CN102276440B - 一种生产甲酸钾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产甲酸钾的方法。本发明以海水、苦卤或其它含钾卤水为原料，用天然斜发沸石作为无机离子吸附剂实现钾富集，用水将吸附饱和后的吸附剂中的原料顶出进而以甲酸钠溶液洗脱吸附剂，制得富钾液，再将富钾液经两次蒸发浓缩、离心分离制得工业用75％液体甲酸钾成品，或将液体甲酸钾再蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离得到固体甲酸钾产品。所用天然斜发沸石经洗脱再生后可循环使用，反应过程中所产生的废水和湿甲酸钠均可循环使用。与现有技术相比，本方法原料来源广泛、成本低廉、环保，是一种适合工业化生产甲酸钾的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产甲酸钾的方法，特别涉及一种用海水、苦卤或其它含钾卤水为原料生产甲酸钾的方法。
背景技术
甲酸钾是一种重要的化工原料，目前主要用于配制油田钻井液、完井液，铬制革法中的伪装酸(蒙囿剂)，制造碳黑表面改性剂、溶雪剂、矿山开采等等，印染行业中用作还原剂，现在还大量用于生产饲料用二甲酸钾。
目前生产甲酸钾的方法主要有以下几种：(1)复分解法：该工艺反应温和，生产设备简单，无污染，但由于反应结束后产物是混合状态，要想得到较高纯度的甲酸钾，还需要相对复杂的提纯工艺，因而导致成本高，质量偏低。(2)氢氧化钾与一氧化碳高压合成法(CN00112814.0和CN03120711.1)：该方法能够利用一部分含有CO的废气，减少环境污染，但氢氧化钾原料成本较高，且为了产生反应所需的温度和压力条件需要消耗大量的能源，属于高能耗的方法。(3)酸碱中和法：该方法中包含氢氧化钾与甲酸中和法、碳酸钾与甲酸中和法及碳酸氢钾与甲酸中和法，这三种方法具有工艺简单，易操作的优点，但上述方法均要用到具有挥发性、腐蚀性的甲酸作为原料，造成其生产成本高、污染严重、设备造价高且工人易受毒害。(4)中国专利CN200610012740公开了一种以阳离子交换树脂为反应载体生产甲酸钾的方法，该方法没有有害物质产生，没有环境污染，产品结晶程度高，质量优良，但所用原料为15％-30％的KCl溶液，原料价格较高，导致产品的成本增加。(5)欧洲专利EP0769000B1和中国专利CN200780050021.1公开了一种用一定比例的甲醛、氢氧化钾和异丁醛在水中于一定温度条件下生产甲酸钾的方法，该方法所得产品纯度高，但由于使用了有机溶剂甲醛和异丁醛，容易造成环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料来源广泛、成本低廉、环保、适合工业化生产的生产甲酸钾的方法。
本发明的技术方案如下：
一种生产甲酸钾的方法，以海水、苦卤或其它含钾卤水为原料，用天然斜发沸石作为无机离子吸附剂实现钾富集，用水将吸附饱和后的吸附剂中的原料顶出进而以甲酸钠溶液洗脱吸附剂，制得富钾液，再将富钾液经两次蒸发浓缩、离心分离制得工业用液体甲酸钾成品，或将该液体甲酸钾再蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离得到固体甲酸钾产品。该天然斜发沸石经洗脱再生后循环使用。
所述苦卤及含钾卤水为海水、盐湖水经蒸发浓缩析出食盐(氯化钠)后所得的母液，主要含有氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钙、硫酸镁和溴等。
所述原料与吸附剂的质量比为70-140∶1，吸附流速为10-60米/小时，吸附温度为5-30℃。
所述甲酸钠洗脱剂由水与甲酸钠配制而成，甲酸钠含量控制在10％-60％。
所述用于顶出原料和配制洗脱剂的水为自来水、泉水、井水及其它各种可供人类饮用的淡水。
所述洗脱剂中所用水还可以是工艺流程各处回收的含有甲酸钾与甲酸钠的“废水”；所述甲酸钠可以是固体甲酸钠或所述浓缩时回收的湿甲酸钠。
所述洗脱剂与吸附剂的质量比为0.3-0.8∶1，洗脱流速为3-20米/小时，洗脱温度为45-100℃。
所述富钾液的第一次蒸发为常压真空蒸发浓缩，蒸发至出现大量结晶为止，之后放出冷却至温度为5-30℃，得浆料(1)。
对所述浆料(1)进行离心分离得析钠母液(1)和湿甲酸钠，其中湿甲酸钠含水量为1％-5％，该湿甲酸钠可回收用于甲酸钠洗脱剂的配制。
对所述析钠母液(1)进行第二次真空蒸发浓缩，蒸发浓缩至甲酸钾的含量达到75％，之后放出冷却至温度为5-30℃，得浆料(2)。
对所述浆料(2)进行离心分离得析钠母液(2)和湿甲酸钠，该湿甲酸钠可回收用于甲酸钠洗脱剂的配制，所述析钠母液(2)放出包装即为液体甲酸钾成品。
所述析钠母液(2)也可以进行第三次真空蒸发浓缩，蒸发浓缩至甲酸钾的含量超过80％，之后放出冷却至温度为5-30℃，得浆料(3)。
对所述浆料(3)进行离心分离得析钾母液和湿甲酸钾，该湿甲酸钾用热风或真空干燥得到固体甲酸钾产品，所述析钾母液可并入析钠母液(2)进真空蒸发罐制取甲酸钾。
由以上对本发明的描述可知：本发明以海水、苦卤或其它含钾卤水为原料，用天然斜发沸石作为无机离子吸附剂实现钾富集，用水将吸附饱和后的吸附剂中的原料顶出进而以甲酸钠溶液洗脱吸附剂，制得富钾液，再将富钾液经两次蒸发浓缩、离心分离制得工业用液体甲酸钾成品，或将液体甲酸钾再蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离得到固体甲酸钾产品。所用天然斜发沸石成本低廉且经洗脱再生后可循环使用，反应过程中所产生的废水和湿甲酸钠均可循环使用。与现有技术相比，本方法原料来源广泛、成本低廉、环保，是一种适合工业化生产甲酸钾的方法。
具体实施方式
4支离子交换柱(φ2×6米)，全部装填天然斜发沸石，装填高度约5.5米，柱子外加保温层。将这4支沸石柱串联使用。厦门大嶝的海水经测定成分如下：K+0.354克/升，Ca2+0.367克/升，Mg2+1.120克/升，Cl-18.150克/升。将上述海水通入沸石交换柱，海水通入流速为30米/小时，于室温吸附后海水中的K+降为0.175克/升，此时沸石已基本吸附饱和，完成吸附单元操作，吸附完成后沸石由钠型变为钾型沸石。用自来水洗涤吸附饱和后的天然沸石，洗涤液与吸附后的海水都直接排入大海。
配制甲酸钠水溶液：甲酸钠10吨加水40吨搅拌溶解，过滤去渣，得到20％甲酸钠水溶液。将甲酸钠水溶液加热到100℃，通入保温的钾型沸石柱中进行洗脱作业，洗脱温度控制在80℃以上，洗脱流速为13米/小时。洗脱完成后，沸石由钾型又变为钠型，用自来水洗涤沸石，洗涤水用于配制甲酸钠水溶液；钠型沸石用于下一循环进行吸附工序操作。
将上述洗脱液(即“富钾液”)在蒸发器中进行真空蒸发浓缩，至出现大量结晶为止，于室温冷却后离心分离，得到湿甲酸钠和析钠母液1，析钠母液1再次进入蒸发器进行真空蒸发浓缩，使其含甲酸钾含量达到75％，于室温冷却后离心分离，得到湿甲酸钠和析钠母液2，析钠母液2即为成品液体甲酸钾。一部分析钠母液2进行第三次真空蒸发浓缩至甲酸钾的含量达87％，放出冷却至室温，离心分离得析钾母液和湿甲酸钾，湿甲酸钾真空干燥得到固体甲酸钾产品，所得析钾母液可并入析钠母液2进真空蒸发罐制取甲酸钾。
本发明在下述条件范围内均可以获得与上述实施例相同的效果：
原料液还可以是全国其它地方的海水、苦卤或其它含钾卤水。
原料与吸附剂天然斜发沸石的质量比为70-140∶1，吸附流速为10-60米/小时，吸附温度为5-30℃。
用于顶出原料和配制洗脱剂的水为自来水、泉水、井水及其它各种可供人类饮用的淡水。
所述洗脱剂与吸附剂天然斜发沸石的质量比为0.3-0.8∶1，洗脱流速为3-20米/小时，洗脱温度为45-100℃。
三次真空蒸发浓缩后的冷却温度为5-30℃。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (11)
1.一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：以海水、苦卤或其它含钾卤水为原料，用天然斜发沸石作为无机离子吸附剂实现钾富集，用水将吸附饱和后的吸附剂中的原料顶出进而以甲酸钠溶液洗脱吸附剂，制得富钾液，再将富钾液经两次蒸发浓缩、离心分离制得工业用75%液体甲酸钾成品，或将液体甲酸钾再蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离得到固体甲酸钾产品，该天然斜发沸石经洗脱再生后循环使用；
其中所述原料与吸附剂的质量比为70-140:1，吸附流速为10-60米/小时，吸附温度为5-30℃；
所述甲酸钠洗脱剂由水与甲酸钠配制而成，甲酸钠含量控制在10%-60%；
所述洗脱剂与吸附剂的质量比为0.3-0.8:1，洗脱流速为3-20米/小时，洗脱温度为45-100℃。
2.如权利要求1所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：所述用于顶出原料和配制洗脱剂的水为自来水、泉水、井水及其它各种可供人类饮用的淡水。
3.如权利要求1所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：所述洗脱剂中所用水还可以是工艺流程各处回收的含有甲酸钾与甲酸钠的废水；所述甲酸钠可以是固体甲酸钠或所述浓缩时回收的湿甲酸钠。
4.如权利要求1所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：所述富钾液的第一次蒸发为真空蒸发浓缩，蒸发至出现大量结晶为止，之后放出冷却至温度为5-30℃，得浆料一。
5.如权利要求4所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：对所述浆料一进行离心分离得析钠母液一和湿甲酸钠，该湿甲酸钠可回收用于甲酸钠洗脱剂的配制。
6.如权利要求5所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：对所述析钠母液一进行第二次真空蒸发浓缩，蒸发浓缩至甲酸钾的含量达到75%，之后放出冷却至温度为5-30℃，得浆料二。
7.如权利要求6所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：对所述浆料二进行离心分离得析钠母液二和湿甲酸钠，该湿甲酸钠可回收用于甲酸钠洗脱剂的配制，所述析钠母液二放出包装即为液体甲酸钾成品。
8.如权利要求7所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：析钠母液二也可再次进真空浓缩罐，蒸发浓缩至甲酸钾的含量达到80%以上，之后放出冷却至温度为5-30℃，得浆料三。
9.如权利要求8所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：对所述浆料三进行离心分离得析钾母液和湿甲酸钾。
10.如权利要求9所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：所述湿甲酸钾用热风干燥或真空干燥得到甲酸钾产品。
11.如权利要求9所述的一种生产甲酸钾的方法，其特征在于：所述析钾母液并入析钠母液二进真空浓缩罐浓缩制取甲酸钾。
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