CN101717280A - 以焦化回收硫酸和氨水制备硫酸钾铵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种利用焦化生产中回收的硫酸和氨，采用两段式方法生产二元复合肥硫酸钾铵(NH4KSO4)的方法。包括以下具体步骤：(1)氯化钾与硫酸溶液反应生成硫酸氢钾和氯化氢；(2)硫酸氢钾与氨水反应生成二元复合肥硫酸钾铵；(3)用水或氨水吸收氯化氢得到盐酸或氯化铵。本发明具有如下优点：(1)将焦化生产中回收得到的硫酸和氨水用于生产二元复合肥，提高了产品的附加值；(2)采用两步反应法，避免了多元复分解反应的反应条件难以控制、产品纯度难以保证的缺点；(3)没有固、液、气的排放，反应为放热反应，符合国家循环经济节能减排的发展策略要求。

Description

以焦化回收硫酸和氨水制备硫酸钾铵的方法
所属技术领域：
本发明涉及的是一种二元复合肥的制备方法，特别是一种采用焦化生产中回收的硫酸和氨水制备二元复合肥硫酸钾铵的方法，属于无机化工领域。
背景技术：
随着我国农业经济的发展和国内种植结构的变化，化肥需求逐年递增，自1982年至今，国内化肥施用量年复合增长率为4.99％，而同期复合肥的增长率为13.1％，复合肥施用量的增长要远高于化肥的增长。而随着经济作物种植面积大幅增加，无氯钾肥的需求量猛增，年需钾肥6000t左右，而国产无氯钾肥满足率仅能达到10％，大部分靠进口。目前，我国无氯钾肥主要是硫酸钾和硝酸钾。尽管我国近几年钾肥生产量增加，但钾肥市场仍具有相当大的容量。硫酸钾铵二元复合肥同时能满足农作物对氮钾的需求，有较大的市场需求空间。
炼焦生产的焦炉煤气中含有大量的氨、硫化氢及其它化学物质。为了保护环境，减少对煤气设备的腐蚀，煤气必需经过洗涤才能出厂使用。洗涤中得到的氨和硫化氢需加以回收利用。目前一部分焦化厂利用硫化氢生产硫酸，再用硫酸吸收氨生产硫酸铵。由于硫酸铵的市场价格低，从成本核算角度评价，硫酸铵生产是负利润，硫酸铵生产的越多，企业亏损的就越多。本发明是在现有的硫铵生产设备的基础上稍加改进，进行生产硫酸钾铵(NH4KSO4)二元复合肥。由于复合肥的价格高、市场的需求量很大，利用回收的氨和硫酸生产复合肥，生产成本低，将为企业带来较大的正利润，同时符合节能减排的宏观调控要求，具有环保和经济双层收益。
发明内容：
本发明的目的是提供一种利用焦化生产中回收的硫酸和氨生产二元复合肥硫酸钾铵的方法。
本发明的技术方案是：
采用两段式方法生产二元复合肥硫酸钾铵(NH4KSO4)，同时生产副产品盐酸或氯化铵化肥。
具体实施方案：
第一步、硫酸氢钾的制备
将氯化钾和硫酸溶液按一定比例加入反应器I中，在80-150r/min转速下搅拌，生成硫酸氢钾和氯化氢。
氯化钾和硫酸进行反应得到硫酸氢钾(KHSO4)，该反应是放热反应，其反应方程为：
KCl+H2SO4→KHSO4+HCl↑+12.56kJ
为使氯化钾的转化率较高，反应过程中产生的氯化氢需不断地排除。因为该反应是放热反应，温度不宜控制太高，但是为了使反应产生的HCl及时排除，又需要适当的温度，因此，将温度控制在100-120℃范围内。
该步反应得到的副产物是HCl，用水吸收制备成盐酸，如果用氨水吸收则制备成NH4Cl化肥，用于水稻等作物所需的肥料。
第二步、硫酸钾铵的制备
上步中的产物硫酸氢钾是酸性物，其水溶液呈酸性，此时如用NH3或NH4OH与其进行中和反应，得到产物为硫酸钾铵，该反应也是放热反应，反应式如下：
KHSO4+NH4OH→NH4KSO4+H2O
由于该发明不采用已有研究中的复分解法，因此，也省去了产品提纯时要对反应物和产物多相反应进行严格的掌握与控制的步骤，使操作极其简化和易于控制。
本发明具有如下优点：
1、将焦化生产中回收得到的硫酸和氨水用于生产二元复合肥，提高了产品的附加值，使得化产回收生产的负效益转变为正效益，在具有环保效益的同时，为企业带来较好的经济效益。
2、本发明中采用两步反应法，避免了多元复分解反应的反应中条件难以控制、产品纯度难以保证的缺点。
3、可以在原有焦化厂生产硫酸铵设备的基础上加以改进，避免了大量投资。
4、得到的副产品盐酸可以用于工业生产中的原料，得到的氯化铵也可以作为肥料加以利用。
5、该方法中没有固、液、气的排放，反应为放热反应，符合国家循环经济节能减排的发展策略要求。
实例1
1、硫酸氢钾的制取
控制反应条件为：硫酸浓度50％，硫酸与氯化钾配比1.10∶1，反应温度为120℃，反应时间90min，转速为100～150r/min。该步反应中氯化钾的转化率可达到96％。副产品NH4Cl收率为94％。
2、硫酸钾铵的制备
控制反应条件为：氨水与氯化钾配比1.05∶1，反应时间35min，反应温度50℃，转速为70～100r/min，硫酸钾铵的产率为94％。
实例2
1、硫酸氢钾的制取
控制反应条件为：硫酸浓度50％，硫酸与氯化钾配比1.20∶1，反应温度为110℃，反应时间100min，转速为100～150r/min。该步反应中氯化钾的转化率可达到97％。副产品NH4Cl收率为95％。
2、硫酸钾铵的制备
控制反应条件为：氨水与氯化钾配比1.1∶1，反应时间45min，反应温度50℃，转速为70～100r/min，硫酸钾铵的产率为95％。
实例3
1、硫酸氢钾的制取
控制反应条件为：将氯化钾连续地投入盛有浓度为50％硫酸的反应器I中，转速为150～200r/min，反应温度为110℃，反应过程中定期地补加硫酸，同时从底部导出生成的硫酸氢铵。该步反应中氯化钾的转化率可达到98％。副产品NH4Cl收率为97％。
2、硫酸钾铵的制备
将反应器I中导出的硫酸氢钾除去硫酸(打回反应器I)后，连续地投放到盛有氨水的反应池II中，转速为150～200r/min，反应温度为50℃，反应过程中定期地补加氨水，同时从底部导出生成的硫酸钾铵。该步反应中硫酸钾铵的产率可达到96％。
附图说明：
图1二元复合肥NH4KSO4的制备流程图。

Claims (8)

1.本发明的目的是提供一种利用焦化生产中回收的硫酸和氨，采用两段式方法生产二元复合肥硫酸钾铵(NH4KSO4)的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)硫酸氢钾的制备：采用间歇式或连续反应的方式，使氯化钾和硫酸溶液在应应器I中进行反应，反应温度为100-120℃，搅拌速度为80-150r/min，生成硫酸氢钾和氯化氢。
(2)盐酸或氯化铵的制备：在吸收塔中，用水或氨水吸收反应器I中导出的副产物HCl，得到盐酸或氯化铵。
(3)硫酸钾铵的制备：将反应器I中得到的硫酸氢钾导入到反应器II中，使其与反应器II中的氨水进行中和反应，反应温度为40-60℃，搅拌速度为70-200r/min，制备得到二元复合肥硫酸钾铵。
2.根据权利要求1的要求，制备二元复合肥硫酸钾铵采用的是两段式。
3.根据权利要求1的要求，第一步反应是氯化钾与硫酸反应生成硫酸氢钾及氯化氢。
4.根据权利要求1的要求，第二步是使得到的硫酸氢钾与氨水在反应器II中进行反应，生成硫酸钾铵二元复合肥。
5.根据权利要求1的要求，两步反应的投料方式可以采用间歇式，也可以采用连续式。
6.根据权利要求1的要求，第一步反应中生成的副产物HCl，用水或用氨水吸收，生成盐酸或氯化铵。
7.根据权利要求1的要求，氯化钾和硫酸溶液的反应温度为100-120℃。
8.根据权利要求1的要求，硫酸氢钾和氨水的反应温度为40-60℃。
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