CN1214980C - 一种联产纯碱、硫酸钾和氯化铵的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种联产纯碱、硫酸钾和氯化铵的新方法，在硫酸钾反应器中芒硝和氯化钾发生复分解反应，生成硫酸钾和氯化钠，经稠厚，分离出硫酸钾结晶送往洗涤槽洗涤，分离出硫酸钾产品；将母液I在碳化塔或碳酸氢铵溶液中起复分解反应，生成的碳酸氢钠悬浮液经稠厚、分离、煅烧成产品碳酸钠；母液II经冷析、盐析、稠厚分离得氯化铵产品，母液III送往硫酸钾反应器用于循环制取硫酸钾。本发明生产的三种产品质量稳定，产品纯度高，经济效益好，反应条件温和，操作易控制，腐蚀小，无三废污染，做到清洁生产。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种利用碳化氨水、芒硝和氯化钾为原料，联产纯碱、硫酸钾和氯化铵的技术方法。
二、背景技术
硫酸钾为农用无氯钾肥，忌氯喜钾作物需施用硫酸钾肥料，喜钾作物是我国农业调整产品结构的主要品种，因此，增加农业无氯钾肥的用量是调整农业产品结构，提高经济效益的有效途径之一。
目前，国内、国际生产硫酸钾的方法主要有曼海姆法、传统复分解法、缔置法等。真正实现规模生产的只有曼海姆法，曼海姆法生产工艺成熟，产品质量稳定，主要缺点是因其要用到浓硫酸和氯化钾在曼海姆炉内高温反应，产品为氯化氢和硫酸钾。由于原料和产品中都有强酸，且是高温，故设备腐蚀严重。因此其一次性投资很高，而且环境污染严重，传统复分解法主要是产品质量不稳定，缔置法主要是生产成本高，因此都没有形成规模化生产。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种质量稳定，产品纯度高，经济效益好，反应条件温和，操作易控制，腐蚀小的联产纯碱、硫酸钾和氯化铵的新方法。
本发明的技术方案为：①在硫酸钾反应器中分别为溶剂重量的30％、8％的芒硝和氯化钾在50～70℃温度下发生复分解反应，生成硫酸钾和氯化钠，经稠厚、分离出的硫酸钾结晶送往洗涤槽；
②经①步骤分离出硫酸钾结晶后残余的液体为半母液I，将其送往硫酸钾氨析结晶器，在吸氨器的作用下提高其氨浓度到160～180滴度，使硫酸钾再次析出结晶，经稠厚后的悬浮液送往硫酸钾分离机进行分离，分离出的硫酸钾结晶也送往洗涤槽，用与硫酸钾结晶晶体体积比为1∶1.7的160～180滴度氨水洗涤硫酸钾晶体，获得硫酸钾产品，且洗涤硫酸钾晶体所获得的洗涤母液的2/3在洗涤循环中使用，所获得的洗涤母液的1/3与上述由为半母液I分离出硫酸钾晶后残余的液体合并成为母液I；
③母液I在碳化塔或碳酸氢铵溶液中起复分解反应，生成的碳酸氢钠悬浮液经稠厚、分离、煅烧成产品碳酸钠；其中当在碳化塔中起复分解反应时的操作步骤为，向母液I中通入二氧化碳气体，并且使氨水碳化度控制在50～60％，在30～50℃的条件下，制成碳酸氢钠悬浮液；其中当在碳酸氢铵溶液中起复分解反应时的操作步骤为，需将母液I中的氨浓度通过蒸氨将降到80～90滴度，然后加入碳酸氢铵进行反应，其中，蒸发出的气氨送往硫酸钾氨析结晶器的吸氨器；
④母液I反应并分离出碳酸氢钠后形成母液II，将其冷析，然后加入为溶剂重量的20％的氯化钾盐析，稠厚分离得氯化铵产品，母液II分离出氯化铵后形成母液III，将其送往硫酸钾反应器用于循环制取硫酸钾。
本发明生产的三种产品质量稳定，产品纯度高，经济效益好，反应条件温和，操作易控制，腐蚀小，无三废污染，做到清洁生产。
四、附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明另一实施方式的工艺流程图。
五、具体实施方式
下面根据说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
从图1可知，本发明可分以下几个过程说明：
1、硫酸钾制造过程：
将分离了氯化铵结晶后的母液III送到硫酸钾反应器后，向其中加入用母液III溶解的芒硝和氯化钾溶液，加入量分别为溶剂量的30％和8％重量百分浓度。在反应器内，将温度控制在50～70℃，取出悬浮液送往硫酸钾稠厚器1稠厚后，送往硫酸钾一次离心分离机1，分离出的结晶送往洗涤槽。由硫酸钾稠厚器1和分离机1分离所得的混合液为半母液I，其送往硫酸钾氨析结晶器，并在吸氨器的作用下提高半母液I的氨浓度到160～180滴度，硫酸钾溶解度变小，溶液中硫酸钾进一步析出结晶，析出后的结晶悬浮液经稠厚器稠厚后送往离心分离机2，分离出的结晶也送往洗涤槽。在洗涤槽内加入160～180滴度的浓氨水，其量按每立方米结晶加浓氨水1.7M3，搅拌后送往离心机二次分离，分离后为合格硫酸钾产品，二次分离后的洗涤液的2/3内部循环使用，所获得的洗涤母液的1/3与上述由为半母液I分离出硫酸钾晶后残余的液体合并成为母液I，送往碳化塔。
2、纯碱制造过程：
在碳化塔内将分离了硫酸钾的母液I中通入二氧化碳气体，使氨水碳化度控制在50～60％，在30～50℃条件下，制成碳酸氢钠悬浮液，此悬浮液经稠厚器，送往碳酸氢钠离心机，分离出碳酸氢钠结晶送去煅烧加工即得纯碱碳酸钠产品，碳酸氢钠稠厚器溢流液与碳酸氢钠离心机分离的所得液体汇合成为母液II，然后与分离了氯化铵的母液III进行热交换，被降温后送至氯化铵冷析器。
3、氯化铵生产过程：
在氨化铵冷析结晶器中的母液II，通过外冷器与冷载体卤水进行热交换，在5～10℃条件下，析出部分氯化铵结晶，冷析结晶器溢流液半母液III流入盐析结晶器，在其中加入用半母液III溶解的氯化钾溶液，加入为溶剂20％重量百分浓度的量，再析出部分氯化铵结晶。由冷析及盐析结晶器取出的氯化铵悬浮液经稠厚器稠厚，送往氯化铵离心机，分离出氯化铵产品，盐析结晶器溢流液与离心机母液(统称母液III)与母液II热交换后送往硫酸钾反应器，进入下一个循环。
4、从图2中虚线框可知，本发明的另一种实施方式碳酸氢铵法与第一种方式氨水碳化法有如下不同：
(1)制造碳酸氢钠过程中，氨水碳化法是在碳化塔内，母液I中的氨与二氧化碳反应，生成碳酸氢铵，碳酸氢铵与氯化钠反应，生成碳酸氢钠；而碳酸氢铵溶液法是向母液I中加碳酸氢铵，碳酸氢铵与氯化钠反应生成碳酸氢钠。
(2)对硫酸钾氨析后，母液中的游离氨利用有些不同。硫酸钾氨析用的氨浓度为160～180滴度，在碳化氨水中，硫酸钾氨析后接着是氨水碳化，碳化氨水要消耗游离氨80～90滴度(碳化度50～60％)，剩下氨80～90滴度正好是氯化铵结晶所定条件，因此，用不着要将氨析后的母液中的氨蒸出来。而碳酸氢铵法是向母液中直接加碳酸氢铵，不用二氧化碳碳化氨水，因此，不消耗母液中游离氨。而160～180滴度的氨在母液中，因浓度太高而影响后续工序中氯化铵结晶纯度和硫酸钾结晶速度。因此，在硫酸钾氨析后，要将母液I中的氨浓度用蒸氨的方法，降到80～90滴度，而蒸发出的气氨送往硫酸钾氨析结晶器的吸氨器，用来提高其浓度。80～90滴度的氨在这里形成了一个封闭循环。
Claims (1)
1、一种联产纯碱、硫酸钾和氯化铵的方法，其特征在于：
①在硫酸钾反应器中分别为溶剂重量的30％、8％的芒硝和氯化钾在50～70℃温度下发生复分解反应，生成硫酸钾和氯化钠，经稠厚、分离出的硫酸钾结晶送往洗涤槽；
②经①步骤分离出硫酸钾结晶后残余的液体为半母液I，将其送往硫酸钾氨析结晶器，在吸氨器的作用下提高其氨浓度到160～180滴度，使硫酸钾再次析出结晶，经稠厚后的悬浮液送往硫酸钾分离机进行分离，分离出的硫酸钾结晶也送往洗涤槽，用与硫酸钾结晶晶体体积比为1∶1.7的160～180滴度氨水洗涤硫酸钾晶体，获得硫酸钾产品，且洗涤硫酸钾晶体所获得的洗涤母液的2/3在洗涤循环中使用，所获得的洗涤母液的1/3与上述由为半母液1分离出硫酸钾结晶后残余的液体合并成为母液I；
③母液I在碳化塔或碳酸氢铵溶液中起复分解反应，生成的碳酸氢钠悬浮液经稠厚、分离、煅烧成产品碳酸钠；其中当在碳化塔中起复分解反应时的操作步骤为，向母液I中通入二氧化碳气体，并且使氨水碳化度控制在50～60％，在30～50℃的条件下，制成碳酸氢钠悬浮液；其中当在碳酸氢铵溶液中起复分解反应时的操作步骤为，需将母液I中的氨浓度通过蒸氨将降到80～90滴度，然后加入碳酸氢铵进行反应，其中，蒸发出的气氨送往硫酸钾氨析结晶器的吸氨器；
④母液I反应并分离出碳酸氢钠后形成母液II，将其冷析，然后加入为溶剂重量的20％的氯化钾盐析，稠厚分离得氯化铵产品，母液II分离出氯化铵后形成母液III，将其送往硫酸钾反应器用于循环制取硫酸钾。
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