CN104118890A

CN104118890A - 一种低温生产硫酸钾（钠）的方法

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Publication number: CN104118890A
Application number: CN201410383121.9A
Authority: CN
Inventors: 柳仁民; 孙爱玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2014-10-29

Abstract

本发明为一种低温生产硫酸钾（钠）的方法，氯化钾（钠）和硫酸在加热下进行反应生成硫酸氢钾（钠）和氯化氢，硫酸氢钾（钠）经加入水中得其水溶液，向其中加入醇，分解生成硫酸钾（钠）和硫酸，经离心（过滤）分离、洗涤、烘干等工序得成品硫酸钾（钠），母液经蒸馏回收得醇、水溶液和硫酸，三者均返回利用。反应生成的氯化氢气体经冷却后进入吸收塔用水吸收制成盐酸，或经冷却净化后进行其它应用。按上述方法制造硫酸钾（钠），反应温度低，设备腐蚀轻，反应速度很快，需时短，产品质量稳定，具有良好的综合经济效益。

Description

一种低温生产硫酸钾(钠)的方法

技术领域

本发明涉及一种采用氯化钾（钠）和硫酸为原料低温生产硫酸钾（钠）的新方法，技术领域是无机盐工业和化肥工业。

背景技术

硫酸钾是一种无氯钾肥，主要用在忌氯的经济作物上，例如：蔬菜、水果、烟草、茶叶和蚕桑等农作物。另外，硫酸钾还可用于生产过硫酸钾、明矾、钾水玻璃和碳酸钾等工业产品。硫酸钠，又名无水芒硝，在医药上用作盐析剂、聚凝剂，工业上用于造纸、玻璃、印染、合成纤维、制革等，也用于制造洗发香波、餐具清洗剂、液体洗涤剂等，应用极为广泛。

硫酸钾的主要生产方法有：海湖盐卤水制取硫酸钾、钾盐矿石制取硫酸钾、氯化钾与硫酸盐复分解转化法、氯化钾硫酸转化法等。

《用苦卤与氯化钾制取硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：951042785）提供了用苦卤与氯化钾制取硫酸钾的方法。《以钾混盐和光卤石为原料生产硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：2005100918654）以硫酸盐卤水生产的钾混盐和光卤石为原料生产硫酸钾的方法，工艺流程为分解过滤、转化筛分、过滤、硫酸钾合成、过滤干燥得产品五个工序。《从杂卤石矿中静态溶浸提取钾以及制备硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：2013103202000）提供了一种从杂卤石矿中静态溶浸提取钾的方法，得到钾的混合矿物，加入水搅拌溶解后，再次进行固液分离得到硫酸钾。《一种用正长石提取可溶性硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：2013107463372）提供了用正长石提取可溶性硫酸钾的方法，将正长石、石灰石、磷石膏、焙烧助剂粉碎混匀后，再经过高温焙烧、粉碎、浸取、蒸发工序，得到可溶性硫酸钾产品结晶。《氯化钾-硫酸钠法制取硫酸钾生产方法》（中国专利，申请号：2011102115631）、《氯化钾-硫酸钠法制取硫酸钾生产方法》（中国专利，申请号：2011102115631）、《硫酸钾生产新工艺》（中国专利，申请号：961019875）、《一种制造硫酸钾的新工艺》（中国专利，申请号：941117979）等，提供了以芒硝和氯化钾为原料生产硫酸钾的方法。《用硫酸铵和氯化钾制备硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：931038650）、《氯化钾和硫酸铵热复分解法制硫酸钾及其工艺》（中国专利，申请号：931045584）等，提供了以氯化钾和硫酸铵复分解法生产硫酸钾的方法。《一种生产硫酸钾的反应炉》（中国专利，申请号：01243499X）提供了一种以硫酸和氯化钾为原料生产硫酸钾的反应炉，在高温下让氯化钾与硫酸反应生产硫酸钾。《生产硫酸钾的新工艺及主要设备配置》（中国专利，申请号：991166213）、《一种工业化低温连续生产硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：2011103991549）、《一种液相萃取制备硫酸钾联产氯化铵的方法》（中国专利，申请号：2008101890255）、《转化反应法生产硫酸钾》（中国专利，申请号：941184676）、《低温生产硫酸钾新工艺》（中国专利，申请号：941130606）、《用氯化钾与硫酸液相转化制备硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：931077818）、《反应萃取结晶一步法生产硫酸钾的方法》（中国专利，申请号：200710114514X）等，则提供了以硫酸和氯化钾为原料，在常温下或低温条件下生产硫酸钾的方法。

以上方法或存在工艺过程复杂，生产成本高，或存在使用有机有害溶剂，对环境造成危害，或存在反应温度高，设备腐蚀严重等问题。

目前，广泛应用的硫酸钾生产方法是曼海姆法，该方法是制取硫酸钾工艺技术最成熟的生产方法, 技术可靠, 工艺过程较为简单，利用该法生产的硫酸钾占世界硫酸钾总产量的70%以上。曼海姆法的主要设备是曼海姆炉，采用氯化钾和硫酸为原料在500-600℃反应生产硫酸钾。在曼海姆法中，将氯化钾改为氯化钠即可进行硫酸钠的生产，这一方法可用于处理转化大量工业废盐，在环保方面发挥重要作用。但曼海姆法存在反应需在在高温强酸的条件下进行，能源消耗大，设备腐蚀严重，维修量大，扩大单炉生产能力困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在相对温和的条件下以氯化钾（钠）和硫酸为原料生产硫酸钾（钠）的新方法，以满足大规模生产硫酸钾（钠）的需要。

本发明的技术方案如下：

采用氯化钾（钠）和硫酸为原料生产硫酸钾（钠）的方法，步骤如下：

（1）将氯化钾（钠）和浓硫酸（H₂SO₄）投入防腐反应器内，在充分搅拌和加热的条件下进行反应，生成硫酸氢钾（钠）和氯化氢；

（2）将步骤（1）反应生成的硫酸氢钾（钠）喷入水溶液中得到硫酸氢钾（钠）溶液；

（3）向步骤（2）得到的硫酸氢钾（钠）溶液中加入低级醇，析出固体硫酸钾（钠），经离心（过滤）分离得到固体硫酸钾（钠）和母液；

（4）将步骤（3）分离得到的固体硫酸钾（钠）经水洗涤、干燥、粉碎，得到成品硫酸钾（钠），洗涤液返回到步骤（2）作为其中的水溶液利用；

（5）将步骤（3）中的母液经蒸馏分离得到醇、水和含有一定量的硫酸氢钾（钠）的硫酸，醇返回步骤（3）作为其中的醇利用；水用于步骤（4）洗涤固体硫酸钾（钠）；硫酸返回步骤（1）与氯化钾（钠）反应；

（6）将步骤（1）反应生成的氯化氢气体冷却后进入吸收塔用水吸收制成盐酸，或经冷却净化后进行其它应用。

前面所述的方法，优选的方案是，步骤（1）氯化钾（钠）和浓硫酸的物质的量计量比例为0.4-1.3（优选的，氯化钾（钠）和浓硫酸的物质的量计量比例为0.7-1.0）；

前面所述的方法，优选的方案是，步骤（1）所述的加热是指，反应温度控制在120 ~ 220℃（优选的，反应温度控制在160-210℃）。

前面所述的方法，优选的方案是，步骤（2）所用的水溶液为水或含硫酸钾（钠）、硫酸氢钾（钠）的水溶液。

前面所述的方法，优选的方案是，步骤（3）所用的低级醇为甲醇或乙醇中的一种或其混合物。醇的浓度控制在30-90%（优选50-80%）。

前面所述的方法，优选的方案是，步骤（4）所述的干燥温度为50-150℃（优选80-130℃）。

前面所述的方法，优选的方案是，步骤（5）所述蒸馏母液的温度为50-130℃（优选70-120℃），蒸发过程为减压或常压。

本发明的优点是：反应温度低，设备腐蚀轻，能耗低，反应速度快，产量高，达到了节能降耗的目的。

附图说明

图1为硫酸钾（钠）生产工艺流程框图。

具体实施方式:

下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

实施例一：一种低温生产硫酸钾（钠）的新方法，工艺流程参考图1。

将含量为95%的氯化钾和浓度为98%的工业硫酸按物质的量比1:1的比例，在连续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为210℃，反应50分钟，反应完成后生成的硫酸氢钾经雾化喷入反应器釜2中的水溶液中，向溶液中加入乙醇至乙醇浓度达到70%以上，过滤得到固体和母液。固体经用水溶液洗涤、110℃干燥、粉碎得到成品硫酸钾。上述母液经110℃温度下蒸馏分离得到乙醇、水和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钾。反应生成的氯化氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。

实施例二：一种低温生产硫酸钾（钠）的新方法。

将含量为95%的氯化钾和浓度为93%的工业硫酸按物质的量比0.8:1的比例，在连续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为180℃，反应50分钟，反应完成后生成的硫酸氢钾经雾化喷入反应釜2中的水溶液中，向溶液中加入甲醇至甲醇浓度达到70%，过滤得到固体和母液。固体经用水溶液洗涤、120℃加热干燥、粉碎，得到硫酸钾。上述母液经80℃温度下减压蒸馏分离得到醇、水溶液和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钾。反应生成的氯化氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。

实施例三：一种低温生产硫酸钾（钠）的新方法。

将含量为99%的氯化钠和浓度为98%的工业硫酸按物质的量比0.85:1的比例，在连续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为180℃，反应40分钟，反应完成后生成的硫酸氢钠经雾化喷入反应釜2中的水溶液中，向溶液中加入乙醇至乙醇浓度达到80%，过滤得到固体和母液。固体经用水溶液洗涤、加热、得到无水硫酸钠。上述母液经80℃温度下减压蒸馏分离得到醇、水溶液和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钠。反应生成的氯化氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。

实施例四：一种低温生产硫酸钾（钠）的新方法。

将含量为99%的氯化钠和浓度为93%的工业硫酸按物质的量比0.9:1的比例，在连续搅拌下投入反应釜1内，反应温度控制为180℃，反应40分钟，反应完成后生成的硫酸氢钠经雾化喷入反应釜2中的水溶液中，向溶液中加入甲醇至甲醇浓度达到80%，过滤得到固体和母液。固体经用水溶液洗涤、加热、得到无水硫酸钠。上述母液经110℃温度下蒸馏分离得到醇、水溶液和硫酸，硫酸、醇均返回利用，水用于洗涤固体硫酸钠。反应生成的氯化氢气体经冷却后用水吸收得到浓度为31%的盐酸。

下表为本发明实施例一和实施例二的反应温度、反应时间、能源消耗、所得硫酸钾产品质量等与目前广泛采用的曼海姆法的对比。由表中数据可以看出，本发明反应温度低，设备腐蚀轻，能耗低，反应速度快，产量大，质量高且稳定，达到了节能降耗的目的。

应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较有代表性的例子，本发明的技术方案不限于上述实施例。还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，从此文件中所公开提到或是联想到的，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims

1.一种低温生产硫酸钾（钠）的方法，其特征是，步骤如下：

（2）将步骤（1）反应生成的硫酸氢钾（钠）喷入水溶液中形成硫酸氢钾（钠）溶液；

（3）向步骤（2）得到的硫酸氢钾（钠）溶液中加入醇，分解硫酸钾（钠）生成硫酸钾（钠）和硫酸，经离心（过滤）分离得到固体硫酸钾（钠）和母液；

（4）将步骤（3）分离得到的固体硫酸钾（钠）经水溶液洗涤、干燥、粉碎，得到成品硫酸钾（钠），洗涤液返回到步骤（2）作为水溶液利用；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1）氯化钾（钠）和浓硫酸的物质的量计量比例为0.4-1.3（优选的，氯化钾（钠）和浓硫酸的物质的量计量比例为0.7-1.0）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1）所述的加热是指，反应温度控制在120 ~ 220℃（优选的，反应温度控制在160-210℃）。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（2）所用的水溶液为水或含硫酸钾（钠）、硫酸氢钾（钠）的混合水溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（3）所用的醇为甲醇或乙醇，或其混合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，醇质量浓度控制为30-90%（优选的，质量浓度为50-80%）。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（4）所述的干燥温度为50-150℃（优选80-130℃）。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（5）所述蒸馏母液的温度为50-130℃（优选70-120℃），蒸发过程为减压或常压。