CN1160678A - 制备硝酸钾并联产氮、钾复合肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用制备硝酸钾并联产氮、钾复合肥的方法，其特征在于：用TBP萃取30％-70％的硝酸，用水和萃取后的水相配制氯化钾饱和溶液C，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1，滤去不溶性杂质，用C洗涤有机相，得硝酸钾固体，分离无机相及有机相，冷却无机相至0-5℃，固液分离，通氨气于固液分离后的无机相中，得氮、钾复合肥。

Description

制备硝酸钾并联产氮、钾复合肥的方法

本发明涉及制备硝酸钾的方法。

硝酸钾是制造含钾化合物的基础原料。由于它在空气中不易潮解和与有机物接触能燃烧爆炸，因此被广泛地应用于制造火药、火柴、焰火工业、陶瓷釉彩、药物、金属选矿药物及热处理等方面。

由于硝酸钾适合于各种喜钾厌氯农作物的需要，钾被农作物吸收，其形成的硝酸盐均易溶于水，渗入地下或随水流走而不伤害土壤。

随着世界经济发展，硝酸钾在农业上越来越被人们所注视，据有关资料介绍，在国外除有机钾肥外，广泛地、越来越多地应用于经济作物(水果、蔗糖、烟草等)的肥料就是硝酸钾。它对作物提高产率和质量的作用远远地大于硫酸钾、氯化钾。因为它易溶于水、植物容易吸收，所以在农业应用上有逐步赶上硫酸钾的趋势。

硝酸钾是一种很有发展前景的无氯钾肥。但我国目前在农业方面还极少应用。

在目前生产硝酸钾的方法中，钾元素均是来自氯化钾，因此其生产方法主要根据其它原料的不同而分为下面几种：

1.硝酸钠转化法：系将硝酸钠与氯化钾复分解而得，可得到工业级产品，但生产成本随原料的涨价升幅较大，经济效益下降。

2.硝酸铵转化法：系将硝酸铵与氯化钾复分解而得，副产氯化铵。此法生产的产品质量较上一法差，但成本较低，可作为生产农用硝酸钾的方法之一。

3.树脂法：系将硝酸铵和氯化钾通过离子交换树脂反应制得产品，同时副产氯化铵。此法生产的产品质量接近硝酸钠转化法，但若作为农用级产品的生产方法，则基本没有经济效益。

4.硝酸合成法：系由硝酸与氯化钾反应而制得。根据不同质量的原料和不同的工艺，可以得到不同品级的产品和副产物。但我国目前没有该方法的实际应用，故还不能做出确切的经济分析。

人们目前更多地在研究硝铵转化法(包括复分解法和离子交换法)和利用硝酸直接制备硝酸钾的新工艺。

萃取法是用硝酸和氯化钾制备硝酸钾的工艺之一，在国外研究的较多。据有关资料介绍，国外萃取法制备硝酸钾的工艺过程是：40-60％浓度的硝酸与98％含量的氯化钾粉沫在低温下直接反应生成硝酸钾固体，其中硝酸过量；经固液分离后，利用有机萃取剂将母液中过量的硝酸萃取出来，经水洗后生成19％浓度的硝酸返回反应体系；剩余的液体为含有少量钾离子的盐酸。这一工艺的特点在于使原料得到了充分利用，降低了原料成本；但其不足之处是母液对设备的腐蚀性较大且后处理工艺较长，因此对设备防腐性能的要求较高，且设备投资较大；另外副产品盐酸也要求有较稳定的用途。

本发明的目的是提供一种在常温条件下以硝酸和氯化钾为主要原料，联产氮、钾复合肥、腐蚀性小、设备投资小、工艺简单的制备硝酸钾的方法。

本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：

1.用TBP(磷酸三丁脂)萃取硝酸水溶液中的硝酸(形成有机相A)。硝酸水溶液的浓度为30-70％，萃取剂与硝酸水溶液的用量比为(重量比)0.8-2∶1。萃取后的水相中仍含有部分硝酸(无机相B)，

2.用水和组份B将氯化钾配制成饱和溶液(组份C，无机相)，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1(摩尔比，纯量)；滤去不溶物杂质，然后用组份C洗涤有机相A，则在无机相中生成固体硝酸钾(主产品)，萃取剂中的硝酸大部分进入无机相参加反应，但该有机相中仍含一定量的硝酸，可用来继续萃取硝酸水溶液中的硝酸而达到反复使用的目的，

3.将无机相(含固体硝酸钾)与有机相分离，且将无机相降温至0-5℃，硝酸钾继续析出，收率可达65-70％；固液相分离后，硝酸钾固体即为主产品，无机相中含有硝酸根离子、氯离子、氢离子和钾离子，实际为硝酸、盐酸及其钾盐的混合稀溶液(组份D，无机相)，

4.将氨气(液氨)计量通入组份D中，使混酸及其钾盐溶液生成铵盐和钾盐的混合溶液，将此混合盐溶液加热蒸发，得到氮、钾复合肥，其有效成分含量在38％左右(N-21％，K₂O-17％)，为副产品。

由于本发明采用了上述技术方案，从而使本发明具备如下特点：

1.在原料得到充分利用、得到较高质量硝酸钾产品的同时，对于原料的纯度、浓度可以没有更多的要求。

2.由于氯化钾配成饱和溶液，可以使该原料在工艺过程中得到净化；且由于较多水的加入，降低了反应体系中无机相的酸度，因而降低了对设备的防腐性能要求。

3.副产品为氮、钾复合肥，是农业上广泛应用的产品，用途稳定，且具有良好的社会效益。

4.工艺简单、副反应少。

以下结合实施方式及实施例详述本发明：

实施方式：

采用磷酸三丁酯作为萃取剂，完整的实施方式为：

1.用TBP(磷酸三丁脂)萃取硝酸水溶液中的硝酸(形成有机相A)。硝酸水溶液的浓度为30-70％，萃取剂与硝酸水溶液的用量比为(重量比)0.8-2∶1。萃取后的水相中仍含有部分硝酸(无机相B)。

2.用水和组份B将氯化钾配制成饱和溶液(组份C，无机相)，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1(摩尔比，纯量)；滤去不溶物杂质，然后用组份C洗涤有机相A，则在无机相中生成固体硝酸钾(主产品)，萃取剂中的硝酸大部分进入无机相参加反应，但该有机相中仍含一定量的硝酸，可用来继续萃取硝酸水溶液中的硝酸而达到反复使用的目的。

3.将无机相(含固体硝酸钾)与有机相分离，且将无机相降温至0-5℃，硝酸钾继续析出，收率可达65-70％；固液相分离后，硝酸钾固体即为主产品，无机相中含有硝酸根离子、氯离子、氢离子和钾离子，实际为硝酸、盐酸及其钾盐的混合稀溶液(组份D，无机相)。

4.将氨气(液氨)计量通入组份D中，使混酸及其钾盐溶液生成铵盐和钾盐的混合溶液；将此混合盐溶液加热蒸发，得到氮、钾复合肥，其有效成分含量在38％左右(N-21％，K₂O-17％)，为副产品。

根据本发明的实施方式，所获得技术指标满足如下要求：

(1)硝酸钾      (KNO₃)

  收率：       65-70％

  含量：       ≥98％

  氯离子：     ≤0.5％

(2)复合肥      (NH₄CL，KNO₃)

总有效含量      ≥38％

 收率           ≥95％

为了有助于充分展示本发明的全貌，现将符合本发明实施方案的实施例列表给出：

实施例：表1

No	萃取剂A(TBP)W	硝酸水溶液％  W	氯化钾，硝酸mol/mol	硝酸钾收率％	向D中通氨得复合肥N％  K2O％
						1	80	30％  100	0.8∶1	65	21    17
2	80	30％  100	0.9∶1	65	21    17.1
						3	200	40％  100	0.9∶1	70	20.6  17.2
4	100	40％  100	1∶1	70	20.9  17.4
						5	200	60％  100	1∶1	66	20.5  17.5
6	200	62％  100	0.9∶1	67	20.7  17.2
						7	200	70％  100	1.1∶1	67	21    17.
8	200	65％  100	1.1∶1	69	20.9  17.1
						备注	复合肥(NHClKNO，TBP可由正戊醇、甲基异丁基酮替换总有效含量  ≥38％收率        ≥95％

Claims (1)

1.制备硝酸钾并联产氮、钾复合肥的方法，其特征在于：

(1)用TBP(磷酸三丁脂)萃取硝酸水溶液中的硝酸(形成有机相A)，硝酸水溶液的浓度为30-70％，萃取剂与硝酸水溶液的用量比为(重量比)0.8-2∶1，萃取后的水相中仍含有部分硝酸(无机相B)，

(2)用水和组份B将氯化钾配制成饱和溶液(组份C，无机相)，氯化钾与硝酸的用量比为0.8-1.1∶1(摩尔比，纯量)；滤去不溶物杂质，然后用组份C洗涤有机相A，则在无机相中生成固体硝酸钾(主产品)，萃取剂中的硝酸大部分进入无机相参加反应，但该有机相中仍含一定量的硝酸，可用来继续萃取硝酸水溶液中的硝酸而达到反复使用的目的，

(3)将无机相(含固体硝酸钾)与有机相分离，且将无机相降温至0-5℃，硝酸钾继续析出，收率可达65-70％，固液相分离后，硝酸钾固体即为主产品，无机相中含有硝酸根离子、氯离子、氢离子和钾离子，实际为硝酸、盐酸及其钾盐的混合稀溶液(组份D，无机相)，

(4)将氨气(液氨)计量通入组份D中，使混酸及其钾盐溶液生成铵盐和钾盐的混合溶液，将此混合盐溶液加热蒸发，得到氮、钾复合肥，其有效成分含量在38％左右(N-21％，K₂O-17％)，为副产品。