工业硫酸或废硫酸和氯化钾直接转化制取硫酸钾的生产工艺。
本发明的目的是这样实现的利用工业硫酸或工业使用后的废硫酸、氯化钾、氨为原料，在烷基叔胺的作用下，可以经缔合、置换、再生制取硫酸钾和氯化铵;也可以经配制、缔置、再生制取硫酸钾和氯化铵。
附
图1是与本发明缔合-置换法的工艺流程。
附图2是本发明配制-缔合法的工艺流程。
下面结合附图对本发明的工艺流程进行详细叙述。
附图1缔合-置换法工艺
1、缔合缔合剂是含有氮的碳氢化合物，通式为R3N即烷基叔胺。它有三个烃基，每个烃基都是具有游离官能团形式的烷基，烷基的碳原子数在五个或五个以上。它难溶于水，能够和硫酸发生缔合反应。
将工业硫酸或工业使用以后的废硫酸稀释后，泵入反应罐中，按照硫酸和烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩尔比的量加入烷基叔胺，在温度5～150℃下，搅拌反应0.1～8小时。此时反应过程为R3N(有机相)+H2SO4(水相)＝〔R3NH〕HSO4(有机相)或2R3N(有机相)+H2SO4(水相)＝〔R3NH〕2SO4(有机相)然后静置两相分离，分出的下层是水相，即为缔余水，可用做稀释浓硫酸或者排掉。上层是有机相，即烷基叔胺硫酸盐，留在反应缶中以待置换。
2、置换置换剂是氯化钾。将经过过滤除去杂质的氯化钾溶液或溶有硫酸钾、硫酸氢钾的氯化钾溶液，按照烷基叔胺酸盐中的硫酸与氯化钾的1∶1.0～3.0摩尔比的量，加入到反应缶中，在温度10～120℃下，搅拌反应0.1～8小时，此时反应为
然后静置两相分离，分离出的下层是水相，为硫酸钾或硫酸氢钾溶液，冷却至10℃，待硫酸钾结晶析出完成后，分离得硫酸钾，母液用做配制氯化钾。上层为有机相即烷基叔胺盐酸盐，留在反应缶中以待再生。
3、再生再生剂是含有氨的水溶液或氯化铵溶液。按照烷基叔胺盐酸盐中的氯化氢与氨的以1∶0.8～1.4摩尔比的量，将氨水或含氨的氯化铵溶液加入到反应缶中，在10～150℃温度下，搅拌0.1～8小时，进行再生反应。即〔R3NH〕CL(有机相)+NH3＝R3N(有机相)+NH4CL(水相)然后静置两相分离，分离出的下层为水相，是氯化铵液，经蒸发浓缩到含量在36～65%，在搅拌下冷却到10～20℃，使氯化铵的结晶析出分离后得到副产品氯化铵，母液冲氨后可做为再生剂循环使用。
附图2配制-缔置法工艺1、配制将含有硫酸钾、硫酸氢钾的母液、水、氯化钾在5～120℃温度下，搅拌0.1～8小时，使其溶解并过滤除去杂质。然后按照硫酸与氯化钾以1∶0.9～3.0的摩尔比。投入工业硫酸或工业使用后的废硫酸，使其充分混溶即为配制液待用。
2、缔置缔合剂是含有氮的碳氢化合物，通式为R3N即烷基叔胺。它有三个烃基每个烃基都是具有游离官能团形式的烷基，烷基的碳原子数在五个或五个以上。它难溶于水，能够和硫酸发生缔合反应。
按配制溶液中的硫酸与烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩尔比。将烷基叔胺和配制液泵入反应缶中，在5～150℃温度下搅拌0.1～8小时，进行缔置反应。此时反应式为R3N(有机相)+H2SO4(水相)+KCL(水相)＝〔R3NH〕CL(有机相)+KHSO4(水相)或2R3N(有机相)+H2SO4(水相)+2KCL(水相)＝2〔R3NH〕CL(有机相)+K2SO4(水相)然后静置两相分离，上层为有机相，即烷基叔胺盐酸盐，留在反应缶中以待再生使用。下层为水相，即硫酸钾、硫酸氢钾溶液，分出后冷却到10℃，硫酸钾结晶析出而得成品。如缔合时使用的稀硫酸，由于浓度低，需蒸发浓缩使硫酸钾浓度20～30%，放冷到10℃硫酸钾结晶后析出，母液重新做为缔置投料。
3、再生再生剂是含有氨的水溶液或氯化铵溶液。按照烷基叔胺盐酸盐中的氯化氢与氨以1∶0.8～1.4摩尔比的量，将氨水或含氨的氯化铵溶液加入到反应缶中去，在10～150℃温度下，搅拌0.1～8小时，进行再生反应。即〔R3NH〕CL(有机相)+NH3＝R3N(有机相)+NH4CL(水相)然后静置两相分离，下层为水相，是氯化铵溶液，分离出后经蒸发浓缩到含量36～65%，在搅拌下放到10～20℃，使氯化铵结晶析出，分离后得到副产品氯化铵，母液冲氨后做为再生剂循环使用。
本发明由于采用缔合法，工艺简单、反应条件温和、生产安全、可以利用“三废”，原料综合利用，没有氯化氢产生，不存在盐酸回收利用，腐蚀和污染问题。钾的回收率高、生产成本低、产品质量好，适合各种规模的工业生产。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方案做进一步说明实施例1用18%的废稀硫酸517公斤(折100%硫酸93公斤)，95%氯化钾129.8公斤(折100%123.3公斤)，99%氨34.8公斤(折100%34.5公斤)。以烷基叔胺为缔合剂并循环使用。经缔合、置换，再生等工序，生产硫酸钾147公斤，氯化铵106.8公斤，钾的回收率97.5%，硫酸回收率96%，氨利用率90%。本实施例的主要条件是①缔合摩尔数比H2SO4∶R3N＝1∶1.0～2.2反应温度25～100℃搅拌反应时间0.5～4小时②置换摩尔数比H2SO4∶KCL＝1∶1.0～2.2反应温度30～100℃搅拌反应时间0.5～4小时③再生摩尔数比HCL∶NH3＝1∶0.9～1.2
反应温度40～100℃搅拌反应时间0.5～4小时硫酸钾产品质量项目质量指标硫酸钾(K2SO4)含量 95.5%氧化钾(K2O)含量 51.6%氯化物(CL)0.5%水分3.0%氯化铵产品质量项目质量指标含氮量(N)24%水分4%实施例2用93%的工业硫酸100公斤(折100%硫酸93公斤)，95%氯化钾134.9公斤(折100%氯化钾128.2公斤)，99%氨35.5公斤(折100%氨35.1公斤)。以烷基叔胺为缔合剂并循环使用，经配制、缔置、再生等工序。生产硫酸钾151.2公斤，氯化铵103.3公斤。钾的回收率96%，硫酸回收率98%，氨的利用率90%本实施例的主要工艺条件是①配制摩尔数比H2SO4∶KCL＝1∶1.0～2.2
溶解溶解温度30～100℃溶解搅拌时间0.5～4小时②缔置摩尔数比H2SO4∶R3N＝1∶1.0～2.2反应温度30～100℃搅拌反应时间0.5～4小时③再生摩尔数比HCL∶NH3＝1∶0.9～1.2反应温度40～100℃搅拌反应时间0.5～4小时硫酸钾产品质量项目质量指标硫酸钾(K2SO4)含量 95%氧化钾(K2O)含量 51.3%氯化物(CL)0.5%0.5%水分3.0%氯化铵产品质量项目质量指标含氮量(N)24%水分4%
权利要求
1.一种制取硫酸钾的方法，其特征在于用烷基叔胺做缔合剂，将氯化钾和硫酸或废硫酸直接转化制取硫酸钾，副产品为氯化铵。
2.根据权利要求1所述的制取硫酸钾的方法，其特征在于硫酸与烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩尔比进行缔合反应，温度为5～150℃，搅拌反应时间0.1～8小时，上述反应所得烷基叔胺硫酸盐中硫酸与氯化钾以1∶1.0～3.0摩尔比的量，将氯化钾溶液或溶有硫酸钾、硫酸氢钾的氯化钾溶液投入到烷基叔胺硫酸盐中进行置换反应，温度10～120℃，搅拌反应时间0.1～8小时。
3.根据权利要求1所述的制取硫酸钾的方法，其特征在于硫酸与氯化钾以1∶0.9～3.0的摩尔比，在5～120℃温度下，搅拌0.1～8小时，使氯化钾溶解于硫酸和水中将上述所配制的溶液中硫酸与烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩尔比投入烷基叔胺中，在5～150℃温度下，搅拌0.1～8小时，进行缔置反应。
4.根据权利要求1或2或3所述的制取硫酸钾的方法，其特征在于缔合剂是含有氮的碳氢化合物，其通式为R3N即烷基叔胺，它有三个烃基，每个都是具有游离官能团形式的烷基，烷基的碳原子数在五个或五个以上。
5.根据权利要求1或2或3所述的制取硫酸钾的方法，其特征在于烷基叔胺盐酸盐与溶解在水中或氯化铵溶液中的氨进行再生反应，烷基叔胺盐酸盐中的氯化氢与氨的摩尔比为1∶0.8～1.4，在10～150℃温度下，搅拌反应0.1～8小时，再生后的烷基叔胺循环使用。
全文摘要
一种制取硫酸钾的方法，它是以工业硫酸或废硫酸、氯化钾、氨为原料，在缔合剂烷基叔铵的作用下，制取硫酸钾，副产品是氯化铵，它与传统方法比较，具有工艺简单，反应条件温和，可以利用“三废”，原料综合利用，没有氯化氢产生，不存在盐酸回收利用、腐蚀及环境污染等特点而且产品回收率高、成本低、质量好，适合各种规模的工业生产。
文档编号C01D5/02GK1034906SQ8810502
公开日1989年8月23日 申请日期1988年2月11日 优先权日1988年2月11日
发明者王志仁 申请人:沈阳化工综合利用研究所