專利名稱：一種制取硫酸鉀的方法
技術領域：
本發明涉及一種制取硫酸鉀的化工生產方法。
目前，國內外多采用熱法和復分解法生產硫酸鉀。熱法有曼海姆(Mannheim)爐法，它是將硫酸與氯化鉀先在較低的溫度下生成硫酸氫鉀，然后在曼海姆中高溫反應生成硫酸鉀。還有哈格里夫斯(Hargreares)法，它是將氯化鉀磨細、團球、干燥，然后在轉化室中通入熱二氧化硫、空氣、水蒸汽進行反應，以生成硫酸鉀。上述這兩種方法工藝要求比較苛刻，都存在著氯化氫回收利用和鹽酸腐蝕，污染等問題。復分方法是以氯化鉀、硫酸銨為原料，其母液處理繁雜，鉀的回收率較低。
本發明的目的是提供一種在烷基叔胺的參與作用下，將工業硫酸或廢硫酸和氯化鉀直接轉化制取硫酸鉀的生產工藝。
本發明的目的是這樣實現的利用工業硫酸或工業使用后的廢硫酸、氯化鉀、氨為原料，在烷基叔胺的作用下，可以經締合、置換、再生制取硫酸鉀和氯化銨;也可以經配制、締置、再生制取硫酸鉀和氯化銨。
附
圖1是與本發明締合-置換法的工藝流程。
附圖2是本發明配制-締合法的工藝流程。
下面結合附圖對本發明的工藝流程進行詳細敘述。
附圖1締合-置換法工藝
1、締合締合劑是含有氮的碳氫化合物，通式為R3N即烷基叔胺。它有三個烴基，每個烴基都是具有游離官能團形式的烷基，烷基的碳原子數在五個或五個以上。它難溶于水，能夠和硫酸發生締合反應。
將工業硫酸或工業使用以后的廢硫酸稀釋后，泵入反應罐中，按照硫酸和烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩爾比的量加入烷基叔胺，在溫度5～150℃下，攪拌反應0.1～8小時。此時反應過程為R3N(有機相)+H2SO4(水相)＝〔R3NH〕HSO4(有機相)或2R3N(有機相)+H2SO4(水相)＝〔R3NH〕2SO4(有機相)然后靜置兩相分離，分出的下層是水相，即為締余水，可用做稀釋濃硫酸或者排掉。上層是有機相，即烷基叔胺硫酸鹽，留在反應缶中以待置換。
2、置換置換劑是氯化鉀。將經過過濾除去雜質的氯化鉀溶液或溶有硫酸鉀、硫酸氫鉀的氯化鉀溶液，按照烷基叔胺酸鹽中的硫酸與氯化鉀的1∶1.0～3.0摩爾比的量，加入到反應缶中，在溫度10～120℃下，攪拌反應0.1～8小時，此時反應為
然后靜置兩相分離，分離出的下層是水相，為硫酸鉀或硫酸氫鉀溶液，冷卻至10℃，待硫酸鉀結晶析出完成后，分離得硫酸鉀，母液用做配制氯化鉀。上層為有機相即烷基叔胺鹽酸鹽，留在反應缶中以待再生。
3、再生再生劑是含有氨的水溶液或氯化銨溶液。按照烷基叔胺鹽酸鹽中的氯化氫與氨的以1∶0.8～1.4摩爾比的量，將氨水或含氨的氯化銨溶液加入到反應缶中，在10～150℃溫度下，攪拌0.1～8小時，進行再生反應。即〔R3NH〕CL(有機相)+NH3＝R3N(有機相)+NH4CL(水相)然后靜置兩相分離，分離出的下層為水相，是氯化銨液，經蒸發濃縮到含量在36～65%，在攪拌下冷卻到10～20℃，使氯化銨的結晶析出分離后得到副產品氯化銨，母液沖氨后可做為再生劑循環使用。
附圖2配制-締置法工藝1、配制將含有硫酸鉀、硫酸氫鉀的母液、水、氯化鉀在5～120℃溫度下，攪拌0.1～8小時，使其溶解并過濾除去雜質。然后按照硫酸與氯化鉀以1∶0.9～3.0的摩爾比。投入工業硫酸或工業使用后的廢硫酸，使其充分混溶即為配制液待用。
2、締置締合劑是含有氮的碳氫化合物，通式為R3N即烷基叔胺。它有三個烴基每個烴基都是具有游離官能團形式的烷基，烷基的碳原子數在五個或五個以上。它難溶于水，能夠和硫酸發生締合反應。
按配制溶液中的硫酸與烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩爾比。將烷基叔胺和配制液泵入反應缶中，在5～150℃溫度下攪拌0.1～8小時，進行締置反應。此時反應式為R3N(有機相)+H2SO4(水相)+KCL(水相)＝〔R3NH〕CL(有機相)+KHSO4(水相)或2R3N(有機相)+H2SO4(水相)+2KCL(水相)＝2〔R3NH〕CL(有機相)+K2SO4(水相)然后靜置兩相分離，上層為有機相，即烷基叔胺鹽酸鹽，留在反應缶中以待再生使用。下層為水相，即硫酸鉀、硫酸氫鉀溶液，分出后冷卻到10℃，硫酸鉀結晶析出而得成品。如締合時使用的稀硫酸，由于濃度低，需蒸發濃縮使硫酸鉀濃度20～30%，放冷到10℃硫酸鉀結晶后析出，母液重新做為締置投料。
3、再生再生劑是含有氨的水溶液或氯化銨溶液。按照烷基叔胺鹽酸鹽中的氯化氫與氨以1∶0.8～1.4摩爾比的量，將氨水或含氨的氯化銨溶液加入到反應缶中去，在10～150℃溫度下，攪拌0.1～8小時，進行再生反應。即〔R3NH〕CL(有機相)+NH3＝R3N(有機相)+NH4CL(水相)然后靜置兩相分離，下層為水相，是氯化銨溶液，分離出后經蒸發濃縮到含量36～65%，在攪拌下放到10～20℃，使氯化銨結晶析出，分離后得到副產品氯化銨，母液沖氨后做為再生劑循環使用。
本發明由于采用締合法，工藝簡單、反應條件溫和、生產安全、可以利用“三廢”，原料綜合利用，沒有氯化氫產生，不存在鹽酸回收利用，腐蝕和污染問題。鉀的回收率高、生產成本低、產品質量好，適合各種規模的工業生產。
下面將通過實施例對本發明的具體實施方案做進一步說明實施例1用18%的廢稀硫酸517公斤(折100%硫酸93公斤)，95%氯化鉀129.8公斤(折100%123.3公斤)，99%氨34.8公斤(折100%34.5公斤)。以烷基叔胺為締合劑并循環使用。經締合、置換，再生等工序，生產硫酸鉀147公斤，氯化銨106.8公斤，鉀的回收率97.5%，硫酸回收率96%，氨利用率90%。本實施例的主要條件是①締合摩爾數比H2SO4∶R3N＝1∶1.0～2.2反應溫度25～100℃攪拌反應時間0.5～4小時②置換摩爾數比H2SO4∶KCL＝1∶1.0～2.2反應溫度30～100℃攪拌反應時間0.5～4小時③再生摩爾數比HCL∶NH3＝1∶0.9～1.2
反應溫度40～100℃攪拌反應時間0.5～4小時硫酸鉀產品質量項目質量指標硫酸鉀(K2SO4)含量 95.5%氧化鉀(K2O)含量 51.6%氯化物(CL)0.5%水分3.0%氯化銨產品質量項目質量指標含氮量(N)24%水分4%實施例2用93%的工業硫酸100公斤(折100%硫酸93公斤)，95%氯化鉀134.9公斤(折100%氯化鉀128.2公斤)，99%氨35.5公斤(折100%氨35.1公斤)。以烷基叔胺為締合劑并循環使用，經配制、締置、再生等工序。生產硫酸鉀151.2公斤，氯化銨103.3公斤。鉀的回收率96%，硫酸回收率98%，氨的利用率90%本實施例的主要工藝條件是①配制摩爾數比H2SO4∶KCL＝1∶1.0～2.2
溶解溶解溫度30～100℃溶解攪拌時間0.5～4小時②締置摩爾數比H2SO4∶R3N＝1∶1.0～2.2反應溫度30～100℃攪拌反應時間0.5～4小時③再生摩爾數比HCL∶NH3＝1∶0.9～1.2反應溫度40～100℃攪拌反應時間0.5～4小時硫酸鉀產品質量項目質量指標硫酸鉀(K2SO4)含量 95%氧化鉀(K2O)含量 51.3%氯化物(CL)0.5%0.5%水分3.0%氯化銨產品質量項目質量指標含氮量(N)24%水分4%
權利要求
1.一種制取硫酸鉀的方法，其特征在于用烷基叔胺做締合劑，將氯化鉀和硫酸或廢硫酸直接轉化制取硫酸鉀，副產品為氯化銨。
2.根據權利要求1所述的制取硫酸鉀的方法，其特征在于硫酸與烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩爾比進行締合反應，溫度為5～150℃，攪拌反應時間0.1～8小時，上述反應所得烷基叔胺硫酸鹽中硫酸與氯化鉀以1∶1.0～3.0摩爾比的量，將氯化鉀溶液或溶有硫酸鉀、硫酸氫鉀的氯化鉀溶液投入到烷基叔胺硫酸鹽中進行置換反應，溫度10～120℃，攪拌反應時間0.1～8小時。
3.根據權利要求1所述的制取硫酸鉀的方法，其特征在于硫酸與氯化鉀以1∶0.9～3.0的摩爾比，在5～120℃溫度下，攪拌0.1～8小時，使氯化鉀溶解于硫酸和水中將上述所配制的溶液中硫酸與烷基叔胺以1∶0.9～2.6的摩爾比投入烷基叔胺中，在5～150℃溫度下，攪拌0.1～8小時，進行締置反應。
4.根據權利要求1或2或3所述的制取硫酸鉀的方法，其特征在于締合劑是含有氮的碳氫化合物，其通式為R3N即烷基叔胺，它有三個烴基，每個都是具有游離官能團形式的烷基，烷基的碳原子數在五個或五個以上。
5.根據權利要求1或2或3所述的制取硫酸鉀的方法，其特征在于烷基叔胺鹽酸鹽與溶解在水中或氯化銨溶液中的氨進行再生反應，烷基叔胺鹽酸鹽中的氯化氫與氨的摩爾比為1∶0.8～1.4，在10～150℃溫度下，攪拌反應0.1～8小時，再生后的烷基叔胺循環使用。
全文摘要
一種制取硫酸鉀的方法，它是以工業硫酸或廢硫酸、氯化鉀、氨為原料，在締合劑烷基叔銨的作用下，制取硫酸鉀，副產品是氯化銨，它與傳統方法比較，具有工藝簡單，反應條件溫和，可以利用“三廢”，原料綜合利用，沒有氯化氫產生，不存在鹽酸回收利用、腐蝕及環境污染等特點而且產品回收率高、成本低、質量好，適合各種規模的工業生產。
文檔編號C01D5/02GK1034906SQ8810502
公開日1989年8月23日 申請日期1988年2月11日 優先權日1988年2月11日
發明者王志仁 申請人:沈陽化工綜合利用研究所