RU2630493C1 - Method for producing nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid - Google Patents

Method for producing nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid Download PDF

Info

Publication number
RU2630493C1
RU2630493C1 RU2016124461A RU2016124461A RU2630493C1 RU 2630493 C1 RU2630493 C1 RU 2630493C1 RU 2016124461 A RU2016124461 A RU 2016124461A RU 2016124461 A RU2016124461 A RU 2016124461A RU 2630493 C1 RU2630493 C1 RU 2630493C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
potassium
hydrochloric acid
sulfuric acid
potassium chloride
Prior art date
Application number
RU2016124461A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Зотович Пойлов
Вера Александровна Рупчева
Ольга Геннадьевна Шевелева
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2016124461A priority Critical patent/RU2630493C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2630493C1 publication Critical patent/RU2630493C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D5/00Sulfates or sulfites of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D5/02Preparation of sulfates from alkali metal salts and sulfuric acid or bisulfates; Preparation of bisulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05DINORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D1/00Fertilisers containing potassium
    • C05D1/02Manufacture from potassium chloride or sulfate or double or mixed salts thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: method for producing a nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid comprises converting fine potassium chloride and/or cyclone dust of potassium chloride of concentrated sulfuric acid at an elevated temperature to obtain a solution containing potassium hydrogen sulfate, hydrochloric acid, excess of sulfuric acid; separation of hydrochloric acid vapours from solution, condensation of vapors to produce hydrochloric acid, neutralisation of potassium hydrogen sulfate with ammonia, crystallization and separation of precipitate crystals from solution. The fine potassium chloride and/or the cyclonic dust of potassium chloride are dissolved in water before the conversion step, the resulting solution is converted with concentrated sulfuric acid at a ratio H2O/KCl=1.5-2.5, keeping the concentration of sulfuric acid 35-46% in the reaction medium, separating the hydrochloric acid vapours from the solution under the boiling point of the solution and condensing, the resulting solution is cooled with crystallization of potassium hydrogen sulfate, which is separated from solution and neutralized with ammonia water by washing the precipitate in the filtration step, and the resulting filtrate is returned to the conversion step.
EFFECT: invention allows to increase the rate of conversion, to exclude the formation of a by-product - ammonium sulfate.
2 cl, 4 dwg, 4 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения азотно-калийного сульфатного удобрения и соляной кислоты и может использоваться в химической промышленности, в частности в производстве бесхлорных комплексных азотно-калийно-сульфатных минеральных удобрений и соляной кислоты.The invention relates to a technology for producing nitrogen-potassium sulfate fertilizer and hydrochloric acid and can be used in the chemical industry, in particular in the production of chlorine-free complex nitrogen-potassium sulfate mineral fertilizers and hydrochloric acid.

Известен способ получения бесхлорного удобрения - сульфата калия, из хлорида калия и сульфата аммония в водной среде переработкой избыточных растворов на комплексное NPK-удобрение (патент РФ №2144000 от 10.01.2000). Способ предусматривает получение сульфата калия и комплексного удобрения и включает взаимодействие раствора сульфата аммония и суспензии хлорида калия, выделение двойной соли сульфата калия-аммония и ее обработку 5-15% раствором хлорида калия, отделение образовавшегося сульфата калия от маточного раствора, его промывку и возврат маточного раствора на приготовление суспензии хлорида калия, а раствор, полученный после выделения двойной соли, нагревают и в него при интенсивном перемешивании добавляют фосфат аммония в количестве, обеспечивающем соотношение K2O:P2O5 в растворе 1,0:(1,0-3,0), а затем к раствору добавляют тонкодисперсный хлористый калий в количестве, обеспечивающем заданное соотношение K2O:P2O5 в удобрении, полученную суспензию распыляют и сушат. В качестве тонкодисперсного хлористого калия может быть использована циклонная пыль обогатительных калийных фабрик. Способ позволяет одновременно с сульфатом калия получать комплексное NPK-удобрение с заданным соотношением питательных веществ из избыточных растворов производства сульфата калия.A known method of producing a chlorine-free fertilizer - potassium sulfate, from potassium chloride and ammonium sulfate in an aqueous medium by processing excess solutions into a complex NPK fertilizer (RF patent No. 2144000 from 01.10.2000). The method involves the preparation of potassium sulfate and complex fertilizer, and includes the interaction of a solution of ammonium sulfate and a suspension of potassium chloride, the allocation of a double salt of potassium ammonium sulfate and its treatment with a 5-15% solution of potassium chloride, separation of the formed potassium sulfate from the mother liquor, washing and returning the mother liquor solution for the preparation of a suspension of potassium chloride, and the solution obtained after isolation of the double salt is heated and ammonium phosphate is added to it with vigorous stirring in an amount that ensures determining the ratio of K 2 O: P 2 O 5 in a solution of 1.0: (1.0-3.0), and then finely dispersed potassium chloride is added to the solution in an amount providing a predetermined ratio of K 2 O: P 2 O 5 in the fertilizer , the resulting suspension is sprayed and dried. As finely dispersed potassium chloride, cyclone dust of potash dressing plants can be used. The method allows simultaneously with potassium sulfate to obtain complex NPK-fertilizer with a given ratio of nutrients from excess solutions of potassium sulfate production.

Недостатком известного способа является то, что способ исключает получение соляной кислоты, а получаемое NPK-удобрение имеет повышенное содержание хлорид-иона в виде хлорида аммония.The disadvantage of this method is that the method eliminates the production of hydrochloric acid, and the resulting NPK fertilizer has a high content of chloride ion in the form of ammonium chloride.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ получения соляной кислоты и бесхлорных азотно-калийно-сульфатных минеральных удобрений, включающий: взаимодействие серной кислоты с хлоридом калия с получением раствора, содержащего соляную кислоту, кислый сульфат калия (гидросульфат KHSO4), избыток серной кислоты; отделение соляной кислоты от раствора, содержащего соляную кислоту, кислый сульфат калия, избыток серной кислоты; нейтрализацию кислого сульфата калия и избытка серной кислоты путем добавления аммиака к раствору, полученному после отделения соляной кислоты, чтобы получить нейтральную массу; охлаждение нейтральной массы для кристаллизации двойного сульфата калия и аммония и получения нейтральных кристаллов двойного сульфата калия и аммония; отделение нейтральных кристаллов двойного сульфата калия и аммония от раствора (Patent US 20020114759 A1; С01В 7/035, C01B 17/96, C01D 5/02; Process for the production of hydrochloric acid and neutralized sulfates / Jose Cabello-Fuentes; Опубл. 22.08.2002). Данный способ принят в качестве прототипа.The closest to the claimed invention in terms of essential features is a method for producing hydrochloric acid and chlorine-free potassium-sulfate nitrogen fertilizers, including: the interaction of sulfuric acid with potassium chloride to obtain a solution containing hydrochloric acid, potassium acid sulfate (KHSO 4 hydrosulfate), excess sulfuric acid; separation of hydrochloric acid from a solution containing hydrochloric acid, potassium hydrogen sulfate, excess sulfuric acid; neutralization of potassium hydrogen sulfate and excess sulfuric acid by adding ammonia to the solution obtained after separation of hydrochloric acid to obtain a neutral mass; cooling the neutral mass to crystallize the double potassium sulfate and ammonium sulfate and obtain neutral crystals of the double potassium sulfate and ammonium; separation of neutral crystals of potassium and ammonium double sulfate from solution (Patent US 20020114759 A1; C01B 7/035, C01B 17/96, C01D 5/02; Process for the production of hydrochloric acid and neutralized sulfates / Jose Cabello-Fuentes; Publ. 22.08 .2002). This method is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - конверсия мелкодисперсного хлорида калия и/или циклонной пыли хлорида калия концентрированной серной кислотой при повышенной температуре с получением раствора, содержащего гидросульфат калия, соляную кислоту, избыток серной кислоты; отделение паров соляной кислоты от раствора; конденсация паров с получением соляной кислоты; нейтрализация гидросульфата калия аммиаком; кристаллизация и отделение кристаллов осадка от раствора.Signs of the prototype, which coincides with the essential features of the claimed invention, is the conversion of finely dispersed potassium chloride and / or potassium chloride cyclone dust with concentrated sulfuric acid at elevated temperatures to obtain a solution containing potassium hydrogen sulfate, hydrochloric acid, an excess of sulfuric acid; separation of hydrochloric acid vapor from the solution; vapor condensation to produce hydrochloric acid; neutralization of potassium hydrosulfate with ammonia; crystallization and separation of precipitate crystals from solution.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что способ имеет низкую скорость конверсии, высокую энергоемкость, а также неполное использование аммиака, повышенный расход аммиака на нейтрализацию избытка серной кислоты, сопровождающийся образованием побочного продукта - сульфата аммония.The disadvantage of this method, adopted as a prototype, is that the method has a low conversion rate, high energy intensity, as well as the incomplete use of ammonia, increased consumption of ammonia to neutralize excess sulfuric acid, accompanied by the formation of a by-product of ammonium sulfate.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение скорости конверсии, снижение энергоемкости и расхода аммиака на нейтрализацию избытка серной кислоты, исключение образования побочного продукта - сульфата аммония, при получении азотно-калийного сульфатного удобрения и соляной кислоты.The problem to which the claimed invention is directed is to increase the conversion rate, reduce the energy intensity and consumption of ammonia to neutralize the excess sulfuric acid, eliminate the formation of a by-product - ammonium sulfate, upon receipt of potassium nitrate sulfate fertilizer and hydrochloric acid.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе получения азотно-калийного сульфатного удобрения и соляной кислоты, включающем конверсию мелкодисперсного хлорида калия и/или циклонной пыли хлорида калия концентрированной серной кислотой при повышенной температуре с получением раствора, содержащего гидросульфат калия, соляную кислоту, избыток серной кислоты; отделение паров соляной кислоты от раствора, конденсацию паров с получением соляной кислоты, нейтрализацию гидросульфата калия аммиаком, кристаллизацию и отделение кристаллов осадка от раствора, согласно изобретению мелкодисперсный хлорид калия и/или циклонную пыль хлорида калия перед стадией конверсии растворяют в воде с получением раствора, который конвертируют концентрированной серной кислотой при соотношении H2O/КС1=1,5-2,5, поддерживая в реакционной среде концентрацию серной кислоты 35-46%, отделяют пары соляной кислоты от раствора под вакуумом при температуре кипения раствора и конденсируют, образующийся раствор охлаждают с кристаллизацией гидросульфата калия, который отделяют от раствора и нейтрализуют аммиачной водой путем промывки осадка на стадии фильтрации, а полученный фильтрат возвращают на стадию конверсии.The problem was solved due to the fact that in the known method for producing potassium nitrate potassium sulfate fertilizer and hydrochloric acid, which includes the conversion of finely dispersed potassium chloride and / or potassium chloride cyclone dust with concentrated sulfuric acid at elevated temperature to obtain a solution containing potassium hydrogen sulfate, hydrochloric acid excess sulfuric acid; separating hydrochloric acid vapors from a solution, condensing vapors to produce hydrochloric acid, neutralizing potassium hydrogen sulfate with ammonia, crystallizing and separating precipitate crystals from a solution, according to the invention, finely dispersed potassium chloride and / or potassium chloride cyclone dust are dissolved in water before the conversion step to obtain a solution which is converted with concentrated sulfuric acid at a ratio of H 2 O / KC1 = 1.5-2.5, 35-46% while maintaining in the reaction medium concentration of sulfuric acid, hydrochloric acid vapors separated from solution p d vacuo at boiling temperature and the solution was condensed, the resulting solution is cooled to crystallize potassium hydrogensulfate, which was separated from the solution and was neutralized with ammonia water by washing the precipitate on filter stage, and the filtrate is recycled to the conversion step.

Рекомендуется нейтрализацию осадка гидросульфата калия проводить путем противоточной трехступенчатой промывки аммиачной водой.It is recommended that the precipitate of potassium hydrogen sulfate be neutralized by a countercurrent three-stage washing with ammonia water.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от решения по прототипу, - растворяют в воде мелкодисперсный хлорид калия и/или циклонную пыль хлорида калия перед стадией конверсии; конвертируют полученный раствор концентрированной серной кислотой при соотношении H2O/КС1=1,5-2,5, поддерживая в реакционной среде концентрацию серной кислоты 35-46%; отделяют пары соляной кислоты от раствора под вакуумом при температуре кипения раствора и конденсируют; охлаждают образующийся раствор с кристаллизацией гидросульфата калия; отделяют гидросульфат калия от раствора и нейтрализуют аммиачной водой путем промывки осадка на стадии фильтрации, а полученный фильтрат возвращают на стадию конверсии; нейтрализацию осадка гидросульфата калия проводят путем противоточной трехступенчатой промывки аммиачной водой.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the solution of the prototype, - dissolve finely dispersed potassium chloride and / or cyclone dust of potassium chloride in water before the conversion stage; converting the resulting solution with concentrated sulfuric acid at a ratio of H 2 O / KC1 = 1.5-2.5, maintaining a concentration of sulfuric acid in the reaction medium of 35-46%; hydrochloric acid vapors are separated from the solution under vacuum at the boiling point of the solution and condensed; cooling the resulting solution with crystallization of potassium hydrosulfate; potassium hydrosulfate is separated from the solution and neutralized with ammonia water by washing the precipitate at the filtration stage, and the obtained filtrate is returned to the conversion stage; neutralization of the precipitate of potassium hydrosulfate is carried out by countercurrent three-stage washing with ammonia water.

Применение растворения КС1 в воде перед стадией конверсии КС1 концентрированной серной кислотой позволяет поднять температуру реакционной среды за счет теплоты растворения концентрированной серной кислоты в водном растворе КС1 и увеличить скорость процесса, поскольку растворение кристаллического хлорида калия в серной кислоте протекает медленно. Использование теплоты растворения концентрированной серной кислоты позволяет снизить расход тепла на подогрев реакционной смеси, что снижает энергоемкость.The use of dissolution of KC1 in water before the stage of conversion of KC1 with concentrated sulfuric acid allows one to raise the temperature of the reaction medium due to the heat of dissolution of concentrated sulfuric acid in an aqueous solution of KC1 and increase the speed of the process, since the dissolution of crystalline potassium chloride in sulfuric acid proceeds slowly. Using the heat of dissolution of concentrated sulfuric acid can reduce the heat consumption for heating the reaction mixture, which reduces energy intensity.

Нижний предел соотношения H2O/КС1=1,5, при котором проводят растворение мелкодисперсного хлорида калия и/или циклонной пыли хлорида калия в воде, обусловлен растворимостью хлорида калия в воде. При увеличении соотношения H2O/КС1 более 2,5 концентрация реагентов в растворе будет низкой, поэтому процесс будет протекать с низкой скоростью, а также получаемая соляная кислота будет иметь невысокую концентрацию, что затрудняет ее использование. Пределы концентрации серной кислоты 35-46% напрямую зависят от соотношения H2O/КС1 (пример 1, табл. 1). Концентрация серной кислоты в представленном способе (35-46%) ниже, чем в известном (70%).The lower limit of the ratio of H 2 O / KC1 = 1.5, at which the dissolution of finely dispersed potassium chloride and / or cyclone dust of potassium chloride in water is carried out, due to the solubility of potassium chloride in water. If the ratio of H 2 O / KCl increases to more than 2.5, the concentration of reagents in the solution will be low, therefore, the process will proceed at a low rate, and the resulting hydrochloric acid will have a low concentration, which makes it difficult to use. The concentration limits of sulfuric acid 35-46% directly depend on the ratio of H 2 O / KC1 (example 1, table. 1). The concentration of sulfuric acid in the present method (35-46%) is lower than in the known (70%).

Экспериментально установлено, что применение вакуума для отделения паров соляной кислоты эффективно для увеличения выхода хлористого водорода (пример 1, фиг. 1), а также позволяет снизить температуру процесса, так как под вакуумом температура кипения раствора, содержащего гидросульфат калия, соляную кислоту, избыток серной кислоты, ниже, чем при атмосферном давлении.It was experimentally established that the use of vacuum to separate hydrochloric acid vapors is effective for increasing the yield of hydrogen chloride (example 1, Fig. 1), and also allows to lower the process temperature, since under vacuum the boiling point of a solution containing potassium hydrogen sulfate, hydrochloric acid, excess sulfuric acid acid lower than at atmospheric pressure.

По сравнению с прототипом, в котором нейтрализацию суспензии гидросульфата калия аммиаком проводят при повышенных температурах (80-125°С), в заявляемом нами способе нейтрализацию проводят при температуре 20-25°С. Такой режим нейтрализации способствует уменьшению потерь аммиака за счет снижения летучести аммиака.Compared with the prototype, in which the neutralization of a suspension of potassium hydrosulfate with ammonia is carried out at elevated temperatures (80-125 ° C), in our claimed method, the neutralization is carried out at a temperature of 20-25 ° C. This mode of neutralization helps to reduce ammonia losses by reducing the volatility of ammonia.

Проведение предварительной операции отделения гидросульфата калия от маточного раствора, содержащего избыток серной кислоты, и последующая нейтрализация осадка гидросульфата калия позволяют снизить расход аммиака и уменьшить время, требуемые для нейтрализации избытка серной кислоты, а также исключить образование нежелательного продукта - сульфата аммония. При этом маточный раствор для исключения потерь неиспользованной серной кислоты, содержащейся в нем, возвращают на стадию конверсии раствора хлорида калия серной кислотой.The preliminary operation of separating potassium hydrogen sulfate from the mother liquor containing an excess of sulfuric acid, and the subsequent neutralization of the precipitate of potassium hydrogen sulfate, can reduce the consumption of ammonia and reduce the time required to neutralize the excess sulfuric acid, as well as to eliminate the formation of an undesirable product - ammonium sulfate. In this case, the mother liquor to eliminate the loss of unused sulfuric acid contained in it, is returned to the stage of conversion of the potassium chloride solution with sulfuric acid.

Для нейтрализации гидросульфата калия используют промывку осадка путем противоточной трехступенчатой промывки аммиачной водой. Данный способ прост в технологическом исполнении и не требует дополнительных затрат на оборудование. В данном случае одной операции промывки для полной нейтрализации гидросульфата калия недостаточно, поэтому рекомендуется проводить трехступенчатую промывку гидросульфата калия аммиачной водой по противоточной схеме с повторным использованием промывочных растворов.To neutralize potassium hydrosulfate, washing of the precipitate is used by countercurrent three-stage washing with ammonia water. This method is simple in technological design and does not require additional equipment costs. In this case, a single washing operation to completely neutralize potassium hydrosulfate is not enough; therefore, it is recommended to carry out a three-stage washing of potassium hydrosulfate with ammonia water according to a countercurrent scheme with repeated use of washing solutions.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана зависимость выхода хлористого водорода от вакуума и соотношения H2O/КСl.In FIG. 1 shows the dependence of the yield of hydrogen chloride on vacuum and the ratio of H 2 O / KCl.

На фиг. 2 изображена прямоточная схема промывки гидросульфата калия. На схеме показаны 1-3 - вакуум-фильтры.In FIG. 2 shows a direct-flow washing scheme for potassium hydrogen sulfate. The diagram shows 1-3 - vacuum filters.

На фиг. 3 изображена рентгенограмма продукта, полученного при нейтрализации гидросульфата трехступенчатой промывкой раствором аммиака на фильтре.In FIG. Figure 3 shows the X-ray diffraction pattern of the product obtained by neutralizing the hydrosulfate with a three-stage washing with an ammonia solution on the filter.

На фиг. 4 изображена противоточная схема промывки осадка гидросульфата калия. На схеме показаны 1-3 - вакуум-фильтры.In FIG. 4 shows a countercurrent flushing scheme for potassium hydrosulfate sludge. The diagram shows 1-3 - vacuum filters.

Возможность осуществления способа подтверждается следующими примерами.The possibility of implementing the method is confirmed by the following examples.

Пример 1.Example 1

В качестве сырья для получения азотно-калийного удобрения и соляной кислоты использовали циклонную пыль хлорида калия Березниковского калийного рудоуправления №2 ОАО «Уралкалий», содержащую 93,2% KCl; 3,7% NaCl; 0,2% MgCl2⋅H2O; 0,8% CaSO4; 2,1% Н2О. (нерастворимый остаток), и концентрированную серную кислоту (95% H2SO4). Циклонную пыль (ЦП) в количестве 100 г предварительно растворяли в воде в весовых соотношениях H2O/КС1=1,5; 2; 2,5. На стадию конверсии подавали раствор хлорида калия, поддерживая в реакционной среде концентрацию серной кислоты 35-46%. При этом избыток серной кислоты составил 10% от стехиометрического соотношения в реакции:As a raw material for the production of nitrogen-potassium fertilizer and hydrochloric acid, cyclone dust of potassium chloride of the Bereznikovsky potash mine department No. 2 of OJSC Uralkali containing 93.2% KCl was used; 3.7% NaCl; 0.2% MgCl 2 ⋅H 2 O; 0.8% CaSO 4 ; 2.1% H 2 O. (insoluble residue), and concentrated sulfuric acid (95% H 2 SO 4 ). Cyclone dust (CP) in an amount of 100 g was previously dissolved in water in a weight ratio of H 2 O / KC1 = 1.5; 2; 2.5. A solution of potassium chloride was fed to the conversion step, maintaining a sulfuric acid concentration of 35-46% in the reaction medium. In this case, the excess of sulfuric acid amounted to 10% of the stoichiometric ratio in the reaction:

Figure 00000001
Figure 00000001

Конверсию раствора хлорида калия концентрированной серной кислотой вели без дополнительного нагревания реакционной смеси, которая самопроизвольно разогревается до температуры 65°С за счет разбавления серной кислоты. Конверсию осуществляли с рециклом маточного раствора (в количестве 25% к раствору), полученного после стадии кристаллизации гидросульфата калия. Далее проводили процесс отделения паров соляной кислоты под вакуумом с нагревом полученной смеси до температуры кипения при постоянной скорости перемешивания 600 об/мин, обеспечивающей гомогенизацию реакционной смеси.The conversion of the potassium chloride solution with concentrated sulfuric acid was carried out without additional heating of the reaction mixture, which spontaneously warms up to a temperature of 65 ° C due to dilution of sulfuric acid. The conversion was carried out with recycle of the mother liquor (in an amount of 25% of the solution) obtained after the crystallization stage of potassium hydrosulfate. Then, the process of separation of hydrochloric acid vapor under vacuum was carried out with heating the resulting mixture to a boiling point at a constant stirring speed of 600 rpm, which ensures homogenization of the reaction mixture.

Концентрация серной кислоты при конверсии зависит от соотношения H2O/КС1, при котором проводили растворение циклонной пыли хлорида калия. Концентрация серной кислоты в реакционной среде при различном соотношении Н2О/КС1 приведена в таблице 1.The concentration of sulfuric acid in the conversion depends on the ratio of H 2 O / KC1, at which the dissolution of the cyclone dust of potassium chloride was carried out. The concentration of sulfuric acid in the reaction medium at different ratios of H 2 O / KCl is shown in table 1.

Figure 00000002
Figure 00000002

Пары хлористого водорода и воды, выходящие из реактора, собирали и конденсировали путем охлаждения в трубчатом стеклянном холодильнике, охлаждаемом холодной водой. Концентрация получаемой соляной кислоты (в зависимости от соотношения H2O/КС1 и вакуума) составила 20-28%. Получаемую соляную кислоту можно использовать в нефтедобыче. Выбор величин соотношения H2O/КС1 при конверсии и вакуума на стадии отгонки паров соляной кислоты был сделан на основе экспериментальных зависимостей выхода хлористого водорода, которые представлены на фиг. 1.Vapors of hydrogen chloride and water leaving the reactor were collected and condensed by cooling in a tubular glass refrigerator cooled with cold water. The concentration of hydrochloric acid obtained (depending on the ratio of H 2 O / KCl and vacuum) was 20-28%. The resulting hydrochloric acid can be used in oil production. The selection of the H 2 O / KC1 ratio during conversion and vacuum at the stage of distillation of hydrochloric acid vapor was made on the basis of the experimental dependences of the yield of hydrogen chloride, which are presented in FIG. one.

Из зависимостей на фиг. 1 следует, что поддержание соотношения H2O/КС1 в диапазоне 1.5-2.5 при различном вакууме позволяют получить выход хлористого водорода 66-93%. При соотношении H2O/КС1=1,5 увеличивается концентрация веществ в конвертируемом растворе, а следовательно, и скорость процесса конверсии, что приводит к выходу хлористого водорода 78-93%. А при соотношении менее H2O/КС1=1,5, содержание хлорида калия выше точки насыщения раствора по КС1, при этом процесс конверсии хлорида калия серной кислотой будет протекать не в растворе, а на границе раздела твердой и жидкой фаз, скорость процесса также снизится, продукт будет содержать большую долю хлорид-ионов. При соотношении H2O/КС1 более 2,5 процесс конверсии протекает с низкой скоростью и низким выходом хлористого водорода (менее 66%), что неприемлемо для использования в промышленности.From the dependencies in FIG. 1 it follows that maintaining the ratio of H 2 O / KC1 in the range of 1.5-2.5 at different vacuum allows to obtain a yield of hydrogen chloride of 66-93%. At a ratio of H 2 O / KC1 = 1.5, the concentration of substances in the converted solution increases, and, consequently, the rate of the conversion process, which leads to the release of hydrogen chloride 78-93%. And when the ratio is less than H 2 O / KC1 = 1.5, the potassium chloride content is higher than the KS1 saturation point of the solution, while the process of conversion of potassium chloride with sulfuric acid will occur not in the solution, but at the interface between the solid and liquid phases, the process speed will also will decrease, the product will contain a large proportion of chloride ions. When the ratio of H 2 O / KC1 more than 2.5, the conversion process proceeds at a low speed and low yield of hydrogen chloride (less than 66%), which is unacceptable for use in industry.

Как видно на фиг. 1, при более высоком вакууме выход хлористого водорода выше.As seen in FIG. 1, at a higher vacuum, the yield of hydrogen chloride is higher.

После стадии отделения соляной кислоты получали раствор (325 г), содержащий гидросульфат калия (54,4%), серную кислоту (24,7%) и абсорбированный хлороводород (2,1%), из которого затем кристаллизовали гидросульфат калия путем охлаждения раствора до 25°С при постоянной скорости перемешивания 600 об/мин со скоростью охлаждения 1,5°С в минуту. Затем отделяют осадок гидросульфат калия от раствора и нейтрализуют.After the hydrochloric acid separation step, a solution (325 g) containing potassium hydrogen sulfate (54.4%), sulfuric acid (24.7%) and absorbed hydrogen chloride (2.1%) was obtained, from which potassium hydrogen sulfate was then crystallized by cooling the solution to 25 ° C at a constant stirring speed of 600 rpm with a cooling rate of 1.5 ° C per minute. Then, the precipitate of potassium hydrogen sulfate is separated from the solution and neutralized.

Нейтрализацию полученного гидросульфата калия KHSO4 (170 г) проводили путем прямоточной промывки осадка аммиачной водой (с концентрацией аммиака 25%) на вакуум-фильтре при соотношении аммиачная вода/осадок = 3/1. При нейтрализации гидросульфата калия протекает реакция:The neutralization of the obtained potassium hydrogen sulfate KHSO 4 (170 g) was carried out by directly washing the precipitate with ammonia water (with an ammonia concentration of 25%) on a vacuum filter with an ammonia water / precipitate ratio = 3/1. When neutralizing potassium hydrosulfate, the reaction proceeds:

Figure 00000003
Figure 00000003

Содержание серной кислоты в осадке гидросульфата калия до и после промывки осадка представлено в таблице 2.The sulfuric acid content in the precipitate of potassium hydrogen sulfate before and after washing the precipitate is presented in table 2.

Figure 00000004
Figure 00000004

Из данных таблицы 2 видно, что однократная промывка гидросульфата калия аммиачной водой позволяет снизить содержание серной кислоты в продукте до 11,9%. Однократной промывки недостаточно для полной нейтрализации гидросульфата калия. В связи с этим нейтрализацию гидросульфата калия KHSO4 проводили путем его промывки аммиачной водой (с концентрацией аммиака 25%) на вакуум-фильтре в три стадии при соотношении аммиачная вода/осадок = 3/1 по прямоточной схеме, изображенной на фиг. 2.From the data of table 2 it can be seen that a single washing of potassium hydrosulfate with ammonia water can reduce the sulfuric acid content in the product to 11.9%. A single wash is not sufficient to completely neutralize potassium hydrosulfate. In this regard, the neutralization of potassium hydrosulfate KHSO 4 was carried out by washing it with ammonia water (with an ammonia concentration of 25%) on a vacuum filter in three stages with a ratio of ammonia water / precipitate = 3/1 according to the direct-flow diagram shown in FIG. 2.

При прямоточной промывке раствор и гидросульфат калия движутся параллельно. Для промывки использовали раствор с начальной концентрацией аммиака 25%, при соотношении аммиачная вода/осадок = 3/1. При этом промывной раствор из вакуум-фильтра 1, содержащий после однократной промывки 21,3% NH3, подается для промывки гидросульфата на вакуум-фильтре 2, а раствор после второй промывки, содержащий 10,3% NH3, используется для промывки на фильтре 3. После третьей промывки образуется двойной сульфат калия и промывочный раствор, содержащий сульфат аммония и непрореагировавший аммиак в количестве 1,6%, который в дальнейшем можно перерабатывать для кристаллизации двойного сульфата калия и аммония. Содержание серной кислоты в осадке гидросульфата калия до и после промывки осадка представлено в таблице 3.With direct-flow washing, the solution and potassium hydrogen sulfate move in parallel. For washing, a solution was used with an initial concentration of ammonia of 25%, with a ratio of ammonia water / precipitate = 3/1. In this case, the washing solution from the vacuum filter 1, containing after a single washing of 21.3% NH 3 , is supplied for washing the hydrosulfate on the vacuum filter 2, and the solution after the second washing, containing 10.3% NH 3 , is used for washing on the filter 3. After the third washing, potassium double sulfate and a washing solution containing ammonium sulfate and unreacted ammonia in the amount of 1.6% are formed, which can be further processed to crystallize double potassium and ammonium sulfate. The sulfuric acid content in the precipitate of potassium hydrogen sulfate before and after washing the precipitate is presented in table 3.

Figure 00000005
Figure 00000005

Из данных таблицы 3 следует, что трехкратная прямоточная промывка гидросульфата калия аммиачной водой позволяет снизить содержание серной кислоты в осадке до 0,1%.From the data of table 3 it follows that a three-time straight-through washing of potassium hydrosulfate with ammonia water can reduce the sulfuric acid content in the sediment to 0.1%.

Состав полученного продукта при нейтрализации гидросульфата калия трехступенчатой промывкой раствором аммиака на фильтре определяли рентгенофазовым анализом на рентгеновском дифрактометре XRD0-7000. Рентгенограмма приведена на фиг. 3.The composition of the obtained product upon neutralization of potassium hydrosulfate by three-stage washing with an ammonia solution on a filter was determined by X-ray phase analysis on an XRD0-7000 X-ray diffractometer. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. 3.

Рентгенограмма на фиг. 3 подтверждает, что при нейтрализации гидросульфата трехступенчатой промывкой раствором аммиака на фильтре образуется нейтральный продукт, который состоит из двойного сульфата калия и аммония с примесью сульфата калия.The x-ray in FIG. 3 confirms that when the hydrosulfate is neutralized by a three-stage washing with an ammonia solution, a neutral product is formed on the filter, which consists of double potassium and ammonium sulfate mixed with potassium sulfate.

Пример 2.Example 2

Стадии конверсии и получения соляной кислоты проводили согласно примеру 1. Отличие состояло в том, что нейтрализацию гидросульфата калия KHSO4 проводили путем его промывки аммиачной водой (с концентрацией аммиака 25%) на вакуум-фильтре в три стадии при соотношении аммиачная вода/осадок = 3/1 по противоточной схеме, изображенной на фиг. 4. При противоточной промывке раствор аммиака (концентрация NH3 25%) и нейтрализуемый гидросульфат калия движутся навстречу друг другу. При этом гидросульфат калия подается в первый вакуум-фильтр, а аммиачный раствор в третий. Промывочный раствор из третьего растворителя, содержащий 17,4% NH3, переходит во второй. После второй промывки раствор, выходящий из растворителя 2, содержит 12,6% NH3 и подается в растворитель 1 для последующей нейтрализации. Конечный раствор, полученный после трехступенчатой противоточной промывки, содержит 1,7% аммиака. Содержание серной кислоты (%) в осадке гидросульфата калия после операций трехкратной противоточной промывки приведено в таблице 4.The stages of conversion and production of hydrochloric acid were carried out according to example 1. The difference was that the neutralization of potassium hydrosulfate KHSO 4 was carried out by washing it with ammonia water (with an ammonia concentration of 25%) on a vacuum filter in three stages with an ratio of ammonia water / precipitate = 3 / 1 according to the countercurrent circuit shown in FIG. 4. In countercurrent washing, an ammonia solution (NH 3 concentration of 25%) and neutralizable potassium hydrosulfate move towards each other. In this case, potassium hydrosulfate is fed into the first vacuum filter, and the ammonia solution into the third. Wash solution from a third solvent containing 17.4% NH 3 goes into the second. After the second washing, the solution leaving solvent 2 contains 12.6% NH 3 and is supplied to solvent 1 for subsequent neutralization. The final solution obtained after a three-stage countercurrent washing contains 1.7% ammonia. The sulfuric acid content (%) in the precipitate of potassium hydrosulfate after operations three times countercurrent washing is shown in table 4.

Figure 00000006
Figure 00000006

Из данных таблицы 4 следует, что трехкратная противоточная промывка гидросульфата калия аммиачной водой позволяет полностью нейтрализовать серную кислоту в осадке гидросульфата калия с получением нейтрального продукта, который состоит из двойного сульфата калия и аммония, что подтверждено рентгенофазовым методом анализа.From the data in table 4 it follows that a three-time countercurrent washing of potassium hydrosulfate with ammonia water allows to completely neutralize sulfuric acid in the precipitate of potassium hydrosulfate to obtain a neutral product, which consists of double potassium sulfate and ammonium, as confirmed by x-ray phase analysis.

Предложенный способ получения азотно-калийного сульфатного удобрения и соляной кислоты позволяет получать бесхлорное азотно-калийно-сульфатное удобрение и соляную кислоту с концентрацией 20-28%). Получаемую соляную кислоту можно использовать в нефтедобыче. Способ обеспечивает более высокую скорость конверсии, меньшую энергоемкость за счет использования тепла реакции, меньший расход аммиака на нейтрализацию избытка серной кислоты (более полное использование аммиака), исключение образования побочного продукта - сульфата аммония.The proposed method for producing nitrogen-potassium sulfate fertilizer and hydrochloric acid allows to obtain chlorine-free nitrogen-potassium sulfate fertilizer and hydrochloric acid with a concentration of 20-28%). The resulting hydrochloric acid can be used in oil production. The method provides a higher conversion rate, lower energy consumption due to the use of the heat of reaction, lower consumption of ammonia to neutralize the excess sulfuric acid (more complete use of ammonia), eliminating the formation of a by-product of ammonium sulfate.

Claims (2)

1. Способ получения азотно-калийного сульфатного удобрения и соляной кислоты, включающий конверсию мелкодисперсного хлорида калия и/или циклонной пыли хлорида калия концентрированной серной кислотой при повышенной температуре с получением раствора, содержащего гидросульфат калия, соляную кислоту, избыток серной кислоты; отделение паров соляной кислоты от раствора, конденсацию паров с получением соляной кислоты, нейтрализацию гидросульфата калия аммиаком, кристаллизацию и отделение кристаллов осадка от раствора, отличающийся тем, что мелкодисперсный хлорид калия и/или циклонную пыль хлорида калия перед стадией конверсии растворяют в воде, полученный раствор конвертируют концентрированной серной кислотой при соотношении H2O/KCl=1,5-2,5, поддерживая в реакционной среде концентрацию серной кислоты 35-46%, отделяют пары соляной кислоты от раствора под вакуумом при температуре кипения раствора и конденсируют, образующийся раствор охлаждают с кристаллизацией гидросульфата калия, который отделяют от раствора и нейтрализуют аммиачной водой путем промывки осадка на стадии фильтрации, а полученный фильтрат возвращают на стадию конверсии.1. A method of producing nitrogen-potassium sulfate fertilizer and hydrochloric acid, comprising the conversion of finely dispersed potassium chloride and / or cyclone dust of potassium chloride with concentrated sulfuric acid at elevated temperatures to obtain a solution containing potassium hydrogen sulfate, hydrochloric acid, an excess of sulfuric acid; separation of hydrochloric acid vapors from the solution, condensation of vapors to produce hydrochloric acid, neutralization of potassium hydrosulfate with ammonia, crystallization and separation of precipitate crystals from the solution, characterized in that finely dispersed potassium chloride and / or potassium chloride cyclone dust are dissolved in water before the conversion step, the resulting solution is converted with concentrated sulfuric acid at a ratio of H 2 O / KCl = 1,5-2,5, while maintaining in the reaction medium concentration of 35-46% sulfuric acid, hydrochloric acid vapors separated from the solution in vacuo When the boiling temperature of the solution and condensed, the resulting solution is cooled to crystallize potassium hydrogensulfate, which was separated from the solution and was neutralized with ammonia water by washing the precipitate on filter stage, and the filtrate is recycled to the conversion step. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нейтрализацию осадка гидросульфата калия проводят путем противоточной трехступенчатой промывки аммиачной водой.2. The method according to p. 1, characterized in that the neutralization of the precipitate of potassium hydrosulfate is carried out by countercurrent three-stage washing with ammonia water.
RU2016124461A 2016-06-20 2016-06-20 Method for producing nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid RU2630493C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124461A RU2630493C1 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Method for producing nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016124461A RU2630493C1 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Method for producing nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2630493C1 true RU2630493C1 (en) 2017-09-11

Family

ID=59893677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016124461A RU2630493C1 (en) 2016-06-20 2016-06-20 Method for producing nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2630493C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144000C1 (en) * 1998-06-30 2000-01-10 Открытое акционерное общество "Уралкалий" Method of preparing potassium sulfate and complex fertilizer
US20020114759A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-22 Jose Cabello-Fuentes Process for the production of hydrochloric acid and neutralized sulfates
CN103004423A (en) * 2012-12-14 2013-04-03 陈志宏 Supplemental irrigation method for planting chili peppers in sunlight greenhouse
CN103387243A (en) * 2012-05-12 2013-11-13 甘肃麦格理钾肥有限责任公司 Production process for NH4KSO4 by using hydrochloric acid mother liquor method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144000C1 (en) * 1998-06-30 2000-01-10 Открытое акционерное общество "Уралкалий" Method of preparing potassium sulfate and complex fertilizer
US20020114759A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-22 Jose Cabello-Fuentes Process for the production of hydrochloric acid and neutralized sulfates
CN103387243A (en) * 2012-05-12 2013-11-13 甘肃麦格理钾肥有限责任公司 Production process for NH4KSO4 by using hydrochloric acid mother liquor method
CN103004423A (en) * 2012-12-14 2013-04-03 陈志宏 Supplemental irrigation method for planting chili peppers in sunlight greenhouse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6770676B2 (en) Lithium recovery method
WO2015158157A1 (en) Method for cyclically preparing taurine from hydroxyethyl sulfonic acid alkali metal salt and vinyl sulfonic acid alkali metal salt
CN103524151A (en) Method for preparing nitric phosphate-potassium fertilizer by decomposing phosphorite by nitric acid with co-production of phosphoric acid and calcium carbonate
US1856187A (en) Process of producing calcium nitrate and ammonium salts from phosphate rock and like phosphate material
CN101186318B (en) Method for preparing sodium nitrate by using nitric acid to decompose phosphorus ore byproduct calcium nitrate
US8388916B2 (en) Process for production of commercial quality potassium nitrate from polyhalite
CN105000539B (en) A kind of method with Wet-process Phosphoric Acid Production potassium dihydrogen phosphate and ammonium potassium dihydrogen phosphate
CN104557517B (en) A kind of useless sodium citrate mother liquor comprehensive processing technique
US10773968B2 (en) Method for producing potassium sulfate from potassium chloride and sulfuric acid
RU2630493C1 (en) Method for producing nitrogen-potassium sulfate fertiliser and hydrochloric acid
TWI535662B (en) Method for recovering dihydrate gypsum from ammonium sulfate
US8409542B2 (en) Method and system for the production of potassium sulfate from potassium chloride
US4610853A (en) Process for producing purified monoammonium phosphate from wet process phosphoric acid
RU2610076C1 (en) Method of extracting sodium sulphate and metal nitrates
US8871170B2 (en) Polyhalite IMI process for KNO3 production
US4610862A (en) Process for producing purified diammonium phosphate from wet process phosphoric acid
US1366302A (en) Process of making ammonium sulfate
USRE29458E (en) Potassium phosphate manufacture
US3726660A (en) Nitrophosphate fertilizer production
RU2792574C1 (en) Method for obtaining barium formate
CN106587113A (en) Method for preparing potassium sulfate from phosphogypsum
Bonan et al. Polyhalite IMI process for KNO 3 production
KR20230174165A (en) Method, product and system for cogenerating ferric phosphate through nitrophosphate fertilizer device
US3246948A (en) Process for producing citrate soluble calcium phosphate
JPS60231407A (en) Manufacture of purified monoammonium phosphate from wet process phosphoric acid