RU2705953C1 - Способ получения нитрата калия - Google Patents
Способ получения нитрата калия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705953C1 RU2705953C1 RU2019112377A RU2019112377A RU2705953C1 RU 2705953 C1 RU2705953 C1 RU 2705953C1 RU 2019112377 A RU2019112377 A RU 2019112377A RU 2019112377 A RU2019112377 A RU 2019112377A RU 2705953 C1 RU2705953 C1 RU 2705953C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- potassium
- nitrate
- chloride
- sodium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/0018—Evaporation of components of the mixture to be separated
- B01D9/0031—Evaporation of components of the mixture to be separated by heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/02—Crystallisation from solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/50—Nitrous acid; Salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D9/00—Nitrates of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D9/08—Preparation by double decomposition
- C01D9/14—Preparation by double decomposition of salts of potassium with sodium nitrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C5/00—Fertilisers containing other nitrates
- C05C5/02—Fertilisers containing other nitrates containing sodium or potassium nitrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии получения минеральных солей и удобрений и может быть использовано для получения нитрата калия. Способ получения нитрата калия включает конверсию раствора смеси нитрата натрия с хлоридом калия, при которой в раствор исходной смеси вводят при нагревании нитрат натрия. Полученную смесь охлаждают для кристаллизации нитрата калия и отделяют его от оборотного раствора. После отделения нитрата калия в раствор добавляют хлорид калия или смесь хлоридов калия и натрия. Раствор упаривают до образования кристаллов хлорида натрия и отделяют его от оборотного раствора. Оборотный раствор, имеющий мольное соотношение ионов Cl-:NO3 -, равное соответственно (10-40):(60-90), направляют для приготовления исходной смеси. Способ позволяет получать нитрат калия с минимальным содержанием примесей хлоридов. Массовая доля хлорид-иона в готовом продукте – кристаллах нитрата калия составляет 0,1-0,36 %. 1 ил., 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения минеральных солей и удобрений и может быть использовано для получения нитрата калия.
Нитрат калия находит широкое применение во многих отраслях промышленности. Он является бесхлорным, безбалластным комплексным удобрением, содержащим азот и калий в эквивалентном соотношении. Однако применение его в сельском хозяйстве ограничено высокой ценой.
Известен способ получения нитрата калия путем конверсионного обмена между нитратом натрия и хлоридом калия (Справочник азотчика. М.: Химия, 1987, с. 207-210) по уравнению: KCl+NaNO3=NaCl+KNO3.
По этому способу готовят раствор KCl и NaNO3, который смешивают с маточным раствором 1-й ступени кристаллизации для достижения необходимого соотношения К/NO3 (примерно 0,75) упаривают с образованием кристаллов хлорида натрия NaCl. Маточный раствор после отделения кристаллов NaCl смешивают с маточным раствором 2-й ступени кристаллизации и направляют на 1-ю ступень кристаллизации. Раствор охлаждается с образованием кристаллов нитрата калия KNO3. Кристаллы нитрата калия растворяют, смешивают с маточным раствором 2-й ступени кристаллизации, раствор упаривают и охлаждают. Суспензию сгущают, кристаллы KNO3 отделяют от маточника и промывают. Маточник подают на рециркуляцию и 1-ю ступень кристаллизации.
Недостатком известного способа является необходимость проведения перекристаллизации и промывки кристаллов нитрата калия для обеспечения чистоты полученного продукта.
Известен способ получения нитрата калия вакуумной кристаллизацией путем взаимодействия нитрата натрия и хлорида калия, в котором в маточный раствор добавляют нитрат натрия и хлорид калия в соответствии с молярным соотношением К+:NO3 -=1:1,0-1,2; и осуществляют конверсию при температуре 75-90°С. Суспензию осаждают до содержания твердого вещества 30-45%, кристаллизованную при высокой температуре соль - хлорид натрия - отделяют центрифугированием, а очищенный раствор после фильтрации поступает в вакуумный кристаллизатор. Хлорид натрия промывают. Промывочную жидкость непосредственно направляют в вакуумный кристаллизатор. Температура в вакуумном кристаллизаторе поддерживается на уровне 25-40°С, и кристаллы нитрата калия выпадают в осадок. Суспензия после вакуумной кристаллизации вводится в центрифугу для центробежного разделения и получения первичного продукта - нитрата калия. Первичный продукт нитрата калия промывают и сушат. Полученный маточный раствор направляют для участия в последующей реакции конверсии (патент CN 101143731, C01D 9/14, 26.08.2009) - прототип.
Способ позволяет уменьшить количество циркулирующей воды и снизить энергопотребление, но не позволяет получить продукт без загрязнения его сопутствующими хлористыми солями.
Недостатками реализованных в промышленности процессов являются также использование для получения технического нитрата натрия и галургического 98%-го хлорида калия, которые первоначально получаются из растворов и путем дорогостоящих переделов (выпарки, растворения, кристаллизации и сушки), доводятся до товарных твердых материалов. После этого на стадию кристаллизации нитрата калия вновь вводится дополнительное количество воды, которое упаривается на стадии кристаллизации хлорида натрия.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение нитрата калия с минимальным содержанием примесей хлоридов.
Технический результат достигается тем, что в способе получения нитрата калия, включающем конверсию раствора смеси нитрата натрия с хлоридом калия, при которой раствор исходной смеси нагревают, полученную смесь охлаждают для кристаллизации нитрата калия и отделяют его от оборотного раствора, который упаривают до образования кристаллов хлорида натрия и отделяют его от оборотного раствора, а последний направляют для приготовления исходной смеси, в соответствии с изобретением для приготовления исходной смеси в оборотный раствор, который имеет мольное соотношение ионов Cl-:NO3 -, равное соответственно (10-40):(60-90), вводят нитрат натрия, а после отделения нитрата калия в раствор добавляют хлорид калия или смесь нитратов калия и натрия.
Раздельное введение в технологический цикл нитрата натрия и хлорида калия позволит проводить кристаллизацию нитрата калия из раствора с более низким содержанием хлоридов. В результате снижается степень загрязнения продукта хлоридами без дополнительных операций перекристаллизации и промывки продукта. Мольное соотношение ионов Cl-:NO3 - в оборотном растворе для приготовления исходного раствора составляет соответственно (10-40):(60-90) в зависимости от требований потребителя к содержанию хлоридов в нитрате калия. Мольное отношение К+:Na+ определяется при этом по изотермам растворимости в системе KCl-NaNO3-NaCl-KNO3-Н2О при соответствующей температуре, а содержание воды в системе - по водной проекции диаграммы. Массовая доля хлорид-иона в готовом продукте - кристаллах нитрата калия составляет 0,1-0,36%.
При использовании нитрата натрия в виде раствора ликвидируется энергоемкая стадия выпарки и сушки исходного раствора нитрата натрия и повторная выпарка дополнительного количества воды на стадии кристаллизации хлорида натрия.
Дополнительным резервом снижения затрат является использование смеси хлоридов калия и натрия в любом соотношении или смеси хлоридов калия и натрия и воды (рассол) в качестве калийного компонента. Тем самым расширяется ассортимент используемого калийного сырья, включая жидкие отходы калийных производств.
На фиг. 1 изображены технологические процессы получения нитрата калия и хлорида натрия с раздельной подачей нитратных и хлоридных реагентов (1а - с использованием твердых нитрата натрия, хлорида калия и смеси хлорида калия с хлоридом натрия, 1б - с использованием раствора нитрата натрия и твердых хлорида калия и смеси хлорида калия с хлоридом натрия). В таблице приведены составы растворов на отдельных стадиях технологического процесса.
При использовании твердых материалов:
а) к раствору Е//100 предварительно добавляют расчетное количество нитрата натрия NaNO3 и воды по линии Е//100 - 3 и смесь нагревается,
б) смесь охлаждают и отделяют кристаллы нитрата калия KNO3 (процесс кристаллизации изображается на диаграмме линией 3-1)
в) к раствору 1 добавляют хлорид калия или смесь хлоридов калия и натрия до состава 2,
г) раствор 2 упаривают до состава 21 и из него кристаллизуют NaCl по линии 21- Е//100.
Далее раствор Е//100 направляют в начало цикла, где он смешивается с нитратом натрия.
Возможна предварительная упарка раствора 1 и последующее смешение его с калийной составляющей. В этом случае водный баланс процесса остается неизменным.
В случае использования раствора NaNO3 схема технологического цикла выглядит следующим образом.
а) к раствору Е//100 добавляют раствор нитрата натрия NaNO3 (точка 6) до достижения состава 3. Концентрация раствора в точке 6 подбирается таким образом, чтобы фигуративная точка состава смеси переместилась в точку 3 (в данном случае предусматривается введение в систему раствора нитрата натрия, содержащего 450 молей воды на 1 моль NaNO3),
б) раствор 3 охлаждают до 25°С и из него кристаллизуется и отделяется нитрат калия KNO3 до точки 1,
в) раствор 1 выпаривается и к нему добавляется хлорид калия KCl или смесь хлоридов калия и натрия до состава 2, из которого кристаллизуют NaCl до точки Е//100 и далее цикл повторяется.
Расходные нормы по сырью несколько выше стехиометрических из-за технологических потерь.
Примеры конкретного осуществления способа.
Пример 1.
Для проведения первого опыта готовится 3340 г оборотного раствора с мольным соотношением Cl-:NO3 -=20:80, К+:Na+=63:37. Раствор нитрата натрия, полученный нейтрализацией карбоната или гидрокарбоната натрия азотной кислотой и содержащий 841 г нитрата натрия и 885 г воды, смешивается с 3340 г оборотного раствора при 100°С и охлаждается до 25°С. При этом кристаллизуется 1000 г нитрата калия. Кристаллы отделяются на центрифуге, а к образовавшемуся маточному раствору добавляется 738 г хлорида калия. Смесь нагревается и из нее упаривается при 100°С 885 г воды. Происходит кристаллизация хлорида натрия массой 579 г. Кристаллы отделяют на центрифуге, избегая охлаждения, а маточный - оборотный раствор возвращается в начало процесса для смешения с раствором нитрата натрия.
При содержании в отфильтрованных на центрифуге кристаллах нитрата калия 4% пропитывающего маточного раствора, массовая доля хлорид-иона не превышает 0,2% (в известных способах при совместной подаче реагентов около 0,5%), что соответствует марке нитрата калия СХ (сельскохозяйственный).
Пример 2.
Для проведения первого опыта готовится 5038 г оборотного раствора с мольным соотношением Cl-:NO3 -=40:60, К+:Na+=59,2:40,8. Оборотный раствор массой 5038 г смешивается с твердым нитратом натрия массой 841 г и 396 г воды. Смесь нагревается 100°С до полного растворения солей, а потом охлаждается до 25°С. При этом кристаллизуется 1000 г нитрата калия. Кристаллы отделяются на центрифуге, а к образовавшемуся маточному раствору добавляется смесь, состоящая из 738 г хлорида калия и 578 г хлорида натрия. Смесь нагревается и из нее упаривается при 100°С 396 г воды. Происходит кристаллизация хлорида натрия массой 1157 г. Кристаллы отделяют на центрифуге, избегая охлаждения, а маточный - оборотный раствор возвращается в начало процесса для смешения с нитратом натрия и водой.
При содержании в отфильтрованных на центрифуге кристаллах нитрата калия 4% пропитывающего маточного раствора, массовая доля хлорид-иона составляет около 0,36%. Продукт с таким содержанием хлоридов может быть промыт небольшим количеством воды для доведения требований по хлор-иону до нормы для марки нитрата калия «СХ».
Пример 3.
Для проведения первого опыта готовится 4737 г оборотного раствора с мольным соотношением Cl-:NO3 -=10:90, К+:Na+=51,5:48,5. Оборотный раствор смешивается с твердым нитратом натрия массой 841 г и 1517 г воды. Смесь нагревается 100°С до полного растворения солей, а потом охлаждается до 25°С. При этом кристаллизуется 1000 г нитрата калия. Кристаллы отделяются на центрифуге, а к образовавшемуся маточному раствору добавляется 3689 г рассола, содержащего 738 г хлорида калия (массовая доля 20%) и 627 г хлорида натрия (массовая доля 17%). Смесь нагревается и из нее упаривается при 100°С 3841 г воды. Происходит кристаллизация хлорида натрия массой 1206 г. Кристаллы отделяют на центрифуге, избегая охлаждения, а маточный - оборотный раствор возвращается в начало процесса для смешения с раствором нитрата натрия.
При содержании в отфильтрованных на центрифуге кристаллах нитрата калия 4% пропитывающего маточного раствора, массовая доля хлорид-иона не превышает 0,1%, что вдвое ниже требуемой нормы к хлоридам для марки нитрата калия СХ (сельскохозяйственный).
Claims (1)
- Способ получения нитрата калия, включающий конверсию раствора смеси нитрата натрия с хлоридом калия, при которой раствор исходной смеси нагревают, полученную смесь охлаждают для кристаллизации нитрата калия и отделяют его от оборотного раствора, который упаривают до образования кристаллов хлорида натрия и отделяют его от оборотного раствора, а последний направляют для приготовления исходной смеси, отличающийся тем, что для приготовления исходной смеси в оборотный раствор, который имеет мольное соотношение ионов Cl-:NO3 -, равное соответственно (10-40):(60-90), вводят нитрат натрия, а после отделения нитрата калия в раствор добавляют хлорид калия или смесь хлоридов калия и натрия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019112377A RU2705953C1 (ru) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Способ получения нитрата калия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019112377A RU2705953C1 (ru) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Способ получения нитрата калия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705953C1 true RU2705953C1 (ru) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019112377A RU2705953C1 (ru) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | Способ получения нитрата калия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705953C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110963511A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-04-07 | 新疆硝石钾肥有限公司 | 用硝酸钠高温母液生产光玻级硝酸钾的系统及方法 |
CN114249339A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-03-29 | 上海蓝滨石化设备有限责任公司 | 一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1393791A1 (ru) * | 1986-05-05 | 1988-05-07 | Рубежанский филиал Ворошиловградского машиностроительного института | Способ получени нитрата кали и хлорида аммони |
CN101143731A (zh) * | 2007-09-05 | 2008-03-19 | 化工部长沙设计研究院 | 用硝酸钠转化氯化钾生产硝酸钾的真空结晶生产工艺 |
CN101177287A (zh) * | 2007-11-16 | 2008-05-14 | 新疆硝石钾肥有限公司 | 用钠硝石矿转化法生产硝酸钾的方法 |
-
2019
- 2019-04-23 RU RU2019112377A patent/RU2705953C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1393791A1 (ru) * | 1986-05-05 | 1988-05-07 | Рубежанский филиал Ворошиловградского машиностроительного института | Способ получени нитрата кали и хлорида аммони |
CN101143731A (zh) * | 2007-09-05 | 2008-03-19 | 化工部长沙设计研究院 | 用硝酸钠转化氯化钾生产硝酸钾的真空结晶生产工艺 |
CN101177287A (zh) * | 2007-11-16 | 2008-05-14 | 新疆硝石钾肥有限公司 | 用钠硝石矿转化法生产硝酸钾的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЕЛСУКОВ А.В. и др., Новый циклический и изогидрический способ получения нитрата калия, "Химия в интересах устойчивого развития", 2015, 23, 389-396. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110963511A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-04-07 | 新疆硝石钾肥有限公司 | 用硝酸钠高温母液生产光玻级硝酸钾的系统及方法 |
CN114249339A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-03-29 | 上海蓝滨石化设备有限责任公司 | 一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统 |
CN114249339B (zh) * | 2022-01-20 | 2024-01-16 | 上海蓝滨石化设备有限责任公司 | 一种电解锰电解液盐渣分盐方法与系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3998935A (en) | Manufacture of potassium sulfate | |
US5552126A (en) | Co-production of potassium sulfate, sodium sulfate and sodium chloride | |
RU2705953C1 (ru) | Способ получения нитрата калия | |
US5529764A (en) | Co-production of potassium sulfate and sodium sulfate | |
US8388916B2 (en) | Process for production of commercial quality potassium nitrate from polyhalite | |
US2764472A (en) | Brine purification | |
US3110561A (en) | Process for the production of potassium sulfate | |
US6143271A (en) | Process for producing potassium sulfate from potash and sodium sulfate | |
AU2003300719A1 (en) | Process for recovery of sulphate of potash | |
US3218121A (en) | Manufacture of ammonium perchlorate | |
SI20636A (sl) | Metoda za oblikovanje soli alkalijskih kovin | |
US2804371A (en) | Recovery of potash values from brines | |
US2733132A (en) | patewo | |
WO2001077019A2 (en) | A process for the production of potassium nitrate | |
JPS5811364B2 (ja) | リン塩と塩化アンモニウムの製造方法 | |
RU2105717C1 (ru) | Способ получения сульфата калия | |
US8871170B2 (en) | Polyhalite IMI process for KNO3 production | |
CN114873614B (zh) | 一种制备硝酸钾副产钾光卤石和氯化镁的方法 | |
RU2792574C1 (ru) | Способ получения формиата бария | |
RU2739569C1 (ru) | Способ получения нитрата калия | |
US3726660A (en) | Nitrophosphate fertilizer production | |
US2242507A (en) | Manufacture of sodium sulphate | |
US2804370A (en) | Production of glaserite from langbeinite | |
CN1116184A (zh) | 一种生产低盐重质纯碱的固相水合法 | |
RU2747639C1 (ru) | Способ получения монокалийфосфата |