一种制造离子膜氢氧化钾的氯化钾原料处理工艺方法

摘要

本发明公开了一种制造离子膜氢氧化钾的氯化钾原料处理工艺方法，属于化工技术领域，主要分为以下几个步骤：第一步：搅拌1次工序；第二步：脱水1次工序；第三步：浓缩结晶；第四步：离心脱水；第五步：搅拌2次工序；第六步：脱水2次工序；第七步：溶解盐化工序。主要用于制造离子膜氢氧化钾的氯化钾，适用于各大氢氧化钾生产厂家。

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种制造离子膜氢氧化钾的氯化钾原料处理工艺方法。 

背景技术

2000年以前，国内氢氧化钾都为隔膜法，生产能力大约30万吨/年。进入本世纪以来，国内四家大型企业成都华融、江苏优利德、江苏奥喜埃、河北金牛钾碱，先后从美国、德国引进设备与技术，生产离子膜氢氧化钾。离子膜氢氧化钾与隔膜氢氧化钾相比较，离子膜生产的氢氧化钾质量要好得多。从外观看，离子膜氢氧化钾为无色液体或白色透明片状晶体，而隔膜法氢氧化钾为灰绿色；从质量指标看，隔膜法氢氧化钾中杂质指标要比离子膜氢氧化钾高到10-1000倍，特别是Cl^-、Na⁺、Fe³⁺，严重影响其销售与使用。随着离子膜技术应用，产品质量提高氢氧化钾使用范围越来越广，需求量也与日俱增。这几家公司近年来不断扩产离子膜氢氧化钾，达到60万吨/年，而隔膜法氢氧化钾萎缩到不足20万吨/年。离子膜氢氧化钾取代隔膜法氢氧化钾已成为历史的必然趋势。 

不论是离子膜氢氧化钾还是隔膜法氢氧化钾生产氢氧化钾都是用氯化钾电解法，一般制造1吨氢氧化钾大约需用1.4吨氯化钾，也就是说，现在用在氢氧化钾生产的氯化钾大约100万吨/年，并且逐年稳步增长。随着离子膜氢氧化钾生产技术的应用，对原料氯化钾的要求也越发严格。 

我们国家对氯化钾原料应用在氢氧化钾生产的研究仅仅局限在原料选择，根据分析、验证，原料氯化钾首选加拿大进口白钾(K₂O＝62％)，简称“62加钾”。有时进口加拿大白钾遇到困难，国内几家又转向我们国家的青海盐湖热熔钾(高含量农用钾经过加热溶解精制再结晶而制成)。前者供货不正常，价格高；后者 经过再加工，成本高，并且产量不足(5万吨/年)。我国是贫钾国，使用氯化钾大部分靠进口，年进口量大约5000万吨，以俄罗斯、加拿大、约旦、以色列为主，其中俄罗斯占到60％-70％，所以研究用进口俄罗斯氯化钾(约旦氯化钾、以色列氯化钾、中国青海氯化钾等低品质氯化钾，此处只以俄罗斯氯化钾代替)制造离子膜氢氧化钾具有非常现实的意义。目前国内外都没有这方面研究。 

俄罗斯是世界氯化钾最大的出口国之一，且产量高、产能大，由于国内空白对俄罗斯氯化钾用于离子膜氢氧化钾制造预处理技术研究，而争相采购较好的加拿大钾、国内热溶钾，从而使加拿大氯化钾价格飞涨，与俄罗斯氯化钾相比，前者高出1000元/吨，约20％，原料采购受到限制，造成原料供应瓶颈。此项技术目的是能使充分、便宜、易得的俄罗斯钾通过预处理得到充分、广泛应用于离子膜氢氧化钾生产，创造良好的社会及经济效益。 

由于俄罗斯钾肥(62钾)主要是面对一般工业及农业，所以其中杂质量较高，特别是NaCl，大约为1.5％，大概是加拿大钾的1倍以上，铁、NH4+指标也较高，这些杂质常使离子膜氢氧化钾生产线的主要设备离子膜中毒，生产不能正常，设备损坏严重。一次停车更换主要设备，损失都在100万元以上。 

国内几家对原料处理仅限于采用硬水软化原理将原料溶化，加K₂CO₃与氢氧化钾除钙、镁，而对于除NaCl与铵、铁则没有研究，所以只能选用以上两种受限制的氯化钾。 

本项技术主要研究对俄罗斯钾进行预处理，使其质量达到或超过加拿大钾，从而代替加拿大钾，其中NaCl≤0.5％、铵≤2ppm、铁≤3ppm，目前国内对此项研究属于空白。 

运用专门技术预处理俄罗斯氯化钾，使其各项杂质指标达到或低于加拿大氯化钾，主要是利用传质分离工程技术，达到上述目的。预处理1吨俄罗斯钾 需成本120元/吨，而价格方面加拿大钾-俄罗斯钾≈1000元/吨，按一年使用100万吨计算，年创效益8亿元(全国行业)。 

本项目是引用制造高纯度食用、药用氯化钾技术及实际经验，到离子膜氢氧化钾制造领域，等于是借用食用氯化钾技术经验来预处理俄罗斯钾作为氢氧化钾原料，属于专有技术。 

采用这种工艺必须选用高纯(含量≥98％)、高品质氯化钾(氯化钠、铵离子≤5mg/kg、铁离子≤3mg/kg)，否则将使以下电解槽离子膜中毒，不能生产，这种方法不能使原料可溶性杂质(钠、铵)除去，严重影响产品质量 

目前我国有丰富的一般纯度的氯化钾(含量≥95％)，比如青海盐湖钾，其中主要杂质为机械杂质：钠、铵、少部分可溶铁、钙、镁等离子，进口氯化钾中大部分也为此浓度的氯化钾，例如：俄罗斯60钾(95％)、约旦钾、以色列钾、德国钾等都为60钾(95％)。 

如果按常规工艺技术是将60钾(95％)采用重新溶解结晶方法进一步提纯，这种提纯工艺加工原料氯化钾需耗蒸汽2.5吨/吨，加上其他加工费用，增加成本约650元/吨，浪费了能源，产品没有竞争力，在经济上没有可行性。针对这种情况，进行反复多次试验，发明如下方法： 

发明内容

一种制造离子膜氢氧化钾的氯化钾原料处理工艺方法，分为以下几步： 

第一步：搅拌1次工序：将原料氯化钾投入搅拌容器中，通过计量，加入母液和水，保持母液和水能完全接触物料而不溶解为宜(因放入母液或水量不多，物料处于饱和，不至溶解)，当总体积达到容器4/5时停止加料，持续搅拌时间≥10分钟。 

第二步：脱水1次工序：将搅拌好的物料放入离心机中进行离心分离，将母液与物料分离出来，离心的部分母液(约1/5)返回“搅拌工序”循环参加搅拌；离心的部分母液(约4/5)进入“浓缩结晶”工序。 

第三步：浓缩结晶：经脱水1次工序的部分母液(约4/5)打入浓缩釜中进行浓缩，将溶解于母液中氯化钾结晶出来，浓缩压力P≤-0.05Mpa；浓缩时间t≥2h；浓缩温度≥40℃；当浓缩至出现大量晶体时，将浓缩釜中的物料放出去。 

第四步：离心脱水：将浓缩结晶工序的物料放入离心机进行脱水，脱水后的物 料进入“搅拌1次工序“循环。 

第五步：搅拌2次工序：将“脱水1次工序”的物料投入搅拌容器中，通过计量，加入母液和水，保持母液或水能完全接触物料而不溶解为宜，当总体积达到容器4/5时停止加料，持续搅拌10-120分钟。 

第六步：脱水2次工序：将“搅拌2次工序”的物料放入离心机中进行脱水，脱水时加入“新鲜水(指三级水或更高)”进行洗涤物料(每100kg物料用水≥1kg)，脱水后的物料进入“溶解盐化”工序；脱水的母液进入“搅拌(2次)”工序循环。 

第七步：溶解盐化工序：即生产离子膜氢氧化钾传统工艺第一步。后按传统工艺生产离子膜氢氧化钾。 

脱水是指将物料与液体分离开来。用这种方法是在溶解盐化法之前，通过2次搅拌、2次脱水，通过加水、脱水，将原氯化钾中的可溶性杂质(钠、铵)让水将其带走，从而完全可将95％氯化钾加工成98％氯化钾，并且其中水溶性杂质指标优于98％氯化钾，其它不溶性杂质在“溶解盐化法”中能轻易除去，不影响成本及质量。在一家氢氧化钾厂家建立装置，正式工业化生产，生产能力15万吨-20万吨/年，年创效益15亿元 

附图说明

图1为传统工艺方法流程图 

图2为一种制造离子膜氢氧化钾的氯化钾原料处理工艺方法流程图 

具体实施方式

实施例1 

第一步：将1吨原料氯化钾投入搅拌容器中，通过计量，加入水(后循环过程有母液加入)，保持水能完全接触物料而不溶解为宜，物料处于饱和，不至溶解，持续搅拌时间≥10分钟，搅拌好物料进入“脱水(1次)”工序。 

第二步：将搅拌好的物料放入离心机中进行脱水，脱水的部分母液(约1/5)返 回“搅拌(1次)”工序循环参加搅拌；脱水的部分母液(约4/5)进入“浓缩结晶”工序；脱水后物料进入“搅拌(2次)”工序。 

第三步：脱水(1次)工序的部分母液(约4/5)打入浓缩釜中进行浓缩，通过浓缩釜将氯化钾母液结晶出氯化钾晶体，浓缩压力P≤-0.05Mpa；浓缩时间t≥2h；浓缩温度≥40℃；当浓缩至出现大量结晶体时放料，物料进入“脱水”工序。 

第四步：将浓缩结晶工序的物料放入离心机进行脱水，脱水后的物料进入“搅拌(1次)”工序循环，脱水的母液作为钾肥农用。 

第五步：将“脱水(1次)”的物料投入搅拌容器中，通过计量，加入水(后循环过程有母液加入)，保持母液或水能完全接触物料而不溶解为宜，物料处于饱和，不至溶解，持续搅拌10-120分钟，搅拌好物料进入“脱水(2次)”工序。 

第六步：将“搅拌(2次)”工序的物料放入离心机中进行脱水，脱水时加入“新鲜水”进行洗涤物料(每100kg物料用水≥1kg)，脱水后的物料进入“溶解盐化”工序；脱水的母液进入“搅拌(2次)”工序循环。 

*至此，氯化钾原料处理已完成，后续工序是进行盐化、过滤、电解等生产氢氧化钾工序 

第七步：即生产离子膜氢氧化钾传统工艺第一步。后按传统工艺生产离子膜氢氧化钾。 

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。