CN104150510A - 采用氯化钾(钠)和硫酸生产硫酸钾(钠)的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种采用氯化钾(钠)和硫酸为原料生产硫酸钾(钠)的新方法,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)经醇-水溶液分解生成硫酸钾(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,二者均返回利用。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
技术领域
本发明涉及一种采用氯化钾(钠)和硫酸为原料生产硫酸钾(钠)的方法,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。《一种硫酸钾的制取方法》(中国专利,申请号:931007909)提供了以含有钾、镁、硫酸根、钠、氯离子的矿物为原料制备硫酸钾的方法。《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,将杂卤石矿与溶浸剂混合,进行溶浸处理,固液分离,蒸发、结晶,再进行固液分离,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。《利用热压浸出工艺从明矾石提取氧化铝与硫酸钾》(中国专利,申请号:2010102244568)利用热压浸出工艺从明矾石提取氧化铝与硫酸钾。《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。氯化钾硫酸转化法是生产硫酸钾的重要方法,《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,该反应炉是以曼海姆(Mannheim)法为基础,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。曼海姆法采用氯化钾和硫酸为原料在500-600℃反应生产硫酸钾,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, 主要设备是曼海姆炉,利用该法生产的硫酸钾占世界硫酸钾总产量的70%以上。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)喷入醇水溶液中分解生成硫酸钾(钠)和硫酸,经离心(过滤)分离得到固体硫酸钾(钠)和母液;
(3)将步骤(2)分离得到的固体硫酸钾(钠)经醇水洗涤、干燥、粉碎,得到成品硫酸钾(钠),洗涤液和干燥过程得到的冷凝液返回到步骤(2)作为醇水溶液利用;
(4)将步骤(2)中的母液经蒸馏分离得到醇水溶液和硫酸,醇水溶液用于步骤(3)洗涤,然后返回步骤(2)作为醇水溶液利用;硫酸返回步骤(1)与氯化钾(钠)反应;
(5)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0.5-1.2(优选的,氯化钾(钠)和浓硫酸的物质的量计量比例为0.8-1.0);
前面所述的新方法,优选的方案是,步骤(1)所述的加热是指,反应温度控制在120 ~ 240℃(优选的,反应温度控制在180-220℃)。
前面所述的方法,优选的方案是,步骤(2)所用的醇为甲醇或乙醇。
前面所述的新方法,优选的方案是,所用的醇质量浓度为30-100%(优选的,质量浓度为70-95%)。
前面所述的新方法,优选的方案是,步骤(3)所用的醇为甲醇或乙醇。
前面所述的新方法,优选的方案是,步骤(3)所用的醇质量浓度为50-100%(优选的,质量浓度为70-95%)。
前面所述的新方法,优选的方案是,步骤(3)所述的干燥温度为50-150℃(优选80-130℃)。
前面所述的新方法,优选的方案是,步骤(3)所述蒸馏母液的温度为50-130℃(优选80-120℃),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:采用氯化钾(钠)和硫酸为原料生产硫酸钾(钠)的新方法,工艺流程参考图1。
将含量为95%的氯化钾(钠)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器内,反应温度控制为220℃,反应30分钟,反应完成后生成的硫酸氢钾(钠)经雾化喷入70%乙醇水溶液中,过滤得到固体和母液。固体经用70%乙醇水溶液洗涤、110℃干燥、粉碎得到成品硫酸钾(钠)。上述母液经110℃温度下蒸馏分离得到醇水溶液和硫酸,硫酸返回利用,醇水溶液返回利用或用于洗涤固体硫酸钾(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。
实施例二:采用氯化钾(钠)和硫酸为原料生产硫酸钾(钠)的新方法
将含量为95%的氯化钾(钠)和浓度为98%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器内,反应温度控制为210℃,反应30分钟,反应完成后生成的硫酸氢钾(钠)经雾化喷入70%乙醇水溶液中,过滤得到固体和母液。固体经用70%乙醇水溶液洗涤、130℃干燥、粉碎得到成品硫酸钾(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,硫酸返回利用,醇水溶液返回利用或用于洗涤固体硫酸钾(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。
实施例三:采用氯化钾(钠)和硫酸为原料生产硫酸钾(钠)的新方法
将含量为95%的氯化钾(钠)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器内,反应温度控制为180℃,反应30分钟,反应完成后生成的硫酸氢钾(钠)经雾化喷入80%乙醇水溶液中,过滤得到固体和母液。固体经用80%乙醇水溶液洗涤、120℃干燥、粉碎得到成品硫酸钾(钠)。上述母液经105℃温度下蒸馏分离得到醇水溶液和硫酸,硫酸返回利用,醇水溶液返回利用或用于洗涤固体硫酸钾(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 (9)
1.采用氯化钾(钠)和硫酸为原料生产硫酸钾(钠)的方法,其特征是,步骤如下:
(1)将氯化钾(钠)和浓硫酸投入防腐反应器内,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)喷入醇水溶液中分解生成硫酸钾(钠)和硫酸,经离心(过滤)分离得到固体硫酸钾(钠)和母液;
(3)将步骤(2)分离得到的固体硫酸钾(钠)经醇水洗涤、干燥、粉碎,得到成品硫酸钾(钠),洗涤液和干燥过程得到的冷凝液返回到步骤(2)作为醇水溶液利用;
(4)将步骤(2)中的母液经蒸馏分离得到醇水溶液和硫酸,醇水溶液用于步骤(3)洗涤,然后返回步骤(2)作为醇水溶液利用;硫酸返回步骤(1)与氯化钾(钠)反应;
(5)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。
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0.5-1.2(优选的,氯化钾(钠)和浓硫酸的物质的量计量比例为0.8-1.0)。
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 ~ 240℃(优选的,反应温度控制在180-220℃)。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是,步骤(2)所用的醇为甲醇或乙醇。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征是,所用的醇质量浓度为30-100%(优选的,质量浓度为70-95%)。
6.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。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征是,步骤(3)所用的醇质量浓度为50-100%(优选的,质量浓度为70-95%)。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征是,步骤(3)所述的干燥温度为50-150℃(优选80-130℃)。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征是,步骤(3)所述蒸馏母液的温度为50-130℃(优选80-120℃),蒸发过程为减压或常压。
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