CN1032642C - 一种制取硫酸钾的改进方法 - Google Patents
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Abstract
一种制取硫酸钾的改进方法，它是首先使硫酸与氯化钾作用生成硫酸氢钾，回收盐酸，然后在缔合剂烷基叔胺的作用下，将硫酸氢钾转化成硫酸钾，副产硫酸铵或氯化铵，它与改进前的方法比较，具有设备生产能力大，能耗小，成本低，少产或不产氯化铵等特点，适合大规模连续化生产。
Description
本发明涉及一种制取硫酸钾的化工生产方法。
本发明是申请发明专利“一种制取硫酸钾的方法”(申请日880211，申请号88105025)的改进，原来的方法是以硫酸氯化钾，氨为原料，在烷基叔胺参与作用下，经缔合，置换，再生或缔合置换，再生制取硫酸钾，副产氯化铵。
本发明的目的是改变原料及其生产工艺方法，进而在制取硫酸钾的同时副产硫酸铵，氯化氢，减少以至消除氯化铵的产出，降低成本，适应农业和化工生产发展的需要。
本发明的目的是这样实现的，首先使硫酸与氯化钾作用生成硫酸氢钾，回收盐酸，然后在缔合剂烷基叔胺的作用下，经过缔合将硫酸氢钾转化成硫酸钾，解缔制得硫酸铵，也可将硫酸氢钾，氯化钾与烷基叔胺作用，经过缔合置换得到硫酸钾，解缔制得氯化铵。
本发明由于采用了如上技术措施，从而具有设备生产能力大，能耗小，成本低，少产或不产氯化铵的特点，适应大规模连续化生产。
附图1是本发明的缔合—解缔法工艺流程。
附图2是本发明的缔合置换—解缔法工艺流程。
下面将结合附图对本发明的工艺流程进行详细叙述。
附图1，缔合—解缔法工艺
1.硫酸氢钾制备
将经过干燥磨细的氯化钾投入反应罐中，按照硫酸与氯化钾以1∶0.8～1.2摩尔比的量缓缓加入硫酸，维持反应温度20～120℃，搅拌0.5～4小时，使氯化氢从反应系统中逸出，并以水吸收成盐酸，其反应过程。
将硫酸氢钾乘温从反应罐中放出待用。
2.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，硫酸氢钾在水溶液里水解，可以认为是以硫酸和硫酸钾的形式存在的，即
其硫酸部分亦可与烷基叔胺发生缔合反应，
将硫酸氢钾溶配于分离出硫酸钾的母液中，过滤除杂后泵入反应罐中，按照烷基叔胺与硫酸氢钾以1∶1～2摩尔比的量加入烷基叔胺，在10～140℃温度下，搅拌0.05～4小时，进行缔合反应，反应完毕后，静置两相分层，分离出下层是水相，即带有结晶析出的硫酸钾溶液，冷却至10℃，硫酸钾结晶析出完全后，分离得硫酸钾，母液则循环返回用于溶配硫酸氢钾，上层为有机相即烷基叔胺硫酸氢盐，留在反应罐中以待解缔。
3.解缔
解缔剂是氨或含有氨的溶液，按照缔合时投入的硫酸氢钾与氨以1∶0.8～1.2摩尔比的量，将氨或含有氨的溶液通入或者加入反应罐中，在10～140℃温度下，搅拌0.05～4小时进行解缔反应，即
然后静置两相分层，分离出的下层为水相，是硫酸铵溶液，经蒸发浓缩后，在搅拌下冷却到10～20℃使硫酸铵结晶析出，分离干燥制得副产品硫酸铵，母液充氨后回用于解缔，再生后的烷基叔胺留在反应罐中做下一个循环使用。
附图2，缔合置换—解缔法工艺
1.硫酸氢钾制备
将经过干燥磨细的氯化钾投入反应罐中，按照硫酸与氯化钾以1∶0.8～1.2摩尔比的量缓缓加入硫酸，维持反应温度20～120℃，搅拌0.5～4小时，使氯化氢从反应系统中逸出，并以水吸收成盐酸，其反应过程
硫酸氢钾乘温从反应罐中放出待用。
2.缔合置换
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，硫酸氢钾在水溶液中水解，可以认为是以硫酸和硫酸钾的形式存在的，即
其硫酸部分亦与烷基叔胺发生缔合，继而与氯化钾发生置换反应。
按照硫酸氢钾与氯化钾以1∶0.7～1.4摩尔比的量，将硫酸氢钾、氯化钾溶解于分离出硫酸钾的母液或水中，过滤除杂待用。
将含有氯化钾、硫酸氢钾的溶液泵入反应罐中，按照烷基叔胺与上述溶液中的硫酸氢钾以1∶0.7～1.5摩尔比的量加入烷基叔胺，在10～140℃温度下，搅拌0.05～4小时，进行缔合置换反应，反应完毕后，静置两相分层，分离出的下层是水相，即带有结晶析出的硫酸钾溶液，冷却至10℃，硫酸钾结晶析出完全后，分离得硫酸钾，母液则循环返回用于溶解配制硫酸氢钾和氯化钾，上层为有机相，即烷基叔胺盐酸盐，留在反应罐里以待解缔。
3、解缔
解缔剂是氨或含有氨的溶液，按照缔合置换时投入的硫酸氢钾与氨以1∶0.8～1.2摩尔比的量，将氨或含有氨的溶液通入或者加入反应罐中，在10～140℃温度下，搅拌0.05～4小时进入解缔反应，即
然后静置两相分层，分离出的下层为水相，是氯化铵溶液，经蒸发浓缩后，在搅拌下冷却到10～20℃，使氯化铵结晶析出，分离得到副产品氯化铵，母液充氨后回用于解缔，再生后的烷基叔胺留在反应罐中做下一个循环使用。
下面通过实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
用98％工业硫酸200克(折100％硫酸196克)，加入95％农业用氯化钾156.8克(折100％氯化钾149克)，置于1升的烧瓶中，在搅拌下逐渐升温至120℃，用水吸收氯化氢成盐酸，约3小时反应终了，氯化氢不再逸出，乘温将硫酸氢钾倾倒于珐琅盘中冷却待用。反应的生成物为98％硫酸氢钾278克(折100％硫酸氢钾270.4克)，回收35％盐酸207.4克(折100％氯化氢72.6克)。
取烷基叔胺100克，置于500毫升分液漏斗中，再将98％的硫酸氢钾65克溶于循环的母液中，过滤除去少量不溶杂质，将溶液加入分液漏斗中，在70～110℃下，振摇5～15分钟，进行缔合反应，反应完毕后，静置分层，放出含有硫酸钾结晶的水相，冷至室温，分离出结晶，得硫酸钾42.6克，(氧化钾分析值：51.3％)，分离母液套用于下一次溶配硫酸氢钾。
将溶有10％氨的硫酸铵溶液80克，加入到缔合后余留烷基叔胺硫酸氢盐的分液漏斗中，在80～120℃，振摇5～20分钟，进行解缔反应，反应完毕后，静置分层，放出水相，即硫酸铵溶液，经蒸发后冷至室温分离结晶，干燥，得含氮量21％的硫酸铵31.2克，分离母液充氨后，回用于解缔，再生后的烷基叔胺循环使用。
实施例2
取烷基叔胺100g置于500毫升的分液漏斗中，将实施例1制得的98％硫酸氢钾32.5克，95％氯化钾9.2克溶于循环的母液中，过滤除去少量不溶杂质，也加入分液漏斗中，在30～80℃下振摇5～15分钟，进行缔合置换反应，反应完毕后，静置分层，放出含有硫酸钾结晶的水相，冷至室温，分离出结晶，得硫酸钾42.3克(氧化钾分析值：51.3％)，分离母液循环返回于下一次配置硫酸氢钾，氯化钾溶液。
将溶有12％氨的氯化铵溶液33.3克，加入到缔合置换后余留烷基叔胺盐酸盐的分液漏斗中，在80～120℃下振摇5～20分钟，进行解缔反应，反应完毕后，静置分层，放出水相，即氯化铵溶液，经蒸发浓缩后冷却至室温，分离得含氮量为24％的氯化铵13.6克，分离母液充氨后回用于解缔，再生后的烷基叔胺循环使用。
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％
水份 3.0％
氯化铵产品质量
项 目 质量指标
含氮量(N) 24％
水分 4％
硫酸铵产品质量
项 目 质量指标
含氮量(N) 21％
水分 1％
盐酸产品质量
项 目 质量指标
氯化氢(HCl)含量 35％
Claims (2)
1.一种制取硫酸钾的改进方法，其特征在于：利用碳原子数为5的烷基叔胺作缔合剂，将硫酸氢钾转化为硫酸钾，解缔制得硫酸铵，具体系将硫酸与经干燥磨细的氯化钾按1∶0.8～1.2摩尔比的量缓缓加入硫酸，维持反应温度20～120℃，搅拌0.5～4小时，使氯化氢从反应系统中逸出，将硫酸氢钾乘温从反应罐中放出，烷基叔胺与硫酸氢钾是以1∶1～2摩尔比的量，进行缔合反应，温度为10～140℃，搅拌0.05—4小时，解缔反应是按缔合或缔合置换时投入的硫酸氢钾与氨以1∶0.8～1.2摩尔比的量进行的，解缔温度为10～140℃，反应时间为0.05～4小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将硫酸氢钾与氯化钾以1∶0.7～1.4摩尔比的量溶解于硫酸钾母液或水中，再与烷基叔胺进行反应。
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