循环硫酸氢钾分解氯化钾制造硫酸钾的方法

摘要

一种循环硫酸氢钾分解氯化钾制造硫酸钾的方法,其特点是该方法在比较温和(低温)条件下用硫酸与氯化钾为原料,采用循环硫酸氢钾的技术路线制造硫酸钾、获得硫酸钾产品含K

说明书

本发明涉及一种硫酸钾的制造方法，属无机化肥领域。

硫酸钾是无氯钾肥，许多忌氯农作物如烟草、茶叶、柑桔、葡萄、西瓜、马铃薯和豆类等，对硫酸钾的需求量逐年增加。目前市场上硫酸钾价格高达2200元/吨，仍供不应求。我国每年需化费大量外汇进口硫酸钾。

以氯化钾为原料制造硫酸钾的方法主要有二种：

1.热分解法

具有代表性的技术路线是曼海姆(Mannbeim)炉法和改进的日本Chisso工艺，其工艺方法的优点是反应转化率高，产品纯度高，我国从日本引进的此项技术，建有万吨级工厂，热分解过程分两步进行：

                    

                    

第一步是在较低温度下，硫酸与氯化钾反应生成硫酸氢钾；第二步是氯化钾与硫酸氢钾在400-700℃高温下反应生成硫酸钾，在反应过程中应回收反应生成的氯化氢气体。硫酸氢钾和氯化氢气体在高温下对设备有很强的腐蚀性，只有采用特殊的、价格昂贵的碳化硅反应炉和高级合金钢装置回收氯化氢，设备投资大，能耗高，导致硫酸钾成本高，对支援农业发展不利。

2.复分解法

氯化钾分别与硫酸铵，硫酸钠、硫酸钙和硫酸镁等硫酸盐复分解反应生成硫酸钾，另一种方法是先用硫酸与氯化钾反应生成硫酸氢钾，将生成的氯化氢气体挥发出系统后，再在系统中加入碱性物质如氨水，中和反应液中的酸，生成硫酸钾和副产氯化铵等产品。复分解法克服了热分解法一次性投资大，设备腐蚀严重的缺点，但所得硫酸钾产品纯度低，含氨量高，钾的利用率低，母液的处理，回收利用工艺较复杂、冗长。

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种循环硫酸氢钾分解氯化钾制造硫酸钾的方法，其特点是该方法在比较温和(低温)条件下用硫酸与氯化钾为原料，采用循环硫酸氢钾的技术路线制造硫酸钾，获得硫酸钾产品含K₂O＞50％，达到国家优级品标准，它兼有热分解法和复分解法的优点，又克服了它们的缺点。

本发明的目的是采用以下技术措施实现的：

1.用硫酸氢钾循环液在70～105℃溶解原料氯化钾，其分解过程可用下式表示：

在此阶段氯化氢挥发逸出量很低。

2.冷却上述硫酸氢钾分解氯化钾的反应液至温度5～30℃，析出硫酸钾晶体，过滤分离并用硫酸钾饱和溶液洗涤晶体，得到含K₂O＞52％，Cl＜1.5％，游离酸≤0.5％的优质硫酸钾产品。

3.分离硫酸钾后的母液中含有大量氯化钾和氯化氢，并将此母液和硫酸钾洗涤液分别送至反应浓缩装置，在此加入硫酸，进行硫酸分解氯化钾生成硫酸氢钾和氯化氢的反应。反应温度为70～130℃，在反应浓缩过程中使生成的氯化氢绝大部份挥发逸出，并在吸收装置中用水吸收制得盐酸副产品。

4.挥发逸出氯化氢气体后的硫酸氢钾溶液中含有大量硫酸氢钾和少量硫酸钾及氯化钾，由此构成了硫酸氢钾循环液，并将其循环流送至加热溶解氯化钾反应装置中去分解氯化钾，进入下一循环系统。

本发明具有如下优点：

1.与传统的热分解法比较，本发明中氯化钾和硫酸氢钾的反应温度由400～700℃降至100℃左右，并省去昂贵的耐高温、耐腐蚀设备材质的需求，因此，可降低能耗60％，减少设备投资50％。

2.本发明不必添加脱氯剂(如NH₄OH)，并可省去回收副产品氯化铵的复杂工艺。特别是在缺氨或氨供应困难的地区采用本发明更为有利。

3.硫酸氢钾母液循环利用，因此，无废液排出，有利于环境保护。

4.产品纯度高，含K₂O＞50％，Cl≤1.5％，游离酸≤0.5％，钾利用率高达98.5％，能耗低，生产成本低。

5.在制备硫酸氢钾循环液的过程中，氯化氢可在近沸的条件下近100％排出系统，经吸收后可制得32％的盐酸副产品。

本发明的工艺流程由以下附图和实施例给出：

图1为循环硫酸氢钾分解氯化钾制造硫酸钾的工艺流程图。

(1)氯化钾，(2)加热溶解槽，(3)冷却结晶，(4)过滤分离，(5)硫酸钾饱和溶液，(6)洗涤槽，(7)浓缩装置，(8)硫酸，(9)硫酸氢钾循环槽，(10)硫酸钾产品，(11)氯化氢回收槽，(12)盐酸副产品。

实施例

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

1.将硫酸氢钾循环液165公斤，在温度95～100℃溶解含95％氯化钾91.2公斤，溶解完毕后，溶液送至温度为25℃的结晶槽内，在结晶槽内结晶析出硫酸钾，经分离、用硫酸钾饱和溶液洗涤晶体、干燥后，获得产品硫酸钾约100公斤，产品含K₂O53.8％，Cl≤0.29％，游离酸(换成H₂SO₄量)≤0.45％，达到特级产品标准。分离硫酸钾后的母液和洗涤液分别送至反应浓缩装置，加入98％浓硫酸58.6公斤，在反应浓缩过程中排出氯化氢气体45.95公斤，用水吸收可得32％的盐酸副产品140公斤，同时获得硫酸氢钾循环液165公斤，并送至加热溶解槽去溶解氯化钾。

2.将98％氯化钾87公斤，在近沸条件下溶解于硫酸氢钾144公斤溶液中，溶液在20℃结晶槽内，析出硫酸钾晶体，经分离、洗涤、干燥后获得硫酸钾产品76.6公斤，产品含K₂O 53.7％，Cl≤0.34％，游离酸≤0.41％，在分离硫酸钾后的母液和洗涤液分别送至反应浓缩装置，加入93％浓硫酸48.5公斤，在反应浓缩过程中排出氯化氢气体35.35公斤，用水吸收得32％盐酸副产品110公斤，同时获得硫酸氢钾循环液144公斤，并送至加热溶解槽去溶解氯化钾。

3.将纯度为含K₂O 60％氯化钾157公斤，在100℃左右溶解硫酸氢钾287.41公斤，溶解完毕后，溶液送至温度22℃的冷却结晶槽内，结晶析出硫酸钾，经分离、洗涤、干燥后获得硫酸钾174公斤，产品含K₂O 53.2％，Cl≤0.3％，游离酸≤0.38％，经分离硫酸钾后的母液和洗涤液分别送至反应浓缩装置，加入98％浓硫酸102公斤，在反应浓缩过程中排出氯化氢气体80公斤，用水吸收得32％盐酸副产品250公斤，同时获得硫酸氢钾循环液288.0公斤，并送至加热溶解槽溶解氯化钾。