CN104098114B - 一种硫酸钾的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫酸钾的生产方法，按配比将原料氯化钾和硫酸连续加入反应炉，加热使反应炉内物料在500～600℃的温度下进行反应，生成固体硫酸钾，所述的反应炉是新型硫酸钾反应炉，该新型硫酸钾反应炉内部仅设置有一个反应室兼燃烧室，所述的反应室兼燃烧室内部侧面安装有至少一个燃料烧嘴，反应室兼燃烧室顶部设置有物料入口，反应室兼燃烧室侧面设置有气体出口和硫酸钾出料口，所述的反应室兼燃烧室内还设置有搅拌机构，通过燃料在反应室兼燃烧室中燃烧，燃烧的高温气体直接加热反应室兼燃烧室中的物料。该生产方法反应炉结构简单，容易操作，使用寿命长，可减少燃料消耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫酸钾的生产方法。
背景技术
目前生产硫酸钾过程中，采用的硫酸钾反应炉（如图4所示）一般分燃烧室、反应室和烟道三部分，供热方式为间接传热，以重油、天然气、液化气、水煤气、合成氨弛放气等为燃料，在燃烧室内，燃料燃烧产生900~1000℃高温，热能从燃烧室通过碳化硅砖辐射到反应室，使反应室炉床温度维持在520~560℃，以满足生产所需。这种间接传热方式存在以下不足：1、能耗高，为维持正常生产，燃烧室温度必须控制在950℃以上，反应室利用的热量只有15%~16%，每吨硫酸钾需消耗消耗热量约600000千卡（折重油60kg，折合成氨弛放气约200m3）。2、反应炉使用周期短，因为燃烧室的高温环境及烧嘴气流的冲刷，燃烧室上部球顶砖极易烧穿，一般6个月左右就要停车修理，全部更换球顶砖需要四十多万元；燃烧室下部碳化硅砖使用2.5~3年左右即烧裂、变型、塌陷，全部更换碳化硅砖需要十几万元，且维修工期长达一个月以上。3、反应室底部的炉床砖容易开裂，导致物料漏到下面的烟道内，造成烟道堵塞。4、反应炉停车后开车时间长（7天），炉床温度不易控制，影响产品质量和产能，由于反应炉使用周期短，使硫酸钾产能降低10%，每年减少产值300多万元。中国专利申请201210095344.6对反应炉结构进行了改进，提高了热能的利用效率，但其仍然是独立的燃烧室和反应室结构，且不适合强酸性物料，故这些改进没有从根本上解决以上问题。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是：提供一种硫酸钾的生产方法，该方法采用燃料在反应室直接燃烧、燃烧产生的高温气体直接传热给反应室的物料，无独立燃烧室，无独立烟道、不存在烟道堵塞的新型硫酸钾反应炉生产硫酸钾，该生产方法反应炉结构简单，传热效率更高，使用寿命延长、可减少燃料消耗，降低生产成本。
解决上述技术问题的技术方案是：一种硫酸钾的生产方法，按配比将原料氯化钾和硫酸连续加入反应炉，加热使反应炉内物料在500～600℃的温度下进行反应，生成固体硫酸钾，所述的反应炉是新型硫酸钾反应炉，该新型硫酸钾反应炉内部仅设置有一个反应室兼燃烧室，所述的反应室兼燃烧室内部侧面安装有至少一个燃料烧嘴，反应室兼燃烧室顶部设置有物料入口，反应室兼燃烧室侧面设置有气体出口和硫酸钾出料口，所述的反应室兼燃烧室内还设置有搅拌机构，通过燃料在反应室兼燃烧室中燃烧，燃烧的高温气体直接加热反应室兼燃烧室中的物料。
所述的反应室兼燃烧室上部为采用耐高温和耐腐蚀的浇注料浇注成型的炉顶，反应室兼燃烧室下部为耐火耐酸砖铺设的炉床，炉顶和炉床外端面还设置有保温层。
所述的燃料烧嘴正前方还设置有高于炉床的直形通道，该直形通道的长度L为1200~1800mm，该直形通道上还设置有挡板，该挡板位于直形通道上端面与炉顶交接处，挡板平面与直形通道上端面的夹角α为100°~170°。
所述的反应室兼燃烧室中心高度H1为1200~1400mm，所述的燃料烧嘴位置离炉床中心的垂直距离H2为500~800mm，所述气体出口的面积为0.125m2~0.25m2。
所述的新型硫酸钾反应炉中燃烧的燃料为天然气、液化气、合成氨弛放气或水煤气。
所述的新型硫酸钾反应炉从室温升温到正常生产的500~600℃的时间控制在2天以内。
本发明的进一步技术方案是：氯化钾和硫酸反应过程中生成的氯化氢气体和燃料燃烧产生的烟气混合在一起，经石墨冷却器冷却，洗涤，进入喷淋吸收塔，经水吸收制得副产品盐酸。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用的新型硫酸钾反应炉结构简单实用。本发明的新型硫酸钾反应炉与现有曼海姆炉相比，省去了燃烧室、上下烟道、烟气换热器和烟气引风机、烟囱等设备。本发明的新型硫酸钾反应炉的反应室兼作燃烧室，没有独立的燃烧室和烟道，在反应室的侧面安装燃料烧嘴，燃料在反应室燃烧，燃料燃烧产生的高温气体直接加热反应室炉床上的物料，与燃料在燃烧室燃烧、然后通过碳化硅砖传热到反应室的方式相比，结构更简单，不存在烟道堵塞的问题。
2、传热效率高，节能降耗。使用新型硫酸钾反应炉生产硫酸钾，间接供热改为直接加热，传热效率更高，反应室热利用率可达30%，可减少50%的燃料消耗。如使用合成氨弛放气可由200m3/t降至100m3/t，硫酸钾成本下降95元/t。1台反应炉年产1万吨硫酸钾，可降燃料成本95万元。
3、反应炉成本低，使用寿命长。本发明的新型硫酸钾反应炉反应室炉顶采用耐高温浇注料一次浇注成型，比用炉顶砖砌成的炉顶更容易施工，筑炉成本更低。筑炉成本仅为曼海姆炉的60%左右。炉体寿命更长，本发明反应炉使用周期可达1年，比普通反应炉长一倍以上，硫酸钾生产能力提高10%，每年增加产值300万元，每年节省修炉的材料费和人工费近100万元。
4、可适应热值较低的燃料，如合成氨弛放气热值低至3000kCal/m3，仍可正常生产。
5、本发明没有碳化硅砖砌成的传热层，消除了碳化硅砖损坏的隐患，生产运行更可靠。
6、使用方便：本发明的新型硫酸钾反应炉开车从室温升温到正常生产的500~600℃，升温时间可以控制在2天以内。开、停车时间较曼海姆炉缩短5天，炉子使用效率高，运行周期长。
7、本发明的新型硫酸钾反应炉操作温度易控制、炉内温度波动小、硫酸钾产品质量稳定，产量提高10%左右。还有，反应炉维修简单、方便、维修成本低。
下面，结合附图和实施例对本发明之一种硫酸钾的生产方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明工艺流程图。
图2-图3：本发明之新型硫酸钾反应炉结构示意图。
图2：主视剖视图，图3：图2的A-A剖视图。
图4：现有硫酸钾反应炉结构示意图。
图中：11-烟气出口，12-烟道，13-炉顶，14-物料入口，15-碳化硅砖传热层，16-燃料烧嘴，17-燃烧尾气出口，18-炉床，19-反应室。
21-气体出口，22-反应室兼燃烧室，23-物料入口，24-炉顶，25-直形通道，26-保温层，27-燃料烧嘴，28-挡板，29-搅拌机构，210-炉床，211-硫酸钾出料口。
具体实施方式
实施例1：一种硫酸钾的生产方法，以氯化钾和硫酸为原料，按配料比经计量控制连续加入反应炉，通过燃烧燃料直接加热，使炉内物料在500～600℃的温度下进行反应，搅拌耙子将物料混合并推向周边。生成的固体硫酸钾经硫酸钾出料口进入密闭的冷却器冷却，然后部分中和粉碎，包装即为成品；反应生成的氯化氢气体和燃料燃烧产生的烟气混合在一起，经石墨冷却器冷却，洗涤，进入喷淋吸收塔，经水吸收氯化氢气体制得副产品盐酸，吸收塔尾气经通风机排入大气。
所述的反应炉是新型硫酸钾反应炉，如图2至图3所示，该反应炉中反应室兼作燃烧室，没有独立的燃烧室，没有碳化硅砖砌成的传热层，炉内没有独立的烟道，没有独立的烟气出口。其具体结构为：该反应炉内部仅设置有一个圆形空腔即反应室兼燃烧室22，所述的反应室兼燃烧室内部侧面安装有一个或多个燃料烧嘴27，燃料气在反应室兼燃烧室22内燃烧，燃烧的高温气体直接加热反应室兼燃烧室22内的物料。反应室兼燃烧室顶部设置有一个物料入口23，反应室兼燃烧室侧面设置有一个气体出口21和二个硫酸钾出料口211，燃料燃烧后的气体与物料反应产生的气体混合在一起，通过气体出口21排出炉外。所述的反应室兼燃烧室内还设置有搅拌机构29——搅拌耙子。所述的反应室兼燃烧室上部为采用耐高温和耐腐蚀的浇注料浇注成型的炉顶24，反应室兼燃烧室下部为耐火耐酸砖铺设的炉床210，炉顶和炉床外端面还设置有保温层26。所述的反应室兼燃烧室中心高度H1为1200~1400mm。所述的燃料烧嘴位置离炉床中心的垂直距离H2为500~800mm。
所述的燃料烧嘴正前方还设置有高于炉床的直形通道25，该直形通道的长度L为1200~1800mm，该直形通道上还设置有挡板28，该挡板位于直形通道上端面与炉顶交接处，挡板平面与直形通道上端面的夹角α为100°~170°，该挡板的作用是使高温气体流向炉床的物料，提高燃料热利用率，并防止火苗烧到炉顶和物料进口管下部，避免炉顶和物料进口管下部损坏。
所述的新型硫酸钾反应炉中燃烧的燃料为天然气、液化气、合成氨弛放气或水煤气。所述的新型硫酸钾反应炉从室温升温到正常生产的500~600℃的时间控制在2天以内。
具体操作过程：本发明采用的新型硫酸钾反应炉有一个圆形空腔，空腔既是反应室也是燃烧室，空腔侧面带有燃烧嘴，燃料释放的热量直接加热反应室的物料。计量后的硫酸钾和氯化钾，由炉顶物料入口23均匀加入反应炉炉床，炉床上有搅拌耙子，反应时耙子转动，将硫酸和氯化钾不断混合反应生成硫酸钾与氯化氢气体，并由里向外推至硫酸钾出料口211，整个反应过程完成。氯化钾与硫酸反应所需热量，由燃烧合成氨弛放气（或是其他可燃燃料气）直接供给。氯化钾与硫酸反应生成的氯化氢气体，连同弛放气燃烧后产生的二氧化碳和水蒸汽经过气体出口21，一并进入盐酸吸收系统，经降温、洗涤、吸收制成工业用盐酸，尾气经通风机排入大气。
Claims (4)
1.一种硫酸钾的生产方法，按配比将原料氯化钾和硫酸连续加入反应炉，加热使反应炉内物料在500～600℃的温度下进行反应，生成固体硫酸钾，其特征在于：所述的反应炉是硫酸钾反应炉，该硫酸钾反应炉内部仅设置有一个反应室兼燃烧室（22），所述的反应室兼燃烧室内部侧面安装有至少一个燃料烧嘴（27），反应室兼燃烧室顶部设置有物料入口（23），反应室兼燃烧室侧面设置有气体出口（21）和硫酸钾出料口（211），所述的反应室兼燃烧室内还设置有搅拌机构（29），通过燃料在反应室兼燃烧室中燃烧，燃烧的高温气体直接加热反应室兼燃烧室中的物料；所述的反应室兼燃烧室上部为采用耐高温和耐腐蚀的浇注料浇注成型的炉顶（24），反应室兼燃烧室下部为耐火耐酸砖铺设的炉床（210），炉顶和炉床外端面还设置有保温层（26）；所述的燃料烧嘴正前方还设置有高于炉床的直形通道（25），该直形通道的长度L为1200~1800mm，该直形通道上还设置有挡板（28），该挡板位于直形通道上端面与炉顶交接处，挡板平面与直形通道上端面的夹角α为100°~170°；所述的反应室兼燃烧室中心高度H1为1200~1400mm，所述的燃料烧嘴位置离炉床中心的垂直距离H2为500~800mm，所述气体出口（21）的面积为0.125m2~0.25m2。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸钾的生产方法，其特征在于：所述的硫酸钾反应炉中燃烧的燃料为天然气、液化气、合成氨弛放气或水煤气。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸钾的生产方法，其特征在于：所述的硫酸钾反应炉从室温升温到正常生产的500~600°C的时间控制在2天以内。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸钾的生产方法，其特征在于：氯化钾和硫酸反应过程中生成的氯化氢气体和燃料燃烧产生的烟气混合在一起，经石墨冷却器冷却，洗涤，进入喷淋吸收塔，经水吸收制得副产品盐酸。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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