CN116022827A - 一种用于硫酸钾化肥生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于硫酸钾化肥生产工艺，包括以下步骤：初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按149‑200：98‑140的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应1‑2小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；冷却：将内部反应炉温度持续提高到500‑550摄氏度。通过以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾的方法，使得生产出来的硫酸钾化肥质量好，品味高，钾的收率较高，同时在生产硫酸钾的同时，可以副产出盐酸，同样可以进行物料销售，提高了等成本的利润最大化，且不会产生污染环境的气体，保护环境，维持生态平衡。

Description

一种用于硫酸钾化肥生产工艺

技术领域

本发明涉及化肥生产技术领域，具体为一种用于硫酸钾化肥生产工艺。

背景技术

硫酸钾是无色结晶体，吸湿性小，不易结块，物理性状良好，使用方便，是很好的水溶性钾肥。硫酸钾也是化学中性、生理酸性。硫酸钾是一种无氯、优质高效钾肥，特别是在烟草、葡萄、马铃薯、亚麻以及各种果树等忌氯作物的种植业中，是不可缺少的重要肥料；它也是优质氮、磷和钾三元复合肥的主要原料。硫酸钾作为一种重要的无氯优质钾肥，同时又含有农作物所需要的硫元素，广泛运用于农业生产中，如烟草、柑橘、茶叶、葡萄、甜菜等，它不但能提高农产品质量，还能改善其品质。然而钾盐是一种不可再生资源，且在全球的分布极不平衡，其中加拿大和原苏联分别占世界钾盐总资源量的40％和37％。随着农业的发展，中国对钾盐的需求每年在不断地递增，巨大的需求缺口，为钾盐市场提供了广阔的前景。目前，全球钾盐供不应求，价格不断上涨。然而钾盐尤其是优质硫酸钾的生产技术一直未公开，如何利用硫酸铵、氯化钾生产高品质、低成本的硫酸钾一直困扰着化工生产企业。故设计出一种用于硫酸钾化肥生产工艺。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于硫酸钾化肥生产工艺，具备目前最成熟的硫酸钾生产工艺，生产的硫酸钾质量好、品位高，钾的收率较高，同时副产盐酸等优点，解决了幕墙硫酸钾生产成本高，生产效率低的问题。

(二)技术方案

为实现上述生产的硫酸钾质量好、品位高，钾的收率高，同时副产盐酸的目的，本发明提供如下技术方案：

优选的，所述步骤1中加入反应制备的氯化钾含量应在百分之六十二，加入反应制备的浓硫酸含量应在百分之九十八。

优选的，所述步骤2中将反应原料氯化钾和硫酸经过计量控制比例加入曼海姆炉中，通过安装在转臂的耙齿不断搅拌混合。

优选的，所述步骤2中生产中硫酸钾会附着在曼海姆炉的搅拌耙上需要定期开炉清理，清理时不间断生产，反应式正常操作时呈微负压。

优选的，所述步骤5中反应产生的硫酸钾粒度较大，项目设置2台粉碎机用于硫酸钾的粉碎，粉碎机配备了布袋除尘器，用于破碎粉尘净化。

优选的，所述步骤6中，废气包括HCL气体、水蒸气和SO3气体。

优选的，所述步骤6中，工序设置了2座硫酸气洗涤塔，塔内喷淋浓度32％的饱和盐酸，除去SO3气体，洗涤过程制得含硫酸5％的盐酸，被称为混酸，作为副产品销售。

优选的，所述步骤2中仅有少量气体由炉口溢出，在清炉口设置集气罩，通过引风机作用将废气引入尾气吸收塔。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于硫酸钾化肥生产工艺，包括以下步骤：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按149-200：98-140的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应1-2小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到500-550摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于硫酸钾化肥生产工艺，具备以下有益效果：

1、该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾的方法，使得生产出来的硫酸钾化肥质量好，品味高，钾的收率较高，同时在生产硫酸钾的同时，可以副产出盐酸，同样可以进行物料销售，提高了等成本的利润最大化，且不会产生污染环境的气体，保护环境，维持生态平衡。

2、该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过曼海姆炉的反应室为圆柱形空腔，顶部和底部成球冠形，可提供足够空间以满足反应需要，并使产品产量有很大的伸缩性，能适应短期的过负荷。且反应室位于燃烧室和烟道室中间，这样反应室由上下热层包围，不仅加热均匀，又能节能能源、提高热效率。

3、该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过生产硫酸钾的同时副产出盐酸，在日常生活用途中利用盐酸可以与难溶性碱反应的性质，制取洁厕灵、除锈剂等日用品，在工业用途中可以将其投入金属的精炼，盐酸往往能够决定产品的质量。盐酸的另一大主要用途是制备有机化合物，例如合成PVC塑料的原料氯乙烯、二氯乙烷、聚碳酸酯的前体双酚A、催化胶黏剂、聚乙烯醇缩甲醛、抗坏血酸等。

4、该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过曼海姆法来制备硫酸钾化肥，所需的原料量储备多，不用担心原料稀有度问题，制备时可以大范围生产且有一套成熟的防污染系统，可以大面积扩展生产。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按149：98的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应1小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到500摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

实施例二：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按149：98的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应2小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到520摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

实施例三：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按160：120的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应1小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到520摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

实施例四：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按160：120的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应2小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到520摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

实施例五：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按200：140的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应1小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到550摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

实施例六：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按160：120的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应4小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到540摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

判断标准：当进行少量制备时，氯化钾和浓硫酸的比例按照149：98的比例效果最好，当进行大量制备时，氯化钾和浓硫酸的比例需要按照160∶120甚至更高的比例进行反应，最佳搅拌时间为一个小时，进行第二步反应后内持续温度到520℃～540℃时反应接近完全。

本发明的有益效果是：1、该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾的方法，使得生产出来的硫酸钾化肥质量好，品味高，钾的收率较高，同时在生产硫酸钾的同时，可以副产出盐酸，同样可以进行物料销售，提高了等成本的利润最大化，且不会产生污染环境的气体，保护环境，维持生态平衡；该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过曼海姆炉的反应室为圆柱形空腔，顶部和底部成球冠形，可提供足够空间以满足反应需要，并使产品产量有很大的伸缩性，能适应短期的过负荷。且反应室位于燃烧室和烟道室中间，这样反应室由上下热层包围，不仅加热均匀，又能节能能源、提高热效率；该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过生产硫酸钾的同时副产出盐酸，在日常生活用途中利用盐酸可以与难溶性碱反应的性质，制取洁厕灵、除锈剂等日用品，在工业用途中可以将其投入金属的精炼，盐酸往往能够决定产品的质量。盐酸的另一大主要用途是制备有机化合物，例如合成PVC塑料的原料氯乙烯、二氯乙烷、聚碳酸酯的前体双酚A、催化胶黏剂、聚乙烯醇缩甲醛、抗坏血酸等；该用于硫酸钾化肥生产工艺，通过曼海姆法来制备硫酸钾化肥，所需的原料量储备多，不用担心原料稀有度问题，制备时可以大范围生产且有一套成熟的防污染系统，可以大面积扩展生产。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)初步反应：首先将氯化钾和浓硫酸按149-200：98-140的比例加入曼海姆反应炉中，将曼海姆反应炉内部温度设置在较低的温度进行第一步反应；

2)第二步反应：然后通过燃烧天然气间接向曼海姆反应炉内部加入物料，并且进行搅拌反应1-2小时，待达到268摄氏度时开始进行第二步反应；

3)冷却：将内部反应炉温度持续提高到500-550摄氏度，反应产物硫酸钾固体经过冷却器进行冷却得到初步的硫酸钾固体；

4)清理游离硫酸：将反应产物硫酸钾固体冷却时有少量的游离硫酸，用石灰石对其进行中和反应后进行包装，然后将包装好的反应物入库存放；

5)粉碎：将冷却过后的硫酸钾固体进行粉碎，将其碾至所需要的体积成颗粒状，之后进行再冷却后进行包装；

6)处理废气：曼海姆炉中物料反应产生的废气通过风机引出，先经过石墨冷却器进行冷却，温度由450摄氏度降至50摄氏度以下，再进入硫酸气洗涤塔，洗涤过后的气体进入制酸工艺。

2.根据权利要求1所述的一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，所述步骤1中加入反应制备的氯化钾含量应在百分之六十二，加入反应制备的浓硫酸含量应在百分之九十八。

3.根据权利要求1所述的一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，所述步骤2中将反应原料氯化钾和硫酸经过计量控制比例加入曼海姆炉中，通过安装在转臂的耙齿不断搅拌混合。

4.根据权利要求1所述的一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，所述步骤2中生产中硫酸钾会附着在曼海姆炉的搅拌耙上需要定期开炉清理，清理时不间断生产，反应式正常操作时呈微负压。

5.根据权利要求1所述的一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，所述步骤5中反应产生的硫酸钾粒度较大，项目设置2台粉碎机用于硫酸钾的粉碎，粉碎机配备了布袋除尘器，用于破碎粉尘净化。

6.根据权利要求1所述的一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，所述步骤6中，废气包括HCL气体、水蒸气和SO3气体。

7.根据权利要求1所述的一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，所述步骤6中，工序设置了2座硫酸气洗涤塔，塔内喷淋浓度32％的饱和盐酸，除去SO3气体，洗涤过程制得含硫酸5％的盐酸，被称为混酸，作为副产品销售。

8.根据权利要求1所述的一种用于硫酸钾化肥生产工艺，其特征在于，所述步骤2中仅有少量气体由炉口溢出，在清炉口设置集气罩，通过引风机作用将废气引入尾气吸收塔。