CN112645290B - 一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无机盐生产技术领域，尤其涉及一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统及生产方法。所述生产方法包括如下步骤，S1：向第一、第二反应器中分别连续加入双氧水和发烟硫酸，启动反应液循环泵，使双氧水和发烟硫酸接触并在所述氧化反应装置中循环后流入稀释装置；S2：氧化液经稀释装置流入中和反应器，连续加入碳酸钾，所得中和液经冷却器冷却后流入连续结晶装置；S3：结晶后的中和液流入第一固液分离装置，液体作为母液流入母液循环罐，打开母液循环泵使母液循环罐中的母液流入稀释装置中稀释氧化液，固体经进一步处理后输出，实现自动化生产，连续输出产品。

Description

一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及无机盐生产技术领域，尤其涉及一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统及生产方法。

背景技术

过一硫酸氢钾复合盐是一种稳定、方便、具有广泛用途的优良的酸性氧化剂，其应用领域涉及到口腔清洁、泳池及温泉水体消毒、线路板蚀刻剂、纸浆漂白、羊毛织物防缩处理、贵重金属提炼等。过一硫酸氢钾复合盐还是有机合成中的一种重要助剂，能使有机物分子中的双键发生环氧化，是许多聚合反应的自由基引发剂。此外，过一硫酸氢钾复合盐可以作为废水处理中的氢化硫等含硫物质氧化剂，洗涤剂中的低温氧系漂白剂，养殖业中的供氧剂等。

现有技术中多采用硫酸法制备过一硫酸氢钾复合盐，具体的反应过程为将高浓度的硫酸滴加到高浓度的双氧水中，并加入稳定剂，温度控制在5℃左右进行反应，形成过氧硫酸及硫酸的混合物，再加入氢氧化钾溶液，反应得到过一硫酸氢钾复合盐，但是硫酸法生产过一硫酸氢钾复合盐的过程中，反应剧烈且会放出大量的热量，体系温度和整体反应进度难以控制，因此现有技术中多采用间歇式生产制度，然而不同工序之间分步进行，会产生大量的转运费用、能耗高、时间利用率低，产物中过一硫酸氢钾含量42.8～48％，浮动较大，整体收率也仅能维持在79～82％。

发明内容

针对现有制备方法能耗高、效率低下，产品质量不稳定等问题，本发明提供一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统和生产方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统，包括按料液流动方向依次连接的氧化反应装置、稀释装置、中和装置、连续结晶装置、第一固液分离装置、母液循环装置、母液结晶系统和第二固液分离装置；

所述氧化反应装置包括依次连接的第一反应器、第二反应器和反应液循环泵，所述第一反应器设有双氧水加料口、循环氧化液入口和第一料液出口，所述第二反应器设有硫酸加料口、第一料液入口、循环氧化液出口和第二料液出口，所述第一料液出口与第一料液入口连通，所述循环氧化液出口通过所述反应液循环泵与所述循环氧化液入口连通，所述第二料液出口为所述氧化液反应装置的料液出口；

所述稀释装置设有第二料液入口、母液循环液入口和第三料液出口，所述第三料液出口为所述稀释装置的料液出口；

所述中和装置包括依次连通的中和反应器和中和冷却器；

所述母液循环装置包括母液循环罐和母液循环泵，所述母液循环罐设有与稀释装置连通的母液循环出口，所述母液循环出口通过所述母液循环泵与所述母液循环液入口连通，用于母液对氧化液的稀释降温，为中和反应提供优势的酸溶液。

所述第一固液分离装置液体出口连接所述母液循环罐；

所述第一反应器、第二反应器、稀释装置和中和反应器均为管式反应器，且均设有中间放气装置，各反应器之间的连接管道均设有流量计自动调节装置和检测取样点。

进一步地，所述第一固液分离装置为离心机，第二固液分离装置为离心机，所述稀释装置自身设有稀释液循环泵，所述中和反应器和中和冷却器之间设有中和液循环泵。

进一步地，所述连续化生产系统还设有干燥装置，所述第一固液分离装置的固体出口与所述干燥装置的进料口连接。

与现有技术相比，本方案采用管式反应器，反应速度快，物料流速快且反应物在反应器中的停留时间相等，反应过程稳定容易控制，保证产品中过一硫酸氢钾含量的稳定性，提高产品收率，稀释装置的设置可以使高浓双氧水、发烟硫酸得到初步稀释、反应，降低反应的剧烈程度，有助于保护设备和整个系统的稳定性，母液循环泵的设置实现了母液的再利用，对氧化液进行稀释，降低氧化液浓度和温度，为后续中和过程提供优质的酸液；同时通过各装置间流量计自动调节装置和检测取样点的配合，实现了产品的自动化、连续化生产，所得产品中过一硫酸氢钾含量可稳定维持在44～46％，整体收率可达90～92％，同时极大地降低了中间物料存量，保证了生产的安全性；并且可以随时监控各段反应溶液的状态，大幅提高了设备利用率和生产效率，降低了生产成本。

第二方面，本发明实施例还提供一种采用上述连续化生产系统连续化生产过一硫酸氢钾复合盐的方法；以双氧水、发烟硫酸以及碳酸钾为原料进行制备，具体包括如下步骤：

S1：向第一反应器中连续加入双氧水，第二反应器中连续加入发烟硫酸，开启反应液循环泵，使双氧水和发烟硫酸接触并在所述氧化反应装置中循环，得到氧化液，当第二反应器出口的检测取样点测得所述氧化液中过一硫酸的质量浓度达到55～58％时，控制氧化液流入稀释装置；

S2：所述氧化液经稀释装置流入所述中和反应器，向所述中和反应器中连续加入碳酸钾得到中和液，开启中间放气装置排出反应过程中产生的气体，所述中和液经中和冷却器冷却后流入所述连续结晶装置结晶；

S3：结晶后的中和液流入所述第一固液分离装置，分离后的液体作为母液流入所述母液循环罐，开启所述母液循环泵使所述母液循环罐中的所述母液流入所述稀释装置中稀释氧化液，分离后的固体进一步处理后作为产品输出。

优选地，还包括步骤S4：使母液循环罐中的母液流入所述母液结晶系统，经所述母液结晶系统结晶后流入所述第二固液分离装置，分离后的固体进一步处理后作为产品输出。

优选地，步骤S1中所述双氧水与发烟硫酸同时开始加入，其中所述双氧水的质量浓度为70％：连续化生产时控制所述双氧水的质量流率为60～70kg/h，所述第一反应器内的温度0～5℃；

优选的双氧水质量流率和第一反应器内温度，可以使循环液对双氧水进行稀释，防止双氧水分解并进行初步的氧化反应，延长反应时间，提高氧化反应转化率。

优选地步骤S1中发烟硫酸中SO₃的质量含量为65％：连续化生产时控制发烟硫酸的质量流率110～130kg/h，第二反应器内温度4～7℃。

优选的发烟硫酸质量流率和第二反应器内温度，可以维持双氧水和发烟硫酸的进料平衡，保持反应器内氧化反应的稳定性，控制反应液中各成分含量。

优选地：步骤S2中连续生产时控制所述碳酸钾的加入速度100～120kg/h，所述中和装置内温度18～22℃。

优选的碳酸钾加入速度和反应器内温度，可以控制中和反应速率，提高产品质量，保证反应器中的气体排出体系，避免对装置造成破坏。

优选地，连续化生产时控制所述稀释装置内温度5～9℃，所述连续结晶装置内温度0～-5℃。

优选的稀释装置内温度，可以使来自母液循环罐的母液与氧化液充分混合，促进氧化反应的转化率，并保证后续氧化反应的稳定性。优选的结晶温度，可以减少母液的生成量，减少母液的处理压力，提高产品收率，增加产能，降低单耗。

优选地，连续化生产时控制连续结晶装置连续生产时控制流入所述母液结晶系统的母液流量为140～160L/h。

优选的母液结晶系统处理量，可以在维持系统内料液平衡的同时回收二次产品，提高产率。

附图说明

图1为本发明实施例中过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统的整体结构示意图。

图中：

1、第一反应器，2、第二反应器，3、氧化液循环泵，4、稀释装置，5、稀释液循环泵，6、中和反应器，7、中和冷却器，8、中和液循环泵，9、连续结晶装置，10、第一固液分离装置，11、母液循环罐、12母液循环泵、13、低温蒸发器，14、结晶装置，15、第二固液分离装置，16、成品处理装置

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1，现对本发明提供的过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统进行说明，该连续化生产系统包括：按料液流动方向依次连接的氧化反应装置、稀释装置、中和装置、连续结晶装置8、第一固液分离装置9、母液循环装置、母液结晶系统和第二固液分离装置14；

所述氧化反应装置包括依次连接的第一反应器1、第二反应器2和反应液循环泵3，所述第一反应器1设有双氧水加料口、循环氧化液入口和第一料液出口，所述第二反应器2设有硫酸加料口、第一料液入口、循环氧化液出口和第二料液出口，所述第一料液出口与所述第一料液入口连通，所述循环氧化液出口通过所述反应液循环泵3与所述循环氧化液入口连通，所述第二料液出口为所述氧化液反应装置的料液出口；

所述稀释装置设有第二料液入口、母液循环液入口和第三料液出口，所述第三料液出口为所述稀释装置的料液出口；

所述中和装置包括依次连通的中和反应器6和中和冷却器7；

所述母液循环装置包括母液循环罐11和母液循环泵12，所述母液循环罐11设有与所述稀释装置连通的母液循环出口，所述母液循环出口通过所述母液循环泵12与所述母液循环液入口连通，用于母液对氧化液的稀释降温，为中和反应提供优势的酸溶液；

所述第一固液分离装置10的液体出口连接所述母液循环罐11；

所述第一反应器1、第二反应器2、稀释装置4和中和反应器6均为管式反应器，且均设有中间放气装置，各反应器之间的连接管道均设有流量计自动调节装置和检测取样点。

本实施例提供的过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统及生产方法的有益效果在于：所述第一反应器1、第二反应器2、稀释装置4和中和反应器6均为管式反应器，反应器内的反应速度快，物料流速快且反应物在反应器中的停留时间相等，反应过程稳定容易控制，产品收率与产品纯度较高；且通过各装置间流量自动调节装置和样品检测点的配合，实现了产品的自动化、连续化生产，极大的降低了中间物料存量，提高了生产的安全性；且合成效率高，产品质量稳定，且可以随时监控，大幅提高了设备利用率，降低了生产成本。

作为本发明过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统提供的一种具体实施方式：所述第一固液分离装置10为离心机；所述第二固液分离装置15为离心机；所述稀释装置4自身设有稀释液循环泵5；所述中和反应器6和所述中和冷却器之间7设有中和液循环泵8；循环泵的加入有助于对反应系统中溶液的进一步降温、稀释，提高反应体系的稳定性与安全性。

作为本发明过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统提供的一种具体实施方式：所述母液结晶系统包括顺次连接的低温蒸发器和结晶装置，对母液中的产品进一步回收，降低母液的产生量与处理压力，对反应系统内的中间物料量进行控制。

作为本发明过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统提供的一种具体实施方式：所述第一固液分离装置10和第二固液分离装置15的固体出口均连接成品处理装置，对所得固体产品进一步干燥，混合，实现连续化生产。

实施例2

本实施例提供了一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，用实施例1中的过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统进行生产。具体包括以下步骤：

S1：向第一反应器1中连续加入质量浓度为70％的双氧水，所述双氧水的质量流率为60kg/h，第二反应器2中连续加入SO₃含量为65％的发烟硫酸，所述发烟硫酸的质量流率为110kg/h，启动所述氧化液循环泵3，使双氧水和发烟硫酸接触并在所述氧化装置中循环，得到氧化液，控制所述第一反应器1内温度1℃，所述第二反应器2内温度5℃，当所述第二反应器2出口的检测取样点测得所述氧化液中过一硫酸的质量浓度达到55～58％时，控制氧化液流入所述稀释装置4；

S2：所述氧化液经所述稀释装置4流入所述中和反应器6，向所述中和反应器6中连续加入碳酸钾得到中和液，所述碳酸钾的加入速度为100kg/h，开启中间放气装置排出反应过程中产生的气体，打开所述中和冷却器7和所述中和液循环泵8使所述中和液循环冷却，控制所述中和反应器6内温度18℃，待到所述中和冷却器出口处中和液中过一硫酸氢钾的质量含量达到22～26％时，使中和液流入所述连续结晶装置9结晶；

S3：控制所述连续结晶装置内温度0℃，结晶后的中和液流入所述第一固液分离装置10，分离后的液体流入所述母液循环罐11，开启所述母液循环泵12使所述母液循环罐11中的母液流入所述稀释装置4中与所述氧化液混合稀释，控制所述稀释装置4内温度6℃，分离后的固体进入所述成品处理装置16进一步处理后作为产品输出；

S4：使所述母液循环罐11中的母液流入所述母液结晶系统，控制流入所述低温蒸发器13的母液流量140L/h，经所述母液结晶系统的所述结晶装置14后流入所述第二固液分离装置15，分离后的固体进入所述成品处理装置16进一步处理后作为产品输出。.

连续生产时，过一硫酸氢钾复合盐产品的小时产能达180kg/h，产物中过一硫酸氢钾含量44～46％，整体收率约为90～92％。

实施例3

本实施例提供了一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，用实施例1中的过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统进行生产。具体包括以下步骤：

S1：向第一反应器1中连续加入质量浓度为70％的双氧水，所述双氧水的质量流率为65kg/h，第二反应器2中连续加入SO₃的质量含量为65％的发烟硫酸，所述发烟硫酸的质量流率为130kg/h，启动所述氧化液循环泵3，使双氧水和发烟硫酸接触并在所述氧化装置中循环，得到氧化液，控制所述第一反应器1内温度3℃，所述第二反应器2内温度6℃，当所述第二反应器2出口的检测取样点测得所述氧化液中过一硫酸的质量浓度达到55～58％时，控制氧化液流入所述稀释装置4；

S2：所述氧化液经所述稀释装置4流入所述中和反应器6，向所述中和反应器6中连续加入碳酸钾得到中和液，所述碳酸钾的加入速度为110kg/h，开启中间放气装置排出反应过程中产生的气体，打开所述中和冷却器7和所述中和液循环泵8使所述中和液循环冷却，控制所述中和反应器6内温度20℃，待到所述中和冷却器出口处中和液中过一硫酸氢钾的质量含量达到22～26％时，使中和液后流入所述连续结晶装置9结晶；

S3：控制所述连续结晶装置内温度-5℃，结晶后的中和液流入所述第一固液分离装置10，分离后的液体流入所述母液循环罐11，开启所述母液循环泵12使所述母液循环罐11中的母液流入所述稀释装置4中与所述氧化液混合稀释，控制所述稀释装置4内温度8℃，分离后的固体进入所述成品处理装置16进一步处理后作为产品输出；

S4：使所述母液循环罐11中的母液流入所述母液结晶系统，控制流入所述低温蒸发器13的母液流量150L/h，经所述母液结晶系统的所述结晶装置14后流入所述第二固液分离装置15，分离后的固体进入成品处理装置16进一步处理后作为产品输出。.

连续生产时，过一硫酸氢钾复合盐产品的小时产能达215kg/h，产物中过一硫酸氢钾含量44～46％，整体收率约为90～92％。

实施例4

本实施例提供了一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，用实施例1中的过一硫酸氢钾复合盐连续化生产系统进行生产。具体包括以下步骤：

S1：向第一反应器1中连续加入质量浓度为70％的双氧水，所述双氧水的质量流率为70kg/h，第二反应器2中连续加入SO₃的质量含量为65％的发烟硫酸，所述发烟硫酸的质量流率为120kg/h，启动所述氧化液循环泵3，使双氧水和发烟硫酸接触并在所述氧化装置中循环，得到氧化液，控制所述第一反应器1内温度5℃，所述第二反应器2内温度7℃，当所述第二反应器2出口的检测取样点测得所述氧化液中过一硫酸的质量浓度达到55～58％时，控制氧化液流入所述稀释装置4；

S2：所述氧化液经所述稀释装置4流入所述中和反应器6，向所述中和反应器6中连续加入碳酸钾得到中和液，所述碳酸钾的加入速度为120kg/h，开启中间放气装置排出反应过程中产生的气体，打开所述中和冷却器7和所述中和液循环泵8使所述中和液循环冷却，控制所述中和反应器6内温度22℃，待到所述中和冷却器出口处中和液中过一硫酸氢钾的质量含量达到22～26％时，使中和液流入所述连续结晶装置9结晶；

S3：控制所述连续结晶装置内温度-3℃，结晶后的中和液流入所述第一固液分离装置10，分离后的液体流入所述母液循环罐11，开启所述母液循环泵12使所述母液循环罐11中的母液流入所述稀释装置4中与所述氧化液混合稀释，控制所述稀释装置4内温度9℃，分离后的固体进入所述成品处理装置16进一步处理后作为产品输出；

S4：使所述母液循环罐11中的母液流入所述母液结晶系统，控制流入所述低温蒸发器13的母液流量160L/h，经所述母液结晶系统的所述结晶装置14后流入所述第二固液分离装置15，分离后的固体进入成品处理装置16进一步处理后作为产品输出。.

连续生产时，过一硫酸氢钾复合盐产品的小时产能达230kg/h，产物中过一硫酸氢钾含量44～46％，整体收率约为90～92％。

根据上述实施例的结果可以看出，采用本申请过一硫酸氢钾连续化生产系统及生产方法生产的过一硫酸氢钾复合盐产品中过一硫酸氢钾的含量稳定在44～46％，整体收率可达90～92％，质量稳定且明显优于间歇式生产工艺。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统，包括按料液流动方向依次连接的氧化反应装置、稀释装置、中和装置、连续结晶装置、第一固液分离装置、母液循环装置、母液结晶系统和第二固液分离装置；

所述氧化反应装置包括依次连接的第一反应器、第二反应器和反应液循环泵，所述第一反应器设有双氧水加料口、循环氧化液入口和第一料液出口，所述第二反应器设有硫酸加料口、第一料液入口、循环氧化液出口和第二料液出口，所述第一料液出口与所述第一料液入口连通，所述循环氧化液出口通过所述反应液循环泵与所述循环氧化液入口连通，所述第二料液出口为所述氧化液反应装置的料液出口；

所述稀释装置设有第二料液入口、母液循环液入口和第三料液出口，所述第三料液出口为所述稀释装置的料液出口；

所述中和装置包括依次连通的中和反应器和中和冷却器；

所述母液循环装置包括母液循环罐和母液循环泵，所述母液循环罐设有与所述稀释装置连通的母液循环出口，所述母液循环出口通过所述母液循环泵与所述母液循环液入口连通，用于母液对氧化液的稀释降温，为中和反应提供优势的酸溶液；

所述第一固液分离装置液体出口连接所述母液循环罐；

所述第一反应器、第二反应器、稀释装置和中和反应器均为管式反应器，且均设有中间放气装置，各反应器之间的连接管道均设有流量计自动调节装置和检测取样点；

所述第一固液分离装置为离心机；所述第二固液分离装置为离心机；所述稀释装置自身设有稀释液循环泵；所述中和反应器和所述中和冷却器之间设有中和液循环泵。

2.根据权利要求1所述的过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产系统，其特征在于，所述母液结晶系统包括顺次连接的低温蒸发器和结晶装置；和/或

所述连续化生产系统还设有干燥装置，所述第一固液分离装置的固体出口与所述干燥装置的进料口连接。

3.以权利要求1或2所述的连续化生产系统连续化生产过一硫酸氢钾复合盐的方法，其特征在于，以双氧水、发烟硫酸以及碳酸钾为原料进行制备，具体包括如下步骤：

S1：向第一反应器中连续加入双氧水，第二反应器中连续加入发烟硫酸，开启反应液循环泵，使双氧水和发烟硫酸接触并在所述氧化反应装置中循环，得到氧化液，当第二反应器出口的检测取样点测得所述氧化液中过一硫酸的质量浓度达到55～58％时，控制氧化液流入稀释装置；

S2：所述氧化液经稀释装置流入所述中和反应器，向所述中和反应器中连续加入碳酸钾得到中和液，开启中间放气装置排出反应过程中产生的气体，所述中和液经中和冷却器冷却后流入所述连续结晶装置结晶；

S3：结晶后的中和液流入所述第一固液分离装置，分离后的液体作为母液流入所述母液循环罐，开启所述母液循环泵使所述母液循环罐中的所述母液流入所述稀释装置稀释氧化液，分离后的固体进一步处理后作为产品输出。

4.根据权利要求3所述的过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，其特征在于：还包括S4：使母液循环罐中的母液流入所述母液结晶系统，经所述母液结晶系统结晶后流入所述第二固液分离装置，分离后的固体进一步处理后作为产品输出。

5.根据权利要求3所述的过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，其特征在于：步骤S1中所述双氧水与发烟硫酸同时加入，其中所述双氧水的质量浓度为70％：连续化生产时控制所述双氧水的质量流率60～70kg/h，所述第一反应器内温度0～5℃。

6.根据权利要求3所述的过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，其特征在于：步骤S1中所述发烟硫酸中SO₃的质量含量为65％：连续化生产时控制所述发烟硫酸的质量流率110～130kg/h，所述第二反应器内温度4～7℃。

7.根据权利要求3所述的过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，其特征在于：连续化生产时控制所述稀释装置内温度5～9℃,连续化生产时控制所述连续结晶装置内温度0～-5℃。

8.根据权利要求3所述的过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，其特征在于：步骤S2中连续化生产时控制所述碳酸钾的加入速度100～120kg/h，所述中和装置内温度18～22℃。

9.根据权利要求4所述的过一硫酸氢钾复合盐的连续化生产方法，其特征在于：连续生产时控制流入所述母液结晶系统的母液流量为140～160L/h。

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