CN106927487A

CN106927487A - 一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法

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Publication number: CN106927487A
Application number: CN201710301350.5A
Authority: CN
Inventors: 王飞; 钟颜麟; 柳亚玲; 郑道敏; 姚如杰; 丁永良; 郑伯川; 宫晓川
Original assignee: Chongqing Unisplendour Chemical Co Ltd
Current assignee: Chongqing Unisplendour Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2017-07-07
Anticipated expiration: 2037-05-02
Also published as: CN106927487B

Abstract

本发明公开了一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，该方法直接使用工业副产物硫酸铵作为原料与氯化钾通过热复分解的方法制备硫酸钾，其中，所述的工业副产物硫酸铵为以有机腈类化合物或者酰胺类化合物为原料，以硫酸作为催化剂制备有机酸或酯类化合物而副产得到的含有少量有机杂质的硫酸铵，本发明提供的方法，在对原料的加热过程中，硫酸铵中的有机杂质能够燃烧从而被除去，同时，反应体系利用有机杂质在燃烧时释放的热量促进硫酸铵与氯化钾的热复分解反应的进行，从而降低了制备过程中能源的消耗，同时解决了含有有机杂质的硫酸铵无法利用，难以排放的问题。

Description

一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法

技术领域

本发明涉及化工生产领域，尤其涉及一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法。

背景技术

以有机腈类化合物或者酰胺类化合物为原料，以硫酸作为催化剂制备有机酸或酯类化合物时，会副产大量的硫酸铵或者硫酸氢铵，在工业上，副产物硫酸氢铵也会通过向体系中通入氨气的方法转化为硫酸铵。但是，不论是直接还是间接得到的副产物硫酸铵通常都会夹带少量有机杂质，将夹带杂质的副产物硫酸铵在经过纯化后能够得到纯净的硫酸铵固体，尽管纯化后的硫酸铵可以作为农用肥料销售，但纯化过程增加了能耗成本，而且硫酸铵产能过剩严重，副产硫酸铵的销售及处理面临着较大压力。

硫酸钾是一种重要的化学肥料，而我国是传统农业大国，因此，对硫酸钾的需求量越来越高。硫酸钾传统生产方法是用氯化钾和硫酸在曼海姆炉中进行反应，该工艺腐蚀性极强、生产成本高，消耗硫酸并产生大量副产物盐酸需要进行无害化处理，然而，采用硫酸铵法制备硫酸钾则可以避免上述问题，但是目前在工业上通常使用复分解法用硫酸铵制备硫酸钾，复分解法不仅工艺条件复杂，操作繁琐，如工艺步骤中包括蒸发、结晶、过滤等多参数、高能耗的步骤，而且母液循环量大，常常有废水排放，不符合环保要求。

目前，现有技术中存在以氯化钾和硫酸铵为原料制备硫酸钾的方法，如中国专利CN1127220A公开了一种一步法制取硫酸钾的方法，该方法将氯化钾与硫酸铵混合球磨造粒，再经焙烧制备硫酸钾以及氯化铵，其中，制得的氯化铵用水吸附，形成氯化铵饱和溶液，该方法需要使用球磨机和造粒机；而且其焙烧温度较高，既增加了能耗，又导致硫酸铵分解严重，硫酸铵消耗高，若要获得固态氯化铵产品还需要对氯化铵饱和溶液进行冷却结晶分离，操作繁琐且生产成本高。

又如中国专利CN1120017A公开了氯化钾和硫酸铵热复分解法制硫酸钾及其工艺，该工艺也需要将原料预先粉碎至200目，而且该工艺在原料需额外加入硫酸溶液、碳酸铵、表面活性剂等反应助剂，极大地增加了生产成本。

此外，上述方法均是利用纯化后硫酸铵为原料与氯化钾进行反应制备硫酸钾，而无法直接利用夹带有机杂质的硫酸铵原料。

因此，亟需开发一种能够直接利用夹带有有机杂质的工业副产物硫酸铵，而且制备工艺简单、操作条件温和的制备硫酸钾的方法。

发明内容

本发明提供了一种直接利用含有有机杂质的工业副产物硫酸铵制备化学肥料硫酸钾的方法，以解决含有有机杂质的硫酸铵难于处理，化学肥料硫酸钾生产工艺复杂、成本高的问题。

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：以有机腈类化合物或者酰胺类化合物为原料，以硫酸作为催化剂制备有机酸或酯类化合物而副产得到的硫酸铵含有少量有机杂质，直接使用上述副产硫酸铵作为原料与氯化钾通过热复分解的方法制备硫酸钾，在对原料的加热过程中，硫酸铵中的有机杂质能够燃烧从而被除去，同时，反应体系利用有机杂质在燃烧时释放的热量促进硫酸铵与氯化钾的热复分解反应的进行，从而降低了制备过程中能源的消耗，同时解决了含有有机杂质的硫酸铵无法利用，难以排放的问题，从而完成了本发明。

本发明提供了一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，其特征在于中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将硫酸铵与氯化钾混合；

步骤2，焙烧步骤1混合后的体系；

步骤3，捕集步骤2中产生的气体；

优选地，在步骤3后还包括：

步骤4，对捕集后的尾气进行无害化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所用硫酸钾制备系统的工艺流程示意图。

附图标号说明

1-预混器

11-第一预混进料口

12-第二预混进料口

13-预混出料口

2-高温反应器

21-筒身

22-搅拌装置

23-焙烧进料口

24-焙烧出气口

25-焙烧出料口

26-焙烧进气口

3-气体捕集器

31-捕集器进气口

32-捕集器出气口

33-捕集器出料口

4-水洗器

41-水洗器进气口

42-水洗器出气口

43-水洗器进液口

44-水洗器出液口

45-喷淋装置

46-循环装置

5-硫酸钾冷却器

51-冷却器进料口

52-冷却器出料口

53-冷却介质入口

54-冷却介质出口

6-鼓风机

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

以下详述本发明。

根据本发明，提供一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将硫酸铵与氯化钾混合。

在本发明步骤1中，所述硫酸铵为工业副产物硫酸铵，其为夹带有有机杂质的混合物，优选为以丙烯酸原料制备甲基丙烯酸甲酯所产生的副产物硫酸铵，其中，基于工业副产物硫酸铵的总重量，以硫酸铵的重量计，硫酸铵的重量分数为70wt％以上，优选为80wt％以上，其中所含有的杂质主要为有机类化合物(总含量约0.5-3％)，如甲基丙烯酸甲酯、丙酮、丙烯酸、丙烯酸钠等。

所述硫酸铵含有近30wt％的有机杂质，由于大量有机杂质的存在，导致硫酸铵副产物的气味、颜色均不能满足农用硫酸铵的要求，而且其中含有的有机杂质对人体有害，通常无法直接使用，必须进一步纯化后才能使用，如背景技术中所述，而本发明人发现，硫酸铵副产物中的有机杂质大多为小分子有机物，在充分燃烧时能够释放出大量的热，而这些热量恰好能够使硫酸铵与氯化钾反应生成高纯度的硫酸钾，这一方面除尽了硫酸铵体系中的杂质，另一方面利用了杂质的热能，取得了双重的效果。

进一步地，所述硫酸铵的含水率为5wt％～15wt％，优选为8wt％～12wt％。本发明人发现，上述副产物硫酸铵的含水率恰好适用于生产硫酸钾，当硫酸铵的含水率大于15wt％时，后续制备硫酸钾时需要消耗较多较量用于除去水分，导致能耗较高；当硫酸铵的含水率小于5wt％时，硫酸铵原料流动性差，易结块、团聚，导致硫酸铵与氯化钾混合不够充分和均匀。

在本发明步骤1中，所述氯化钾为现有技术中任意一种含量大于96wt％的氯化钾。

在本发明步骤1中，所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比为氯化钾的摩尔量:硫酸铵的摩尔量＝2:(0.9～1.2)，优选为2:(1.0～1.1)，其中，氯化钾的摩尔量以氯离子的摩尔量计，硫酸铵的摩尔量以硫酸根离子的摩尔量计。

本发明人发现，当所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比大于2:0.9时，硫酸钾产品中会残留大量过量的氯化钾，导致氯含量过高无法达到化肥对氯元素含量的要求，对于施用钾肥的农作物通常要求化肥中氯元素的含量低于0.5wt％，当所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比小于2:1.2时，过量的硫酸铵分解产生难以处理的含硫氧化物，造成环保问题，因此，本发明选择所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比为氯化钾的摩尔量:硫酸铵的摩尔量＝2:(0.9～1.2)。

在本发明步骤1中，在硫酸铵与氯化钾混合时，将氯化钾加入硫酸铵中。本发明人发现，副产物硫酸铵是浆状，而氯化钾是粉状，因此将粉状的氯化钾加入浆状的副产物硫酸铵中，便于两种原料的充分混均。

在本发明步骤1中，硫酸铵与氯化钾的混合方式为机械混合，优选为搅拌，更优选地，搅拌速率为10～200rpm，优选为20～40rpm，搅拌停留时间为10～100min，优选为30～60min。

在本发明中，当硫酸铵与氯化钾混合后，随即取很少量样品分析组成，达到预设配比即可确定已混合均匀，本发明人发现，在上述搅拌条件下，当搅拌停留时间为10～100min时，即可充分混均。

在本发明步骤1中，混合时使用预混器1，优选地，所述预混器1上开设有用于加入硫酸铵的第一预混进料口11、用于加入氯化钾的第二预混进料口12和排出混合物料的预混出料口13。

步骤2，焙烧步骤1混合后的体系。

在本发明步骤2中，所述焙烧的温度为300℃～500℃，优选为350℃～450℃，如400℃。本发明人发现，当反应体系的温度保持在300℃～500℃时，特别是温度为350℃～450℃时，硫酸铵分解的速度适中，能够与高温的氯化钾充分发生复分解反应而生成氨气和氯化氢气体和硫酸钾固体，其中，氨气和氯化氢气体逸出反应体系，经冷却后生成固态的氯化铵，而生成的硫酸钾则保留在反应体系中，从而实现硫酸钾与氯化铵的自然分离，因此，本发明在生产过程中在线分离硫酸钾与氯化铵，无需额外的分离纯化步骤，不仅减少了工艺步骤，而且硫酸钾与氯化铵的分离效果好，制得硫酸钾的纯度高。

本发明人还发现，当焙烧温度低于300℃时，生成的氯化铵以固态的形式存在，难以从反应体系中除去，导致硫酸钾中残留了大量的氯化铵，进而导致产品中硫酸铵的含量很低，当温度高于500℃时，硫酸铵过度分解，产物中含有大量含硫氧化物，因此，本发明选择焙烧温度为300℃～500℃。

在本发明步骤2中，在焙烧时，向体系中不断通入空气，使反应体系保持有氧状态，从而使硫酸铵中的有机杂质能够在上述温度下燃烧而被除去，同时，其燃烧所释放出来的热量被用于硫酸铵和氯化钾的复分解，从而减少了对反应体系热量补给的需求。

此外，硫酸铵中的水分受热蒸发，在逸出固体时对固体物质也起到一定的搅拌混合的作用，增强了传质过程。

在本发明中，向体系中通入空气的流速为2～30m³/h，优选为5～10m³/h；通入的空气的温度为室温，如20℃。

本发明人发现，向体系中按照上述方式通入空气，高温反应器2中的氧气充足，能够使原料中的有机杂质充分燃烧，释放热量，而且由于空气引起的热量损失小。

在本发明步骤2中，所述焙烧的时间为0.2～3h，优选为0.5～1h。本发明人发现，当焙烧时间小于0.2h时，原料焙烧得不够充分，产物中残留大量未反应的原料，当焙烧时间达到3h时，原料已经充分反应，继续延长焙烧时间反而会造成能源的浪费。

在本发明步骤2中，在搅拌的条件下焙烧反应体系，从而使体系中的物料受热充分均匀，进而复分解反应充分，优选地，反应体系中的物料被搅拌的同时被运往出料口，从而实现了连续生产。

在本发明中，焙烧时搅拌反应体系的搅拌速率为10～200rpm，优选为20～40rpm。本发明人发现，当搅拌速率大于200rpm时，原料尚未反应充分就被运送到出料口；而当搅拌速率小于10rpm时，对物料搅拌的速率过小，易造成物料板结成块，而块状物内部的物料难以充分反应，这两种情况都会造成反应不够彻底充分，降低硫酸钾的产率，因此，本发明选择焙烧时搅拌反应体系的搅拌速率为10～200rpm。

在本发明一种优选的实施方式中，所述焙烧是在高温反应器2中进行的，优选地，所述高温反应器包括筒身21和设置于筒身21内部的搅拌装置22，在筒身21底部开设有用于进混合料的焙烧进料口23和用于通入气体的焙烧进气口26，在筒身21顶部开设有用于排出气体的焙烧出气口24，在筒身21上部的侧壁上开设有用于排出固体物料的焙烧出料口25。

在本发明一种优选的实施方式中，所述高温反应器2内部设置的搅拌装置，在对反应体系中的物料进行搅拌的同时能够将已经进行反应的物料运送至高温反应器2的焙烧出料口25。

在本发明一种更为优选的实施方式中，所述高温反应器的筒身21与水平方向具有预定的角度，即，筒身21倾斜，优选地，所述预定的角度为5～40度，优选为10～20度，从而强化传质，避免死角，保证反应。

在本发明中，原料进入高温反应器的方向为底口进上口出，从而使得原料在高温反应器中强制搅拌，强化传质，避免死角。

在本发明中，在高温反应器2制得的硫酸钾由焙烧出料口25进入硫酸钾冷却器5，所述硫酸钾冷却器5上开设有冷却器进料口51、冷却器出料口52、冷却介质入口53和冷却介质出口54，在所述冷却器出料口52设置有包装机，其中，冷却器进料口51与焙烧出料口25连通，高温的硫酸钾在冷却后由冷却器出料口52出料并被包装机封装。

步骤3，捕集步骤2中产生的气体。

收集并冷却步骤2生成的气体，优选地，冷却的温度为100～300℃，优选为150～200℃。

本发明人发现，步骤2生成的氨气和氯化氢气体经过冷却，温度降低至300℃以下时，氨气与氯化氢气体化合成氯化铵固体。

在本发明一种优选的实施方式中，从高温反应器中逸出的氨气和氯化氢通入气体捕集器3中，其中，氨气和氯化氢在气体捕集器3冷却，并且化合成氯化铵固体，生成的氯化铵固体沉积在气体捕集器3内部，当氯化铵的沉积量足够大时，收集氯化铵固体，优选地，将收集到的氯化铵固体封装。

在本发明步骤3中，所用的气体捕集器3包括捕集器进气口31、捕集器出气口32和捕集器出料口33，其中，捕集器进气口31与焙烧出气口24连通，使得高温反应器2逸出的气体全部进入气体捕集器3。

在本发明一种优选的实施方式中，所述气体捕集器3上设置有用于冷却捕集器内气体的硫酸钾冷却器5，优选地，所述冷却装置设置于气体捕集器3的顶端。

在本发明一种优选的实施方式中，所述气体捕集器3内部的温度为100℃～300℃，优选为150℃～200℃。本发明人发现，当气体捕集器3内部的温度低于100℃时，水会被冷凝下来；当气体捕集器3内部的温度高于300℃时，生成的氯化铵在气体捕集器3中冷却不够充分，大部分仍以气态形式存在，导致逸出气体中氯化铵过多，因此，本发明选择气体捕集器3内部的温度为100℃～300℃。

优选地，在步骤3后还包括：

步骤4，对捕集后的尾气进行无害化处理。

在本发明中，所述无害化处理包括水洗和焚烧。

在本发明中，随着生产的连续进行，在气体捕集器3中持续生成大量粒径微小的氯化铵固体颗粒，因此，难免会有氯化铵固体小颗粒随着尾气一起排出气体捕集器3，易造成环境污染，然而氯化铵极易溶解于水，而且，氯化铵在水中的溶解度极大，因此，本发明首先对尾气进行水洗，以除去尾气中易溶于水的有害物质，如氯化铵等。

在本发明中，所述水洗可以采用现有技术中任意一种气体水洗的方法，如将气体通入装有洗涤液的吸收池，或者采用喷淋的方法进行洗涤，由于氯化铵的溶解性极强，将气体通入吸收池容易造成洗涤液倒灌，因此，本发明优选使用喷淋的方法对尾气进行水洗。

在本发明一种优选的实施方式中，所述水洗是在水洗器4中进行的，所述水洗器4包括设置于水洗器底部的水洗器进气口41、设置于水洗器顶端的水洗器出气口42、水洗器进液口43、水洗器出液口44、设置于水洗器4内部顶端并且与水洗器进液口连通的喷淋装置45和设置于水洗器4外部的循环装置46，用于洗涤尾气的水通过水洗器进液口43进入喷淋装置45水洗器4内的吸收液在水洗器4内部和循环装置46之间循环，当洗涤液饱和后更换洗涤液。

在本发明中，在对尾气进行水洗后，尾气中还可能残余有未充分燃烧的有机气体，如一氧化碳等，因此，本发明选择对尾气进行焚烧以除尽尾气中的有害气体，减少环境污染。

在本发明一种优选的实施方式中，本发明所述方法在硫酸钾制备系统进行，所述硫酸钾制备系统包括：预混器1、高温反应器2、气体捕集器3、水洗器4、硫酸钾冷却器5和鼓风机6。

在本发明中，所述预混器1上开设有第一预混进料口11、第二预混进料口12和预混出料口13，在所述预混器1内部设置有搅拌器和挡板，其中，第一预混进料口11用于工业副产物硫酸铵的进料，所述第二预混进料口12用于氯化钾的进料，所述预混出料口13用于混合完成的混合料的出料。

在本发明中，所述高温反应器2包括筒身21和设置于筒身21内部的搅拌装置22，在筒身21底部开设有用于进混合料的焙烧进料口23和用于进入气体的焙烧进气口26，在筒身21顶部开设有用于排出气体的焙烧出气口24，在筒身21上部的侧壁上开设有用于排出固体物料的焙烧出料口25。

在本发明中，所述气体捕集器3上开设有用于进气的捕集器进气口31、用于排出尾气的捕集器出气口32和用于排出固体物料的捕集器出料口33，在捕集器出料口33设置有包装机，其中，氨气和氯化氢气体的混合气由捕集器进气口31进入气体捕集器3，剩余的尾气由捕集器出气口32排出气体捕集器3，收集得到的氯化铵固体由捕集器出料口33排出气体捕集器3，并被包装。

在本发明中，所述水洗器4包括设置于水洗器底部的水洗器进气口41、设置于水洗器顶部的水洗器出气口42、水洗器进液口43、水洗器出液口44、设置于水洗器4内部顶端并且与水洗器进液口连通的喷淋装置45和设置于水洗器4外部的循环装置46，用于洗涤尾气的水通过水洗器进液口43进入喷淋装置45水洗器4内的吸收液在水洗器4内部和循环装置46之间循环，当洗涤液饱和后更换洗涤液。

在本发明中，所述硫酸钾冷却器5上开设有冷却器进料口51、冷却器出料口52、冷却介质入口53和冷却介质出口54，在冷却器出料口52设置有包装机，其中，冷却器进料口51与焙烧出料口25连通，高温的硫酸钾在冷却后由冷却器出料口52出料并被封装。

在本发明中，所述鼓风机6为现有技术中任意一种鼓风机。

在本发明中，所述预混出料口13与高温反应器的焙烧进料口23连通，高温反应器上的焙烧出气口24与气体捕集器的捕集器进气口31连通，捕集器出气口32与水洗器的水洗器进气口41连通，形成原料-气态产物通路；高温反应器的焙烧出料口25与硫酸钾冷却器的冷却器进料口51连通，形成原料-固态产物通路；硫酸钾冷却器的冷却器进气口与鼓风机6连通，硫酸钾冷却器的冷却介质出口54与高温反应器的焙烧进气口26连通，形成空气通路。

在本发明一种优选的实施方式中，工业副产物硫酸铵和氯化钾分别从预混器1的第一预混进料口11和第二预混进料口12进入预混器1内，混合均匀后进入高温反应器2中，同时，由鼓风机6鼓入并经过硫酸钾冷却器5的高温空气也进入高温反应器2，为混合物料提供燃烧所用的氧气，在高温反应器中反应得到的固体产物通过焙烧出料口25进入硫酸钾冷却器5，被鼓风机6鼓入的冷空气冷却后由包装机封装；在高温反应器中反应得到的气体产物随着高温空气一同进入气体捕集器3，在气体捕集器3中被冷却，其中，气态的氨气与氯化氢气体在气体捕集器3中生成固态的氯化铵而被固定下来，通过捕集器出料口33另行收集，封装，而气体捕集器3中剩余的尾气则通过捕集器出气口32进入水洗器4进行洗涤，水洗后的尾气在被焚烧后排放入大气中。

根据本发明提供的利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，具有以下有益效果：

(1)本发明所使用的原料为含有有机杂质的工业副产物硫酸铵，本发明提供的工艺不需要对所用的硫酸铵进行净化，而是直接与氯化钾预混即可进入反应炉，省去了硫酸铵结晶、离心等纯化工序；

(2)在硫酸铵与氯化钾高温焙烧阶段，向反应体系中通入空气，既利用了硫酸铵中有机杂质的热值，又除去了硫酸铵中的杂质，提高了产品的纯度，从而省去产品精制工序；

(3)工业副产物硫酸铵中的水分和有机杂质的逸出或燃烧反应，强化了氯化铵生成反应的传质过程，使得热复分解反应更加快速和彻底；

(4)本工艺的产品硫酸钾和氯化铵价值高，变废为宝，经济效果明显；

(5)解决了工业副产物硫酸铵的环保问题。

实施例

实施例1

2000kg硫酸铵(制备甲基丙烯酸甲酯的副产物，其中，含水率为10％，含有机杂质0.8％)与2054kg氯化钾(纯度98.0％)搅拌混合，混合2.0h，投入高温反应器中，在400℃下，在60rpm(搅拌速度)下焙烧2.0h，同时，向高温反应器中通入20℃空气，空气的流量为6m³/h，焙烧后的固体产物经过硫酸钾冷却器冷却后回收，焙烧后的气体产物经过气体捕集器固定，其中，硫酸钾产品以钾元素的重量进行计，钾的回收率为98.5％，制得硫酸钾的纯度为98.7％，满足农用需求；氯化铵产品以氮元素的重量计，铵的回收率为98％，氯化铵的纯度为98.0％，以目前的市场价值计算，相比于硫酸铵和氯化钾的总经济价值，硫酸钾和氯化铵的总经济价值增加约10％，减少污染物排放约200kg。

在本实施例中，制得产物中硫酸根的含量为54.4％，钾元素的含量为44.3％，铵根离子的含量为0.27％，氯元素的含量为0.53％，即，制得的产物中硫酸钾的含量为98.7％。

实施例2

2000kg硫酸铵(制备甲基丙烯酸甲酯的副产物，其中，含水率为12％，含有机杂质1.2％)与1999kg氯化钾(纯度98.0％)搅拌混合，混合1.5h，投入高温反应器中，在420℃下，在40rpm(搅拌速度)下焙烧3.0h，同时，向高温反应器中通入20℃空气，空气的流量为10m³/h，焙烧后的固体产物经过硫酸钾冷却器冷却后回收，焙烧后的气体产物经过气体捕集器固定，其中，硫酸钾产品以钾元素的重量进行计，钾的回收率为98.8％，制得硫酸钾的纯度为98.5％，满足农用需求；氯化铵产品以氮元素的重量计，铵的回收率为97.8％，氯化铵的纯度为98.4％，以目前的市场价值计算，相比于硫酸铵和氯化钾的总经济价值，硫酸钾和氯化铵的总经济价值增加约10％，减少污染物排放约240kg。

在本实施例中，制得产物中硫酸根的含量为54.29％，钾元素的含量为44.21％，铵根离子的含量为0.34％，氯元素的含量为0.66％，即，制得的产物中硫酸钾的含量为98.5％。

实施例3

2000kg硫酸铵(制备甲基丙烯酸甲酯的副产物，其中，含水率为5％，含有机杂质0.5％)与2176kg氯化钾(纯度98.0％)搅拌混合，混合1.5h，投入高温反应器中，在300℃下，在60rpm(搅拌速度)下焙烧2.5h，同时，向高温反应器中通入20℃空气，空气的流量为2m³/h，焙烧后的固体产物经过硫酸钾冷却器冷却后回收，焙烧后的气体产物经过气体捕集器固定，其中，硫酸钾产品以钾元素的重量进行计，钾的回收率为98.9％，制得硫酸钾的纯度为98.0％，满足农用需求；氯化铵产品以氮元素的重量计，铵的回收率为95.8％，氯化铵的纯度为98.2％，以目前的市场价值计算，相比于硫酸铵和氯化钾的总经济价值，硫酸钾和氯化铵的总经济价值增加约10％，减少污染物排放约100kg。

在本实施例中，制得产物中硫酸根的含量为54.02％，钾元素的含量为43.98％，铵根离子的含量为0.44％，氯元素的含量为0.86％，即，制得的产物中硫酸钾的含量为98.0％。

实施例4

2000kg硫酸铵(制备甲基丙烯酸甲酯的副产物，其中，含水率为15％，含有机杂质3.0％)与1888kg氯化钾(纯度98.0％)搅拌混合，混合1.5h，投入高温反应器中，在500℃下，在200rpm(搅拌速度)下焙烧0.2h，同时，向高温反应器中通入20℃空气，空气的流量为30m³/h，焙烧后的固体产物经过硫酸钾冷却器冷却后回收，焙烧后的气体产物经过气体捕集器固定，其中，硫酸钾产品以钾元素的重量进行计，钾的回收率为98.3％，制得硫酸钾的纯度为98.0％，满足农用需求；氯化铵产品以氮元素的重量计，铵的回收率为97.2％，氯化铵的纯度为98.4％，以目前的市场价值计算，相比于硫酸铵和氯化钾的总经济价值，硫酸钾和氯化铵的总经济价值增加约10％，减少污染物排放约300kg。

在本实施例中，制得产物中硫酸根的含量为54.02％，钾元素的含量为43.98％，铵根离子的含量为0.57％，氯元素的含量为1.13％，即，制得的产物中硫酸钾的含量为98.0％。

实施例5

2000kg硫酸铵(制备甲基丙烯酸甲酯的副产物，其中，含水率为8％，含有机杂质1.5％)与2084kg氯化钾(纯度98.0％)搅拌混合，混合1.5h，投入高温反应器中，在450℃下，在100rpm(搅拌速度)下焙烧2.5h，同时，向高温反应器中通入20℃空气，空气的流量为20m³/h，焙烧后的固体产物经过硫酸钾冷却器冷却后回收，焙烧后的气体产物经过气体捕集器固定，其中，硫酸钾产品以钾元素的重量进行计，钾的回收率为99.2％，制得硫酸钾的纯度为98.9％，满足农用需求；氯化铵产品以氮元素的重量计，铵的回收率为97.9％，氯化铵的纯度为98.2％，以目前的市场价值计算，相比于硫酸铵和氯化钾的总经济价值，硫酸钾和氯化铵的总经济价值增加约10％，减少污染物排放约160kg。

在本实施例中，制得产物中硫酸根的含量为54.51％，钾元素的含量为44.39％，铵根离子的含量为0.24％，氯元素的含量为0.46％，即，制得的产物中硫酸钾的含量为98.9％。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims

1.一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将硫酸铵与氯化钾混合；

步骤2，焙烧步骤1混合后的体系；

步骤3，捕集步骤2中产生的气体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤3之后还包括：

步骤4，对捕集后的尾气进行无害化处理。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤1中，

所述硫酸铵为工业副产物硫酸铵，其为夹带有有机杂质的混合物，优选为以丙烯酸原料制备甲基丙烯酸甲酯所产生的副产物硫酸铵，其中，基于工业副产物硫酸铵的总重量，以硫酸铵的重量计，硫酸铵的重量分数为70wt％以上，优选为80wt％以上，其中所含有的杂质主要为有机类化合物，如甲基丙烯酸甲酯、丙酮；和/或

所述硫酸铵的含水率为5wt％～15wt％，优选为8wt％～12wt％。

4.根据权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，步骤1中，

所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比为氯化钾的摩尔量:硫酸铵的摩尔量＝2:(0.9～1.2)，优选为2:(1.0～1.1)，其中，氯化钾的摩尔量以氯离子的摩尔量计，硫酸铵的摩尔量以硫酸根离子的摩尔量计；和/或

在硫酸铵与氯化钾混合时，将氯化钾加入硫酸铵中。

5.根据权利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，在步骤2中，

所述焙烧的温度为300℃～500℃，优选为350℃～450℃；和/或

在焙烧时，向体系中不断通入空气；和/或

向体系中通入空气的流速为2～30m³/h，优选为5～10m³/h；通入的空气的温度为室温；和/或

焙烧的停留时间为0.2h～3h，优选为0.5h～1h。

6.根据权利要求1～5之一所述的方法，其特征在于，步骤3中，

收集并冷却步骤2生成的气体，

优选地，冷却的温度为100℃～300℃，优选为150℃～200℃。

7.根据权利要求1～6之一所述的方法，其特征在于，步骤4中，所述无害化处理包括水洗和焚烧。

8.根据权利要求1～7之一所述的方法，其特征在于，权利要求1所述方法在硫酸钾制备系统进行，所述硫酸钾制备系统包括：预混器(1)、高温反应器(2)、气体捕集器(3)、水洗器(4)、硫酸钾冷却器(5)和鼓风机(6)。

9.根据权利要求1～8之一所述的方法，其特征在于，

所述预混器(1)上开设有第一预混进料口(11)、第二预混进料口(12)和预混出料口(13)，在所述预混器(1)内部设置有搅拌器和挡板；和/或

所述高温反应器(2)包括筒身(21)和设置于筒身(21)内部的搅拌装置(22)，在筒身(21)底部开设有用于进混合料的焙烧进料口(23)和用于进入气体的焙烧进气口(26)，在筒身(21)顶部开设有用于排出气体的焙烧出气口(24)，在筒身(21)上部的侧壁上开设有用于排出固体物料的焙烧出料口(25)；和/或

所述气体捕集器(3)上开设有用于进气的捕集器进气口(31)、用于排出尾气的捕集器出气口(32)和用于排出固体物料的捕集器出料口(33)，在捕集器出料口(33)设置有包装机；和/或

所述水洗器(4)包括设置于水洗器底部的水洗器进气口(41)、设置于水洗器顶部的水洗器出气口(42)、水洗器进液口(43)、水洗器出液口(44)、设置于水洗器(4)内部顶端并且与水洗器进液口连通的喷淋装置(45)和设置于水洗器(4)外部的循环装置(46)；和/或

所述硫酸钾冷却器(5)上开设有冷却器进料口(51)、冷却器出料口(52)、冷却介质入口(53)和冷却介质出口(54)，在冷却器出料口(52)设置有包装机。

10.根据权利要求1～9之一所述的方法，其特征在于，

所述预混出料口(13)与高温反应器的焙烧进料口(23)连通，高温反应器上的焙烧出气口(24)与气体捕集器的捕集器进气口(31)连通，捕集器出气口(32)与水洗器的水洗器进气口(41)连通，形成原料-气态产物通路；和/或

焙烧出料口(25)与硫酸钾冷却器的冷却器进料口(51)连通，形成原料-固态产物通路；和/或

硫酸钾冷却器的冷却器进气口与鼓风机(6)连通，硫酸钾冷却器的冷却介质出口(54)与高温反应器的焙烧进气口(26)连通，形成空气通路。