专利名称：水硝法硫酸钾生产方法
技术领域：
本发明涉及采用水硝法生产硫酸钾的方法，是一种水硝法硫酸钾生产方法。
硫酸钾是重要的农业肥料，是一种高效无氯钾肥，主要用于喜钾忌氯的经济作物，如烟草、柑桔、葡萄、茶叶、亚麻、西瓜、豆类等，对提高作物的产量和质量有着显著效果。
目前，国内外均以氯化钾为原料生产硫酸钾。其生产方法主要有三种，如《海湖盐与化工》期刊第27卷第4期第5页和第6页的《综合利用盐场(矿)芒硝资源开发硫酸钾产品》中所述A.曼海姆法又称硫酸分解法，主要原料为氯化钾和硫酸，反应在曼海姆炉内进行。其主要优点是生产工艺成熟，产品质量高。其缺点是投资大，高温反应，能耗大，设备腐蚀严重；副产品-盐酸要有常年性稳定用户，否则制约其生产。
B.缔置法是以氯化钾、硫酸和氨为原料，在缔合剂作用下，制取硫酸钾和副产品氯化铵。其优点有常压操作，低温反应，设备使用寿命长，无污染。其主要缺点是缔合剂价格高，而副产品氯化铵价格较低。
C.复分解法是以氯化钾和硫酸盐(硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵)为原料，经复分解反应生成硫酸钾。其特点是工艺简单，投资省，能耗较低，母液闭路循环使用，无污染。
因此，用复分解法生产硫酸钾的工艺明显优于其他两种方法。在复分解法中，硫酸铵来源困难，硫酸镁资源有限，因而，一般采用芒硝法(即无水硝法)生产硫酸钾，上述《综合利用盐场(矿)芒硝资源开发硫酸钾产品》中公开了一种芒硝法生产硫酸钾的工艺，但该工艺较复杂，其原理仍采用传统方法，即采用25℃相图中的R点作为配料点进行复分解反应的，如附
图1所示。
化学工业出版社于1979年出版的《钾肥工业》一书中第110页至112页公开了一种芒硝法生产硫酸钾的工艺，该工艺也较复杂，能耗较高，其原理也是采用了传统方法，即采用25℃相图中的R点作为配料点进行复分解反应的，也如附图1所示，其按下述步骤进行
第一步，芒硝和氯化钾在水溶液中形成低溶解度的钾芒硝，并将钾芒硝与(钾芒硝)母液分离；第二步，用氯化钾和钾芒硝反应生成硫酸钾，并将硫酸钾与(硫酸钾)母液分离；通常硫酸钾母液都用来和芒硝一起再制取钾芒硝；而钾芒硝母液的利用方案则较多，其中主要的有蒸发和冷冻两个流程。
蒸发法是将钾芒硝母液进行蒸发，浓缩到一定程度，析出氯化钠和硫酸钠。其中，每生产1吨纯度90％硫酸钾的消耗定额是94％的氯化钾消耗量为1.1吨，蒸发水量为4.2吨，芒硝用量为2.6吨。
冷冻法是将钾芒硝母液先进行低温冷冻，析出芒硝，分离芒硝后的母液经蒸发分离出氯化钠，冷却结晶析出氯化钾。得到的芒硝和氯化钾仍返回用作原料，氯化钠可作为副产工业用盐。
综上所述，传统芒硝法生产硫酸钾的工艺一般都是采用25℃相图中的R点作为配料点进行复分解反应的，这是由于利用25℃相图中的R点作为配料点进行复分解反应时，复分解反应的钾离子回收率较高(因在原料中氯化钾比芒硝的价格要高许多)，因而被普遍采用，但是仍然存在生产工艺复杂、控制难度较高、需要的水蒸发量大而使能耗较高、投资较大的问题，因此使生产硫酸钾的成本一直较高。
《海湖盐与化工》期刊第24卷第2期第20页和第26页的《芒硝加氯化钾连续转化生产硫酸钾和碘精盐》中公开了一种生产硫酸钾的工艺，其工艺采用了25℃相图中的R点和P点，但该工艺也较复杂，不易控制，投资也较大。
鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种工艺流程简单、能耗低的水硝法硫酸钾生产方法。
本发明的目的是通过以下步骤来实现的第一步，首先向第一反应罐中加入956至655重量份的水，其次开动反应罐中的搅拌器，再加入1000重量份氯化钾，最后加入2214至2465重量份的水硝，加热使水硝溶化，保持反应温度在24至28℃，搅拌反应45至60分钟后，在继续搅拌的情况下，用泵将反应好的物料泵入离心机进行脱水分离，得到钾芒硝1016至1120重量份，并将分离出2.23至2.43立方米钾芒硝母液泵入所需的储罐中；
第二步，先向第二反应罐中加入648至670重量份氯化钾和1604至17450重量份的水，其次将995.4重量份钾芒硝加入反应罐中，保持反应温度为24至28℃，反应45至60分钟，继续搅拌，用泵将反应好的物料泵入离心机进行分离，将分离出的硫酸钾母液泵入所需的储罐中，这样就得到了所需的硫酸钾。
将生产硫酸钾分离出的硫酸钾母液加入蒸发罐中，蒸发去水30至40％后停止蒸发，然后将蒸发好的母液联同析出物一起加入第一反应罐中，事先在第一反应罐中加入600至610重量份的氯化钾和2048至2115重量份的水硝，在24至28℃下，搅拌反应45至60分钟，然后加入离心机进行分离，得到1016至1120重量份的钾芒硝，同时得到钾芒硝母液将钾芒硝母液加入到蒸发罐中进行蒸发，蒸去30％至40％的水份，析出固体盐，并进行固液分离。将分离出的固体盐用饱和盐水在80至90℃的条件下洗涤5分钟，然后加入离心机脱水分离，得到食用盐，然后将洗涤母液送去蒸发罐。将分离出的蒸发母液反回第一反应罐用于配料。
本发明的生产原理为仅仅利用了25℃相图中的P点作为配料点而进行复分解反应的，如附图1所示；因25℃相图中的P点的复分解反应的钾离子回收率较低，在现有的生产硫酸钾的工艺中都不采用这一点，而是采用钾回收率较高的25℃相图中的R点；但是，本发明采用了25℃相图中的P点作为配料点而实验出了工艺简单、能耗低的水硝法硫酸钾生产方法。其中，R点与P点的区别在于R点过蒸发后，首先析出的是硫酸钠；而P点过蒸发后，首先析出的是氯化钾。
附图1为Na+、K+″Cl-、SO4--H2O体系多温度(25℃……100℃)相图，其中，图中实线表示25℃相图，虚线表示100℃相图，A表示硫酸钠的结晶区及其结晶终点，B表示氯化钾的结晶区及其结晶终点，C表示氯化钠的结晶区及其结晶终点，D表示硫酸钾的结晶区及其结晶终点，G表示钾芒硝的结晶区及其结晶终点，P表示氯化钾、氯化钠和钾芒硝的三相共饱点，R表示硫酸钠、氯化钠和钾芒硝的三相共饱点，Q表示氯化钾、硫酸钾和钾芒硝的三相共饱点，L表示P点蒸发至100℃时的终点；附图2为本发明最佳实施例的工艺流程图；下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述
该水硝法硫酸钾生产方法是按以下步骤进行的第一步，首先向第一反应罐中加入956至655重量份的水，其次开动反应罐中的搅拌器，再加入1000重量份氯化钾，最后加入2214至2465重量份的水硝，加热使水硝溶化，保持反应温度在24至28℃，搅拌反应45至60分钟后，在继续搅拌的情况下，用泵将反应好的物料泵入离心机进行脱水分离，得到钾芒硝1016至1120重量份，并将分离出2.23至2.43立方米钾芒硝母液泵入所需的储罐中，该钾芒硝母液的组成如附图1的相图上P点的液相构成所示；第二步，先向第二反应罐中加入648至670重量份氯化钾和1604至17450重量份的水，其次将995.4重量份钾芒硝加入反应罐中，保持反应温度为24至28℃，反应45至60分钟，继续搅拌，用泵将反应好的物料泵入离心机将硫酸钾与其母液进行分离，将分离出的硫酸钾母液泵入所需的储罐中，该硫酸钾母液的组成如附图1的相图中的相图上Q点的液相构成所示，这样就得到了所需的硫酸钾，其产品可达到国家农用硫酸钾的优级标准。
为了充分利用硫酸钾母液，将生产硫酸钾分离出的硫酸钾母液加入蒸发罐中，蒸发去水30至40％后停止蒸发，然后将蒸发好的母液联同析出物一起加入第一反应罐中，事先在反应罐中加入600至610重量份的氯化钾和2048至2115重量份的水硝，这样就可利用蒸发母液的热能来溶解水硝，从而进一步降低能耗，在24至28℃下，搅拌反应45至60分钟，然后加入离心机进行分离，得到1016至1120重量份的钾芒硝，同时得到钾芒硝母液，该钾芒硝母液的组成如附图1的相图上P点的液相构成所示。
为了充分利用钾芒硝母液，将生产硫酸钾过程中得到的钾芒硝母液和利用硫酸钾母液过程中得到的钾芒硝母液加入到蒸发罐中进行蒸发，蒸去30％至40％的水份，析出固体盐，并进行固液分离。为了使所得到的固体盐达到食用标准，将分离出的固体盐用饱和盐水在80至90℃的条件下洗涤5分钟，然后加入离心机脱水分离，就得到食用盐，然后将洗涤母液送去蒸发罐再充分利用；由于利用了25℃相图中的P点，使P点过蒸发后，首先析出的是氯化钾，即析出固体盐时，有微量的氯化钾随固体盐一起析出，而固体盐中的微量氯化易被饱各盐水洗涤，从而保证了所得食用盐符合国标GB5461-92。将分离出的蒸发母液反回第一反应罐用于配料，这样既可回收蒸发母液中的钾离子，又可利用蒸发母液的热能来溶解水硝，有利于进一步降低能耗。
上述各步骤可构成本发明的最佳实施例，如附图2所示，可构成完整的闭路循环系统，从整体上提高了钾离子回收率，使本发明的能耗进一步降低。
本发明具有生产工艺简便、易操作、能耗低、投资少的特点。本发明在中试时，每生产1吨纯度92％硫酸钾的消耗定额是95％的氯化钾消耗量为0.93吨，蒸发水量仅为2.7吨，芒硝用量为0.81吨；这与上述现有硫酸钾生产方法(每生产1吨纯度90％硫酸钾的消耗定额是94％的氯化钾消耗量为1.1吨，蒸发水量为4.2吨，芒硝用量为2.6吨。)相比，不但原料消耗低，而且能耗也较低。
权利要求
1.一种水硝法硫酸钾生产方法，其特征在于按以下步骤进行第一步，首先向第一反应罐中加入956至655重量份的水，其次开动反应罐中的搅拌器，再加入1000重量份氯化钾，最后加入2214至2465重量份的水硝，加热使水硝溶化，保持反应温度在24至28℃，搅拌反应45至60分钟后，在继续搅拌的情况下，用泵将反应好的物料泵入离心机进行脱水分离，得到钾芒硝1016至1120重量份，并将分离出2.23至2.43立方米钾芒硝母液泵入所需的储罐中；第二步，先向第二反应罐中加入648至670重量份氯化钾和1604至17450重量份的水，其次将995.4重量份钾芒硝加入反应罐中，保持反应温度为24至28℃，反应45至60分钟，继续搅拌，用泵将反应好的物料泵入离心机进行分离，将分离出的硫酸钾母液泵入所需的储罐中，这样就得到了所需的硫酸钾。
2.根据权利要求1所述的水硝法硫酸钾生产方法，其特征在于将生产硫酸钾分离出的硫酸钾母液加入蒸发罐中，蒸发去水30至40％后停止蒸发，然后将蒸发好的母液联同析出物一起加入第一反应罐中，事先在第一反应罐中加入600至610重量份的氯化钾和2048至2115重量份的水硝，在24至28℃下，搅拌反应45至60分钟，然后加入离心机进行分离，得到1016至1120重量份的钾芒硝，同时得到钾芒硝母液。
3.根据权利要求1或2所述的水硝法硫酸钾生产方法，其特征在于将钾芒硝母液加入到蒸发罐中进行蒸发，蒸去30％至40％的水份，析出固体盐，并进行固液分离。
4.根据权利要求3所述的水硝法硫酸钾生产方法，其特征在于将分离固体盐用饱和盐水在80至90℃的条件下洗涤5分钟，然后加入离心机脱水分离，得到食用盐，然后将洗涤母液送去蒸发罐。
5.根据权利要求3所述的水硝法硫酸钾生产方法，其特征在于将分离出的蒸发母液反回第一反应罐用于配料。
全文摘要
一种水硝法硫酸钾生产方法,其按以下步骤进行:第一步,以水、氯化钾和水硝为原料,进行复分解反应得到钾芒硝及其母液并分离;第二步,以钾芒硝、氯化钾和水为原料再进行复分解反应得到硫酸钾及其母液并进行分离;本发明具有生产工艺简便、易操作、投资少的特点,并且不但原料消耗低,而且能耗也较低。
文档编号C01D5/02GK1263866SQ99102610
公开日2000年8月23日 申请日期1999年2月15日 优先权日1999年2月15日
发明者陈松涛, 吴清春, 多里洪, 马建玲, 吐松 申请人:新疆盐湖化工厂