專利名稱：氯化鉀和硫酸銨復分解制取硫酸鉀的方法
技術領域：
本發明涉及一種以氯化鉀、硫酸銨為原料，以氨作添加劑制取硫酸鉀的方法。
硫酸鉀廣泛用作煙草等忌氯作物的鉀肥，要求其中含Cl-低，與本發明相關的現有技術有如德國專利2142114(1973)所提出的方法，該法把原料硫酸銨溶液和固體氯化鉀按K+/NH4+=0.91~0.95]]>(摩爾比)一次投入結晶器中，在不斷攪拌下使呈懸浮狀態讓大量的硫酸鉀先一次結晶，然后在15～40℃下通氨到懸浮液中直至飽和使其中的硫酸鉀二次結晶，再分離上述結晶出的硫酸鉀得濕產品，濾液蒸出的氨循環使用，蒸濃并冷卻此蒸氨后的濾液得到氯化銨，此法的不足之處在于1.硫酸鉀制取過程為間斷操作，效率低，工藝復雜，設備利用率低，操作控制復雜；2.產品硫酸鉀呈粉狀分離性能差，效率低、濾液帶晶多，分離得的濕產品呈糊狀，含母液高，既增大干燥難度，提高干燥能耗而且該含高母液量的濕產品干燥后飽含于母液中的Cl-、NH4+等雜質均殘留在產品中使產品純度低，含Cl-量高；3.需多臺(≥2)結晶器輪換作業才能實施氨的循環使用。
本發明的目的是提供一種以硫酸銨和氯化鉀為原料、以氨作添加劑復分解制取硫酸鉀的方法，此法不僅工藝簡單，易于操作控制，氯化鉀轉化率高、產品硫酸鉀粒較粗、含氯低而且能夠連續、穩定地大型化生產。
本發明是在30～50℃下按K+/NH4+=0.94~1.3]]>(摩爾比)以固體氯化鉀和20～40％(重量)的硫酸銨水溶液為原料，以氨作添加劑按以下反應式連續制取硫酸鉀的(1)或加入氨可改變NH4+、K+、cl-、SO4-溶液系統的相平衡關系，使K2SO4在較低的溶解度下，以硫酸鉀銨〔nK2SO4·(NH4)2SO4〕形式結晶出來，以降低產品硫酸鉀的含CL-量、提高KCL的轉化率；本發明的特征是(一)在懸浮層型結晶器內，二種原料——固體氯化鉀和20～40％(重量)硫酸銨水溶液按結晶器有效容積生產強度B＝5～120Kg/m3、hr時的反應需要量由二個各自的加料口連續均勻地加至結晶母液內，此二個加料口使二種原料中至少有一種先與結晶母液混合后再與另一種原料混合進行反應結晶，該結晶母液中含有游離氨FNH3＝3～18％(重量)、飽和量的硫酸鉀和不飽和量的氯化銨；所使用的懸浮層型結晶器是指那些能使結晶在晶床內分級或混合懸浮的結晶器，如帶中心管的外循環oslo型結晶器、內設有導流筒，導流筒內設有螺旋槳攪拌器的D.T.B型之類的內循環結晶器或普通的攪拌桶結晶器等，當使用的是oslo型之類外循環懸浮層型結晶器時，原料硫酸銨溶液的加料口可在循環管或中心管的某一部位，最好在循環泵的入口靠近泵的循環管上，固體氯化鉀的加料口可設在結晶器下部的中心管外或中心管內；當使用的是D.T.B之類內循環懸浮層型結晶器時，硫酸銨溶液可加在導流筒內螺旋槳的吸入部位，固體氯化鉀可加在導流筒內螺旋槳的輸出部位，也可在晶床中的任何部位；如果用的是普通的攪拌桶型結晶器，二種原料可分別在攪拌兩側的晶床中加入。如此設置二種原料的加料口就能保證原料硫酸銨水溶液先與結晶母液相混再與另一原料——固體氯化鉀混合反應、就可避免二種原料直接混合反應而立即析出大量硫酸鉀細晶；原料硫酸銨水溶液的濃度不能過高，以免析出硫酸鉀的同時析出氯化銨提高產品含氯量，但也不應過低，以免晶析反應的母液當量過高；二種原料的加入量(反應需要量)由K+/NH4+和B值來確定。按反應式，當二原料的K+/NH4+一定時，B值大，則二種原料加入量多反之，則小，當B值一定時，K+/NH4+較大，需加入較多的原料氯化鉀(以摩爾計)，反之，則較小，K+/NH4+不能過小，以免產品中含過高的硫酸銨，降低產品中硫酸鉀的含量，K+/NH4+值也不應過大以免降低氯化鉀轉化率而使產品硫酸鉀中CL-含量增高并提高產品成本；同樣B值不能過高，以免產品結晶過細降低分離效率，濕產品含液高，也不能過低，此時產品雖質優、粒大但產量低、增高投資和運行操作費及產品成本；結晶器內的結晶母液可按下述制備按選定的反應溫度和K+/NH4+(摩爾比)將二種原料由各自的加料口連續均勻地加至結晶器內邊加料反應邊循環攪拌并通入氨氣直至其中所含的游離氨FNH3達到選定值，所生成的硫酸鉀達到飽和量，制備好結晶母液后即可按選定的B值，邊連續均勻地加料，邊循環結晶母液，邊通氨維持結晶母液內的FNH3值，就能在結晶器內形成含硫酸鉀結晶的懸浮層晶床，當晶床內的硫酸鉀結晶在反復的循環過程中長大到所需的粒度時，即可連續或間斷地由結晶器底部取出晶漿分離，得濕產品和濾液，濕產品經干燥成產品硫酸鉀，濾液蒸發出氨后即可按與現有技術相同的方法，即經蒸發濃縮、冷析結晶、分離得付產品氯化銨，由濾液蒸出的氨可返回結晶器與補充的氨一起供維持結晶母液中的FNH3在選定值FNH3值不能過低也不應過高，過低則母液中SO4-量增高，使析出的硫酸鉀中硫酸銨含量上升、降低產品硫酸鉀純度；過高則對降低硫酸鉀在母液中的溶解度、對提高產品硫酸鉀純度的作用已不顯著，反而會增大氨的揮發損失；同樣，在選定反應溫度時，如反應溫度過高也會增大氨的揮發損失，當然反應溫度也不能過低以免原料固體氯化鉀溶解過慢，生成硫酸鉀的晶析反應速度過慢，而降低產量和增大母液當量。
本發明方法可以按下列工藝條件實施結晶母液中的FNH3(游離氨)＝5～12％(重量)，B＝15—50kg/m3、hr，此時，可以制得粒度較粗大更易于分離、干燥的低氯硫酸鉀產品。與現有技術相比本發明具有如下優點1、工藝過程簡單，投資省，能在一臺結晶器連續制取產品，設備利用率高、5萬噸產品的投資費不到5000萬元。
2、能制取粒狀(粒徑＞200μm)硫酸鉀產品，因而分離效率高、易于分離、干燥，能耗低，操作費用也低。
3、能制取低氯硫酸鉀產品，氯化鉀轉化率＞85％，產品中含K2O＞45％、含CL＜1％。
4、操作穩定、易于控制并能按不同需要制取不同粒徑、不同純度的產品。
5。設備易于配套、結晶器、離心機等可多臺并聯作業，易于大規模生產。
6、無“三廢”排放、氨易于回收使用，可能出現的漏氨部位少，易于防止氨的揮發損失和對操作環境的的污染(漏氨點在結晶漿取出至分離機分離)。
下面結合附圖進一步說明本以明
圖1本發明的流程示意圖。
圖2oslo懸浮層型結晶器及其輔助設備示意圖。
為敘述方便，下面的實例中以使用oslo懸浮層型結晶器為例說明本發明制取硫酸鉀的過程參見圖1、圖2先在結晶器1內制備好含一定FNH3值、硫酸鉀飽和、氯化銨不飽和的結晶母液，由循環泵11帶動的結晶母液經循環管12與由加料口13連續加入的原料硫酸銨溶液相混成循環液后經換熱器14加熱(或冷卻)至反應溫度，由中心管15循環至結晶器下部，原料固體氯化鉀經加料管16連續加至結晶母液內與循環液相混進行反應結晶生成硫酸鉀結晶；隨著不斷地連續加料反應、連續循環，不斷生成的硫酸鉀結晶被上升的結晶母液懸浮，形成懸浮晶床，并在循環中不斷長大，當長大到所需粒度時即可由結晶器底部17取出，用離心機2分離得濕產品經干燥成產品硫酸鉀，濾液3在脫氨器4內蒸出的氨5返回結晶器與補充的氨5，一起由氨管18通入母液中，使母液中的FNH3保持在選定值，蒸出氨后的濾液6按圖1所示工藝經蒸發器7濃縮、冷卻結晶器8冷析、分離機9分離得濕氯化銨和濾液10，濾液10返回與濾液6混合再用于制取氯化銨。
實例1按上述制取過程，其工藝條件為反應溫度30℃，結晶液中FNH3＝18％，原料K+/NH4+=1.3]]>，硫銨溶液濃度20％，結晶器有效容積生產強度B＝5kg/m3、hr，得到粒徑＞460μm，含K2O 48.1％，CL-0.8％的產品硫酸鉀，氯化鉀轉化率87％。
實例2按上述制取過程，其工藝條件為反應溫度50℃，結晶母液中FNH3＝3％，原料K+/NH4+=0.94]]>，硫酸銨濃度40％，B＝15kg/m3，hr得到粒徑＞320μm，含K2O 45.5％、CL-0.9％的產品硫酸鉀，氯化鉀轉化率85.5％。
實例3按上述制取過程，其工藝條件為反應溫度38℃，結晶母液中FNH3＝12％，原料K+/NH4+=0.98]]>硫酸銨度37％，B＝120kg/m3.hr，得到粒徑＞250μm含K2O 47.5％、CL-0.95％的產品硫酸鉀，氯化鉀轉化率88.3％。
實例4按上述制取過程，工藝條件除B＝50kg/m3.hr，其余與實例3相同，得到粒徑＞500μm，含K2O 47.8％、CL-0.75％的產品硫酸鉀，氯化鉀轉化率88.7％。
權利要求
1.氯化鉀和硫酸銨復分介制取硫酸鉀的方法，在30～50℃下，按K+/NH4+＝0.94～1.3(摩爾比)以固體氯化鉀和20～40％(重量)硫酸銨水溶液為原料，以氨作添加劑，本發明的特征是(一)在懸浮層型結晶器內，二種原料按該結晶器有效容積生產強度B＝5～120kg/m3、hr時的反應需要量由二個各自的加料口連續均勻地加至結晶母液內，使二種原料中至少有一種能與結晶母液混合后再與另一種原料混合進行反應結晶，該結晶母液中含有FNH3＝3～18％(重量)、飽和量的硫酸鉀和不飽和量的氯化銨；(二)自該結晶器底部取出晶漿分離得濕產品和濾液，濕產品干燥成硫酸鉀、濾液蒸出氨后制氯化銨。
2.按照權利要求所述的方法，其特征是FNH3＝5～12％(重量)，B＝15～50kg/m3、hr。
全文摘要
本發明是以硫酸銨和氯化鉀復分介制取硫酸鉀的方法，其特征是在懸浮層型結晶器1內，在30～50℃下固體氯化鉀和20～40％硫酸銨溶液按
文檔編號C01D5/00GK1131640SQ94118558
公開日1996年9月25日 申請日期1994年11月23日 優先權日1994年11月23日
發明者張元虎, 于誠 申請人:化工部大連化工研究設計院