FR2580617A1 - Process for the manufacture of potassium sulphate from potassium chloride by means of an ion exchanger - Google Patents

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Abstract

a. Process for the manufacture of potassium sulphate from potassium chloride by means of ion exchangers. b. Process characterised in that, as a reaction solution, a saturated potassium chloride solution and, after saturation with potassium sulphate, the exchanger for weakly basic anions, laden with sulphate, are brought into intimate contact, in that separation is again carried out, after which the crystals which have formed therein are separated from this solution, and in that the exhausted anion exchanger is recharged with sulphate ions, by bringing it again into intimate contact with a magnesium sulphate solution. c. The invention relates to a process for the manufacture of potassium sulphate from potassium chloride by means of ion exchangers.

Description

"Procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à
partir de chlorure de potassium au moyen d'échangeurs
d'ions"
I1 est bien connu que l'on peut produire du sulfate de potassium et du chlorure de magnésium par double décomposition de chlorure de potassium et de sulfate de magnésium.
"Process for the production of potassium sulphate
from potassium chloride by means of exchangers
of ions "
It is well known that potassium sulfate and magnesium chloride can be produced by double decomposition of potassium chloride and magnesium sulfate.

Si cette double décomposition est effectuée suivant l'art et la manière antérieurs, il faut recourir à d'importantes mesures techniques pour empêcher la formation de sels doubles. If this double decomposition is carried out according to the prior art and manner, important technical measures must be used to prevent the formation of double salts.

D'autre part, on connaît, par le document
DE-OS 3 331 416, un procédé d'après lequel le chlorure de potassium peut être transformé en sulfate de potassium ou de sodium au moyen d'échangeurs d'ions dans des conditions acides. Ce procédé peut être représenté par les équations de réactions suivantes :
Production : 2 KC1 + R2S04 + K2S04 + 2 RC1
Régénération : 2 RCl + CaS04 + R2 S04 + CaC12
CaS04 + 2 KC1+ K2S04 + CaCl2
On obtient ici d'abord une solution du sulfate recherché d'où l'on élimine ensuite le sulfate par addition de chlorure de potassium ou de sodium.Le filtrat séparé des cristaux qui se forment est utilisé pour la régénération de l'échangeur d'anions.
On the other hand, we know from the document
DE-OS 3,331,416, a process by which potassium chloride can be converted to potassium or sodium sulfate by means of ion exchangers under acidic conditions. This process can be represented by the following reaction equations:
Production: 2 KC1 + R2S04 + K2S04 + 2 RC1
Regeneration: 2 RCl + CaS04 + R2 S04 + CaC12
CaS04 + 2 KC1 + K2S04 + CaCl2
A solution of the desired sulphate is obtained here, from which the sulphate is then removed by adding potassium or sodium chloride. The filtrate, separated from the crystals which form, is used for the regeneration of the heat exchanger. anions.

Le point essentiel pour ce procédé est cette notion que la solubilité du sulfate de calcium est plus grande dans une solution de chlorure de calcium que dans l'eau. Par ce moyen, la régénération de l'échangeur d'anions est favorisée d'une façon inattendue. Toutefois, il existe, dans la régénération de l'échangeur d'ions avec la suspension de sulfate de calcium, le risque de voir les cristaux de sulfate de calcium, qui se déposent sur les particules d'échangeur, affecter fortement la régénération de cet échangeur et de ne pouvoir éliminer le sulfate de calcium déposé sur ces particules d'échangeur qu'avec des mesures techniques très importantes. The essential point for this process is this notion that the solubility of calcium sulphate is greater in a solution of calcium chloride than in water. By this means, the regeneration of the anion exchanger is favored unexpectedly. However, there is, in the regeneration of the ion exchanger with the calcium sulphate suspension, the risk of seeing the calcium sulphate crystals, which deposit on the exchanger particles, strongly affect the regeneration of this exchanger and to be able to remove the calcium sulphate deposited on these exchanger particles only with very important technical measures.

I1 se posait, en conséquence, le problème de mettre au point d'autres possibilités pour la production de sulfate de potassium dans lesquelles on ne rencontre pas les défauts du procédé mentionné ci-dessus. There therefore arose the problem of developing other possibilities for the production of potassium sulphate in which the defects of the process mentioned above were not encountered.

Il a été trouvé un procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à partir de chlorure de potassium au moyen d'un échangeur d'anions chargés d'ions sulfate. A process has been found for the manufacture of potassium sulphate from potassium chloride by means of an anion exchanger charged with sulphate ions.

Suivant ce procédé on met en contact intime, comme solution de réaction, une solution saturée de chlorure de potassium et, après saturation avec du sulfate de potassium, avec l'échangeur d'anions faiblement basique, chargé de sulfate, quel'on sépare à nouveau, après quoi
on sépare de cette solution les cristaux qui s'y sont formés, et que l'on recharge l'échangeur d'anions épuisé avec des ions sulfate, en le mettant à nouveau en contact intime avec une solution de sulfate de magnésium.
According to this process, a saturated potassium chloride solution is brought into intimate contact as a reaction solution and, after saturation with potassium sulfate, with the weakly basic anion exchanger, charged with sulfate, which is separated at again after which
the crystals which have formed there are separated from this solution, and the exhausted anion exchanger is recharged with sulphate ions, again placing it in intimate contact with a solution of magnesium sulphate.

Pour l'exécution du procédé de l'invention, il est mis en oeuvre, comme solution réactionnelle, une solution saturée de chlorure de potassium, après y avoir dissous du sulfate de potassium jusqu'à saturation. La teneur de la solution réactionnelle en sulfate de potassium se monte à environ 5 à 10 X, calculé sur le poids du total des sels contenus dans la solution.  For carrying out the process of the invention, a saturated potassium chloride solution is used as reaction solution, after having dissolved potassium sulfate therein until saturation. The potassium sulphate content of the reaction solution amounts to approximately 5 to 10 X, calculated on the weight of the total of the salts contained in the solution.

Cette solution réactionnelle est mise en contact intime avec un échangeur d'anions faiblement basique, chargé de sulfates. Les ions sulfate de l'échangeur seront ici remplacés par des ions chlorure de la solution réactionnelle jusqu'à ce qu'il se soit établi un équilibre entre la solution et l'échangeur en ce qui concerne les ions échangés et que l'échange soit ainsi terminé. Le sulfate de potassium, qui se forme dans ces conditions, cristallise, car la solution réactionnelle indiquée est déjà saturée de sulfate de potassium. This reaction solution is brought into intimate contact with a weakly basic anion exchanger, charged with sulphates. The sulphate ions of the exchanger will be replaced here by chloride ions of the reaction solution until an equilibrium has been established between the solution and the exchanger as regards the ions exchanged and the exchange is thus finished. Potassium sulfate, which forms under these conditions, crystallizes because the indicated reaction solution is already saturated with potassium sulfate.

Quand l'échange est terminé, la solution réactionnelle est séparée de l'échangueur d'anions. I1 y a ici avantage à ce que les particules de l'échangeur d'anions, mis en oeuvre de préférence sous forme de granulés, présente un diamètre plus grand que celui des cristaux de sulfate de potassium formés par l'échange dans la solution réactionnelle. When the exchange is complete, the reaction solution is separated from the anion exchanger. There is an advantage here that the particles of the anion exchanger, preferably used in the form of granules, have a larger diameter than that of the potassium sulphate crystals formed by the exchange in the reaction solution. .

Des essais ont montré que le sulfate de potassium fabriqué suivant l'invention se présente avec une grosseur de particules inférieure à 0,4 mm. I1 suffit alors, pour l'opération de séparation précitée, que le diamètre de particules de l'échangeur d'anions se monte à plus de 0,5 mm. Pour séparer l'échangeur d'anions de la solution réactionnelle, cet échangeur sera retenu par un corps agissant comme tamis, dont la dimension des mailles ou le diamètre des pores se situe à 0,5 mm, pendant que la solution contenant les cristaux de sulfate de potassium, franchira sans être gênée le corps de tamisage, par exemple une toile à filtre d'une largeur de mailles apporpriée. Tests have shown that the potassium sulphate produced according to the invention has a particle size of less than 0.4 mm. It is then sufficient, for the abovementioned separation operation, that the particle diameter of the anion exchanger amounts to more than 0.5 mm. To separate the anion exchanger from the reaction solution, this exchanger will be retained by a body acting as a sieve, whose mesh size or pore diameter is 0.5 mm, while the solution containing the crystals potassium sulphate, will pass unimpeded through the sieve body, for example a filter cloth with a mesh width apporpriée.

Les cristaux de sulfate de potassium sont ensuite séparés de la solution réactionnelle, lavés avec une solution saturée de sulfate de potassium, puis séchés. The potassium sulphate crystals are then separated from the reaction solution, washed with a saturated potassium sulphate solution, then dried.

La solution de lavage séparée peut être remise en oeuvre pour la préparation d'une nouvelle solution réactionnelle, de même que la solution réactionnelle séparée des cristaux de sulfate de potassium, après saturation avec du chlorure de potassium.The separate washing solution can be used again for the preparation of a new reaction solution, as can the reaction solution separated from the potassium sulphate crystals, after saturation with potassium chloride.

Pour l'exécution du procédé de l'invention, il est encore aussi apparu avantageux de maintenir constante la concentration en chlorure de potassium de la solution réactionnelle pendant la réaction d'échange, par addition de chlorure de potassium solide, de préférence en poudre. Il est particulièrement avantageux de mélanger d'abord le chlorure de potassium à ajouter avec une petite quantité de solution réactionnelle, et de l'introduire sous cette forme dans cette solution de réaction. Ces dispositions assurent une élévation de l'utilisation de la capacité de l'échangeur. For carrying out the process of the invention, it has also appeared advantageous to keep the potassium chloride concentration of the reaction solution constant during the exchange reaction, by addition of solid potassium chloride, preferably in powder form. It is particularly advantageous to first mix the potassium chloride to be added with a small amount of reaction solution, and to introduce it in this form into this reaction solution. These provisions ensure an increase in the use of the capacity of the exchanger.

Pour mettre en contact la solution réaction nelle avec l'échangeur < i d'anions chargé de sulfate, faible- ment basique, il s'offre trois possibilités connues. There are three known possibilities for bringing the reaction solution into contact with the weakly basic sulphate-charged anion exchanger <i.

Suivant la première possibilité, l'échangeur peut être mise en oeuvre sous la forme d'un lit bien compacté de préférence dans une colonne à laquelle on fournit la solution réactionnelle par le haut. Le lit d'échangeur sera avantageusement placé sur un plateau avec des ouvertures de passage dont le diamètre est plus petit que la grosseur des particules d'échangeur, mais plus grand que la grosseur des particules des cristaux de sulfate de potassium qui se forment dans la solution réactionnelle. According to the first possibility, the exchanger can be implemented in the form of a well compacted bed, preferably in a column to which the reaction solution is supplied from above. The exchanger bed will advantageously be placed on a tray with passage openings whose diameter is smaller than the size of the exchanger particles, but larger than the particle size of the potassium sulphate crystals which form in the reaction solution.

Par des dispositions appropriées, par exemple en faisant passer de l'air, on doit assurer que l'échangeur et la solution réactionnelle sont bien intimement mélangés.By suitable arrangements, for example by passing air, it must be ensured that the exchanger and the reaction solution are thoroughly mixed.

Il est aussi possible d'envoyer la solution réactionnelle dans le lit d'échangeur sous pression, par le bas et de reprendre cette solution réactionnelle mélangée avec les cristaux de sulfate de potassium à l'extrémité supérieure de l'échangeur. It is also possible to send the reaction solution to the pressure exchanger bed from below and to take up this reaction solution mixed with the potassium sulphate crystals at the upper end of the exchanger.

Avec ces dispositions, il est obtenu que l'échangeur compacté soit mis en turbulence par la pression d'écoulement de la solution réactionnelle, dans cette dernière. With these arrangements, it is obtained that the compacted exchanger is set into turbulence by the flow pressure of the reaction solution in the latter.

D'autre part, il est possible de mélanger l'échangeur en grains avec la solution réactionnelle et de maintenir le mélange dans un mouvement constant, par exemple en agitant ou en secouant. L'échange est terminé au bout de 10 à 20 min, et ce mélange peut être traité de la manière qui a été indiquée plus haut. On the other hand, it is possible to mix the grain exchanger with the reaction solution and to maintain the mixture in a constant movement, for example by shaking or shaking. The exchange is finished after 10 to 20 min, and this mixture can be treated in the manner which has been indicated above.

Il s'est avéré avantageux pour le procédé de l'invention de maintenir le mélangç pendant cet échange, à des températures entre 10 et 400C. It has proved advantageous for the process of the invention to maintain the mixture during this exchange, at temperatures between 10 and 400C.

Avec la réaction d'échange exécutée suivant l'invention, 80 à 95 X de la capacité totale de l'échangeur d'anions sera chargée d'ions chlorure. With the exchange reaction carried out according to the invention, 80 to 95% of the total capacity of the anion exchanger will be charged with chloride ions.

Pour récupérer, dans une large mesure, les ions sulfate qui seraient encore restés dans l'échangeur, il peut être avantageux de mettre en contact l'échangeur, intimement, avant de le régénérer, avec une solution saturée de chlorure de potassium. La solution qui reste ici, après la séparation de l'échangeur, contient, à côté de chlorure de potassium, le sulfate de potassium qui vient de se former. De cette solution, on peut récupérer les deux sels par évaporation et cristallisation fractionnée, d'une façon connue. To recover, to a large extent, the sulfate ions which would still remain in the exchanger, it may be advantageous to bring the exchanger into contact, intimately, before regenerating it, with a saturated solution of potassium chloride. The solution which remains here, after the separation of the exchanger, contains, next to potassium chloride, the potassium sulphate which has just formed. From this solution, the two salts can be recovered by evaporation and fractional crystallization, in a known manner.

Quand la solution réactionnelle est séparée de l'échangeur d'anions, ce dernier est lavé avec de l'eau de la façon bien connue, avant d'être régénéré par un contact intime avec une solution de sulfate de magnésium, c'est-à-dire d'être à nouveau chargé d'ions sulfate. A partir de la solution de régénération que l'on sépare de l'échangeur régénéré, et qui contient du chlorure de magnésium et du sulfate de magnésium, ces sels peuvent être récupérés d'une façon connue par évaporation et cristallisation fractionnée. When the reaction solution is separated from the anion exchanger, the latter is washed with water in the well known manner, before being regenerated by intimate contact with a solution of magnesium sulphate, that is to say that is, to be charged with sulfate ions again. From the regeneration solution which is separated from the regenerated exchanger, and which contains magnesium chloride and magnesium sulphate, these salts can be recovered in a known manner by evaporation and fractional crystallization.

Pour le procédé de l'invention, il est particulièrement avantageux de se servir d'échangeurs d'ions faiblement basiques qui sont constitués de polyacrylate avec des groupes aminés secondaires et tertiaires. For the process of the invention, it is particularly advantageous to use weakly basic ion exchangers which consist of polyacrylate with secondary and tertiary amino groups.

Il s'est, en outre, avéré avantageux d'ajuster au préalable toutes les solutions mises en contact suivant l'invention avec ces échangeurs d'anions faiblement basiques, par addition d'acides, à un pH de 3 à 6. Les solutions qui servent à la production de sulfate de potassium seront avantageusement acidifiées avec de l'acide sulfurique, alors que le pH des solutions utilisées pour la régénération de l'échangeur sera ajusté avec de l'acide chlorydrique. It has also proved advantageous to adjust all the solutions brought into contact according to the invention with these weakly basic anion exchangers beforehand, by adding acids, at a pH of 3 to 6. The solutions which are used for the production of potassium sulphate will advantageously be acidified with sulfuric acid, while the pH of the solutions used for the regeneration of the exchanger will be adjusted with hydrochloric acid.

Le procédé suivant l'invention évite, dans une large mesure, les difficultés et défauts techniques des procédés connus suivant l'état de la technique, et peut être exécuté avec une grande efficacité sans difficultés techniques. The process according to the invention largely avoids the technical difficulties and defects of the processes known from the prior art, and can be carried out with great efficiency without technical difficulties.

Exemple 1:
Opérationd'échange avec la résine Kastel échangeuse d'anions faiblement basique, en polyacrylate, avec dominance de groupes amino secondaires avec 2,2 val/l de capacité totale.
Example 1:
Exchange operation with Kastel weakly basic anion exchange resin, in polyacrylate, with dominance of secondary amino groups with 2.2 val / l of total capacity.

Essai avec un volume de 500 1 de résine dans une colonne échangeuse. Test with a volume of 500 l of resin in an exchange column.

Ajustement à pH3 de toutes les solutions avec HC1 ou H2 S04.  Adjustment to pH3 of all solutions with HC1 or H2 S04.

I. Demi-cycle d'échange de charge de la résine avec des
ions SO4--
Après avoir effectué 4 cycles et ajusté un état fixe, on a obtenu, à la fin du demi-cycle décrit sous II, un lit de résine chargé d'eau qui contenait de faibles quantités de sels de potassium et qui était chargé
à 86 X de sa capacité, d'ions Cl et,
à 14 % de sa capacité, d'ions S04
On amène sur le lit, par le haut, à 250C, successivement les solutions suivantes
-Al 150 1 avec 0,64 val MgCl2/l et
0,06 val MgSO4/l
-A2 698 1 avec 1,40 val MgS04/1
-A3 150 1 avec 0,04 val MgCl2/l et
0,66 val MgS04/1
-A4 150 1 eau
Lors de l'apport des solutions Al à A4, il sort de la colonne, comme éluat
-El 150 1 avec 0,13 val KCl/l
0,01 val K2504/1
0,10 val MgCl2/l et
0,01 val MgSO4/l
-E2 150 1 avec 0,64 val MgCl2/l et
0,06 val MgS04ll
-E3 698 1 avec 1,26 val MgCl2/l et
0,10 val MgSO4/l
-E4 150 1 avec 0,04 val MgCl2/l et
0,66 val MgS04ll
Les éluats El et E3 ont été sortis de l'opé- ration, les éluatés E2 et E4 qui so-nt identiques à Al et
A3 ont été sotckés pour être réutilisés dans le cycle suivant.
I. Half-cycle of charge exchange of the resin with
SO4-- ions
After performing 4 cycles and adjusting a fixed state, there was obtained, at the end of the half-cycle described under II, a resin bed charged with water which contained small amounts of potassium salts and which was charged
at 86 X of its capacity, of Cl ions and,
at 14% of its capacity, of S04 ions
The following solutions are brought to the bed from above at 250 ° C.
-Al 150 1 with 0.64 val MgCl2 / l and
0.06 val MgSO4 / l
-A2 698 1 with 1.40 val MgS04 / 1
-A3 150 1 with 0.04 val MgCl2 / l and
0.66 val MgS04 / 1
-A4 150 1 water
When bringing solutions A1 to A4, it leaves the column, as eluate
-El 150 1 with 0.13 val KCl / l
0.01 val K2504 / 1
0.10 val MgCl2 / l and
0.01 val MgSO4 / l
-E2 150 1 with 0.64 val MgCl2 / l and
0.06 val MgS04ll
-E3 698 1 with 1.26 val MgCl2 / l and
0.10 val MgSO4 / l
-E4 150 1 with 0.04 val MgCl2 / l and
0.66 val MgS04ll
The eluates El and E3 were taken out of the operation, the eluates E2 and E4 which are identical to Al and
A3 were stored for reuse in the next cycle.

La résine était alors chargée
à 94 X de sa capacité avec des ions S04 , et
à 6 X de sa capacité avec des ions Cl II. Demi-cycle d'échange de la récupération de K2SO4
Sur ce lit, rempli d'eau, qui contient maintenant de faibles quantités de sels de magnésium, il est introduit ensuite, les solutions suivantes
-A5 150 1 avec 0,02 val KCl/l et
0,64 val K2S04/1
-A6 150 1 avec 0,06 val KCl/l et
1,24 val K2S04/1
-A7 150 1 avec 4,08 val KCl/l et
0,14 val K2S04/1
I1 est en même temps élué ::
-ES 150 1 avec 0,01 val Mec12/1,
0,08 val MgS04/1,
0,01 val KCl/l et
0,09 val K2S04/1
-E6 150 1 avec 0,02 val KCl/l et
0,64 val K2S04/l
-E7 150 1 avec 0,06 val KCl/1 et
1,24 val K2S04/1 E5 est sorti de l'opération, E6 et-E7 sont stockés pour être réintroduits dans le cycle suivant.
The resin was then loaded
at 94 X of its capacity with S04 ions, and
at 6 X of its capacity with Cl II ions. K2SO4 recovery exchange half-cycle
The following solutions are introduced on this bed, filled with water, which now contains small amounts of magnesium salts.
-A5 150 1 with 0.02 val KCl / l and
0.64 val K2S04 / 1
-A6 150 1 with 0.06 val KCl / l and
1.24 val K2S04 / 1
-A7 150 1 with 4.08 val KCl / l and
0.14 val K2S04 / 1
I1 is at the same time elected:
-ES 150 1 with 0.01 val Mec12 / 1,
0.08 val MgS04 / 1,
0.01 val KCl / l and
0.09 val K2S04 / 1
-E6 150 1 with 0.02 val KCl / l and
0.64 val K2S04 / l
-E7 150 1 with 0.06 val KCl / 1 and
1.24 val K2S04 / 1 E5 is out of the operation, E6 and-E7 are stored to be reintroduced in the next cycle.

Qaund E7 a fini de s'écouler, il est provoqué un brassage énergique de la résine et de la solution
A7 en soufflant de l'air comprimé par les orifices disponibles sur la colonne.
Qaund E7 has finished flowing, it is caused by vigorous mixing of the resin and the solution
A7 by blowing compressed air through the holes available on the column.

Tout en continuant le brassage, il est amené une nouvelle quantité de 828 1 de la solution A7. While continuing the stirring, a new quantity of 828 l of the solution A7 is brought in.

La solution A7, saturée de KC1 et de K2S04, réagit ici avec la résine chargée de S04 avec appauvrissement en KC1, et cristallisation de K2 SO4. La solution qui a réagi et le K2 SO4 formé sont repris continuellement à travers le fond tamiseur de la colonne où les ouvertures de tamisage ne peuvent être franchies par les grains de résine trop gros.The solution A7, saturated with KC1 and with K2SO4, reacts here with the resin loaded with SO4 with depletion of KC1, and crystallization of K2 SO4. The reacted solution and the K2 SO4 formed are taken up continuously through the sieving bottom of the column where the sieving openings cannot be crossed by the too large resin grains.

Le reste dé la solution de réaction avec le
K2S04 cristallisé est chassé de la colonne au moyen de
A8 150 1 avec 2,68 val KCl/l et
0,32 val K2S04/1
A7 a donné ainsi au total, l'éluat
E8 978 1 avec 3,14 val KCl/l et
0,22 val K2S04/1 et une quantité de KSS04 cristallisé de 69,8 kg
On prépare à nouveau la solution A7 par saturation de E8 avec 68,5 kg KC1, qui est mis en oeuvre dans le cycle suivant.
The rest of the reaction solution with the
K2S04 crystallized is removed from the column by means of
A8 150 1 with 2.68 val KCl / l and
0.32 val K2S04 / 1
A7 thus gave in total, the eluate
E8 978 1 with 3.14 val KCl / l and
0.22 val K2S04 / 1 and an amount of crystallized KSS04 of 69.8 kg
Solution A7 is again prepared by saturation of E8 with 68.5 kg KC1, which is used in the following cycle.

En même temps, il précipite encore 6,8 kg de K2SO4, de sorte que la quantité produite se monte au total à
76,6 kg de K2S04
I1 est alors introduit dans la colonne les solutions suivantes
-A9 150 1 avec 1,84 val KCl/l et
0,16 val K2S04/1
-A10 150 1 avec 0,94 vam KCl/l et
0,06 val K2S04/1
-All 150 1 eau
I1 est élué
-E9 150 1 avec 2,68 val KCl/l et
0,32 val K2S04/1
-E10 150 1 avec 1,84 val KCl/l et
0,16 val K2S04/1
-Ell 150 1 avec 0,94 val KCl/l et
0,06 val K2S04/1
Les solutions E9 à Ell sont aussi stockées pour être réutilisées dans le cycle suivant.
At the same time, it still precipitates 6.8 kg of K2SO4, so that the quantity produced amounts to a total of
76.6 kg of K2S04
I1 is then introduced into the column the following solutions
-A9 150 1 with 1.84 val KCl / l and
0.16 val K2S04 / 1
-A10 150 1 with 0.94 vam KCl / l and
0.06 val K2S04 / 1
-All 150 1 water
He is elected
-E9 150 1 with 2.68 val KCl / l and
0.32 val K2S04 / 1
-E10 150 1 with 1.84 val KCl / l and
0.16 val K2S04 / 1
-Ell 150 1 with 0.94 val KCl / l and
0.06 val K2S04 / 1
The solutions E9 to Ell are also stored for reuse in the next cycle.

Après écoulement de la solution E9 - Ell, la résine se trouve dans le même état de charge qu'au commencement du demi-cycle décrit sous 1. After flow of the solution E9 - Ell, the resin is in the same state of charge as at the beginning of the half-cycle described under 1.

Rendement des opérations
S04 : 90,1 X
K : 96,1 %
(les pertes se montent à
S04 0,3 X dans El
7,0 % dans E3
2,6 X dans E5
K 2,3 X dans El
1,6 X dans E5)
Exemple 2
Opération d'échange avec l'échangeur d'anions en résine faiblement basique, à base de polyacrylate avec des groupes amino Duolit secondaires et tertiaires avec une capacité totale de 2,5 val/l
Essai avec un volume de résine de 500 1.
Operating performance
S04: 90.1 X
K: 96.1%
(the losses amount to
S04 0.3 X in El
7.0% in E3
2.6 X in E5
K 2.3 X in El
1.6 X in E5)
Example 2
Exchange operation with the weakly basic resin anion exchanger, based on polyacrylate with secondary and tertiary Duolit amino groups with a total capacity of 2.5 val / l
Test with a resin volume of 500 1.

Ajustement de toutes les solutions à pH4 avec HC1 ou H2S04. Adjustment of all solutions to pH4 with HC1 or H2S04.

I. Demi-cycle d'échange de chargement de la résine avec des ions 504
Après exécution de 6 cycles et réglage d'un état fixe, il est obtenu à la fin du demi-cycle décrit sous II, un lit de résine rempli d'eau, qui contient de faibles quantités de sels de potassium, et qui est chargé à 93 X de sa capacité avec des ions Cl , et à 7 X de sa capacité avec des ions S04
Sur ce lit, il est amené, par le haut, successivement, à 600C les solutions suivantes
-Al 150 1 avec 0,85 val MgC12/1 et
0,12 val MgSO4/l
-A2 150 1 avec 1,58 val MgCl/l et
0,30 val MgS04/1
-A3 900 1 avec 1,45 val MgCl /1 et
1,50 val MgSO4/l
-A4 413 1 avec 3,0 val MgS04/1
-A5 150 1 avec 0,74 val MgCl2/l et
1,35 val MgS04/1
-A6 150 1 avec 0,34 val MgCl2/l et
0,71 val MgSO4/l
-A7 150 1 eau
Quand on fournit les solutions Al à A7, il sort de la colonne, comme éluats
-El 150 1 avec 0,15 val KCl1l
0,01 val K2S04/1
0,12 val MgCl2/l et
0,01 val MgS04/1
-E2 150 1 avec 0,85 val MgC12/1 et
0, 12 val MgSO4/l
-E3 150 1 avec 1,58 val MgCl2/l et
0,30 val MgS04/1
-E4 413 1 avec 2,33 val MgC12/1 et
0,56 val MgSO4/l
-ES 900 1 avec 1,45 val MgCl2/l et
1,50 val MgSO/l
-E6 150 1 avec 0,74 val MgCl2/l et
1,35 val MgSO4/l
-E7 150 1 avec 0,34 val MgCl2/l et
0,71 val MgSO4/l
Les éluats El et E4 sont retirés de l'opé- ration, les éluéts E2, E3 et E5 à E7, qui sont identiques à Al, A2 et A4 à A6 sont stockés pour être réutilisés dans le cycle suivant.
I. Half-cycle of exchange of charge of the resin with 504 ions
After performing 6 cycles and setting a fixed state, at the end of the half-cycle described under II, a resin bed filled with water, which contains small amounts of potassium salts, and which is charged, is obtained. at 93 X of its capacity with Cl ions, and at 7 X of its capacity with S04 ions
On this bed, it is brought, from above, successively, to 600C the following solutions
-Al 150 1 with 0.85 val MgC12 / 1 and
0.12 val MgSO4 / l
-A2 150 1 with 1.58 val MgCl / l and
0.30 val MgS04 / 1
-A3 900 1 with 1.45 val MgCl / 1 and
1.50 val MgSO4 / l
-A4 413 1 with 3.0 val MgS04 / 1
-A5 150 1 with 0.74 val MgCl2 / l and
1.35 val MgS04 / 1
-A6 150 1 with 0.34 val MgCl2 / l and
0.71 val MgSO4 / l
-A7 150 1 water
When solutions Al to A7 are supplied, it leaves the column, as eluates
-El 150 1 with 0.15 val KCl1l
0.01 val K2S04 / 1
0.12 val MgCl2 / l and
0.01 val MgS04 / 1
-E2 150 1 with 0.85 val MgC12 / 1 and
0.12 val MgSO4 / l
-E3 150 1 with 1.58 val MgCl2 / l and
0.30 val MgS04 / 1
-E4 413 1 with 2.33 val MgC12 / 1 and
0.56 val MgSO4 / l
-ES 900 1 with 1.45 val MgCl2 / l and
1.50 val MgSO / l
-E6 150 1 with 0.74 val MgCl2 / l and
1.35 val MgSO4 / l
-E7 150 1 with 0.34 val MgCl2 / l and
0.71 val MgSO4 / l
The eluates El and E4 are removed from the operation, the eluates E2, E3 and E5 to E7, which are identical to Al, A2 and A4 to A6 are stored for reuse in the following cycle.

La résine est maintenant chargée à 85 X de sa capacité avec des ions SO4--, , et à 15 % de sa capacité avec des ions Cl II. Demi-cycle d'échange de production de K2S04
Sur le lit rempli d'eau, qui contient de faibles quantités de sels de magnésium, il est amené alors à 250C, d'abord les- solutions suivantes
-A8 150 1 avec 0,03 val KCl/l et
0,61 val K2S04/l
-A9 150 1 avec 0,08 val KCl/l et
1,17 val K2504/1
-A10 150 1 avec 4,08 val KCl/l et
0,14 val K2S04/1 I1 est ici élué
-E8 150 1 avec 0,04 val MgCl2/l
0,10 val MgSO4/l
< 0,01 val KCl/l et
0,08 val K2S04/1
-E9 150 1 avec 0,03 val KCl/l et
0,61 val K2S04/l
-E10 150 1 avec 0,08 val KCl/l et
1,17 val K2S04/1
E8 est sortie de l'opération, E9 et E10 sont stockés pour une réutilisation dans le cycle suivant.
The resin is now charged at 85 X of its capacity with SO4--, ions, and at 15% of its capacity with Cl II ions. K2S04 production exchange half-cycle
On the bed filled with water, which contains small amounts of magnesium salts, it is then brought to 250C, first the following solutions
-A8 150 1 with 0.03 val KCl / l and
0.61 val K2S04 / l
-A9 150 1 with 0.08 val KCl / l and
1.17 val K2504 / 1
-A10 150 1 with 4.08 val KCl / l and
0.14 val K2S04 / 1 I1 is here eluted
-E8 150 1 with 0.04 val MgCl2 / l
0.10 val MgSO4 / l
<0.01 val KCl / l and
0.08 val K2S04 / 1
-E9 150 1 with 0.03 val KCl / l and
0.61 val K2S04 / l
-E10 150 1 with 0.08 val KCl / l and
1.17 val K2S04 / 1
E8 is output from the operation, E9 and E10 are stored for reuse in the next cycle.

Après que E10 s'est écoulé quantitativement, la résine qui se trouve sous A10 reçoit une nouvelle quantité de 300 1 de la solution A10, dans un récipient à agitateur, dans lequel il est ajouté, en même temps, 75,3 kg de KC1 cristallisé. After E10 has passed quantitatively, the resin which is under A10 receives a new quantity of 300 l of solution A10, in a stirred container, into which is added, at the same time, 75.3 kg of KC1 crystallized.

Dans le récipient à agitateur s'effectue la désorption des ions S04 de la résine, et la cristallisation de K2S04, pendant qu'en raison de la dissolution de KC1, les concentrations en KC1 et en K2S04 de la solution ne se modifient pas. Avant la fin de la réaction, tout le KC1 est passé en solution. In the agitator vessel, the desorption of the SO 4 ions from the resin takes place, and the crystallization of K 2 SO 4 takes place, while, due to the dissolution of KC 1, the KC 1 and K 2 SO 4 concentrations of the solution do not change. Before the end of the reaction, all of the KC1 went into solution.

Le contenu de la cuve à agitateur est envoyé sur un tamis où peuvent passer les fins cristaux de K2S04, mais non les particules plus grossières de résine; Par rinçage avec encore 200 1 de A10, il est assuré une séparation totale du K2S04 et de la résine. I1 est obtenu 84,5 kg de K2S04. Enfin la résine est transférée de nouveau dans la colonne échangeuse, où maintenant, les espaces intermédiaires sont remplis avec 150 1 de solution A10. Cette solution A10 est chassée par la solution de chargement
All 150 1 avec 2,95 val KCl/l et
0,28 val K2S04/1
Toutes les solutions A10 (en éluats au total 800 1, qui avaient la composition de l'A10 primitif, sont stockées pour être réutilisées dans le demi-cycle suivant.
The contents of the agitator tank are sent to a sieve through which the fine K2SO4 crystals can pass, but not the coarser particles of resin; By rinsing with another 200 l of A10, total separation of the K2SO4 and the resin is ensured. I1 is obtained 84.5 kg of K2S04. Finally, the resin is transferred again to the exchange column, where now the intermediate spaces are filled with 150 l of solution A10. This solution A10 is driven out by the loading solution
All 150 1 with 2.95 val KCl / l and
0.28 val K2S04 / 1
All the A10 solutions (in total of 800 l eluates, which had the composition of the primitive A10, are stored for reuse in the following half-cycle.

I1 est alors amené les solutions suivantes
-A12 150 1 avec 2,01 val KCl/l et
0,20 val K2S04/1
-A13 150 1 avec 0,96 val KCl/l et
0,11 val K2S04/1
--A14 150 1 eau
I1 est élué
-E12 150 1 avec 2,95 val KCl/1 et
0,28 val K2S04/1
-E13 150 1 avec 2,01 val KCl/l et
0,20 val K2S04/1
-E14 150 1 avec 0,96 val KCl!l
0,11 val K2S04/1
E12 à E14 sont stockés pour être réutilisés dans le cycle suivant.
I1 is then brought the following solutions
-A12 150 1 with 2.01 val KCl / l and
0.20 val K2S04 / 1
-A13 150 1 with 0.96 val KCl / l and
0.11 val K2S04 / 1
--A14 150 1 water
He is elected
-E12 150 1 with 2.95 val KCl / 1 and
0.28 val K2S04 / 1
-E13 150 1 with 2.01 val KCl / l and
0.20 val K2S04 / 1
-E14 150 1 with 0.96 val KCl! L
0.11 val K2S04 / 1
E12 to E14 are stored to be reused in the next cycle.

Quand la solution E14 s'est écoulée complètement, la résine se trouve à nouveau dans l'état de charge qu'elle présentait au début du demi-cycle décrit sous 1. When the solution E14 has completely drained, the resin is again in the state of charge it exhibited at the start of the half-cycle described in 1.

Rendement des opérations
S04 : 78,7 X : : 96,4 X (pertes
- S04 0,2 X dans El
2,2 X dans E4
18,9 % dans E8
- K+ : 2,4 % dans El
1,2 % dans E8)
Operating performance
S04: 78.7 X:: 96.4 X (losses
- S04 0.2 X in El
2.2 X in E4
18.9% in E8
- K +: 2.4% in El
1.2% in E8)

Claims (6)

REVENDICATIONS 10) procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à partir de chlorure de potassium au moyen d'un échangeur d'anions chargé d'ions sulfate, caractérisé en ce que l'on met en contact intime, comme solutions de réaction, une solution saturée de chlorure de potassium et, après saturation avec du sulfate de potassium, avec l'échangeur d'anions faiblement basique, chargé de sulfate, que lfbnsépare à nouveau, après quoi on sépare de cette solution les cristaux qui s'y sont formés, et que l'on recharge l'échangeur d'anions épuisé avec des ions sulfate, en le mettant à nouveau en contact intime avec une solution de sulfate de magnésium. 10) process for the manufacture of potassium sulphate from potassium chloride by means of an anion exchanger charged with sulphate ions, characterized in that one puts in intimate contact, as reaction solutions, a solution saturated with potassium chloride and, after saturation with potassium sulphate, with the weakly basic anion exchanger, charged with sulphate, which is separated again, after which the crystals which have formed there are separated from this solution, and that the exhausted anion exchanger is recharged with sulfate ions, again bringing it into intimate contact with a solution of magnesium sulfate. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de l'échangeur d'anions ont un diamètre plus grand que celui de cristaux qui se forment dans la solution. 20) Method according to claim 1, characterized in that the particles of the anion exchanger have a larger diameter than that of crystals which form in the solution. 30) Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la concentration en chlorure de potassium de la solution réactionnelle est maintenue constante pendant la réaction d'échange par addition de chlorure de potassium solide. 30) Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the potassium chloride concentration of the reaction solution is kept constant during the exchange reaction by addition of solid potassium chloride. 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'avant de le régénérer, on met en contact intime l'échangeur d'anions avec une solution saturée de chlorure de potassium et, et l'on sépare à nouveau. 40) Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that before regenerating it, the anion exchanger is brought into intimate contact with a saturated solution of potassium chloride and, and separated again. 50) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélange d'échange est maintenu pendant l'opération d'échange à des températures entre 10 et 400C.  50) Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the exchange mixture is maintained during the exchange operation at temperatures between 10 and 400C. 60) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé e, ce que, dans toutes les solutions mises en contact avec l'échangeur d'anions, on ajuste préalablement le pH à une valeur de 3 à 6 par addition d'acide.  60) Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that, in all the solutions brought into contact with the anion exchanger, the pH is adjusted beforehand to a value of 3 to 6 by addition of 'acid.
FR868605514A 1985-04-17 1986-04-17 PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF POTASSIUM SULFATE FROM POTASSIUM CHLORIDE USING ION EXCHANGER Expired - Fee Related FR2580617B1 (en)

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