碳酸钾概述.docVIP

??? 1 生产概述 碳酸钾(又名钾碱)，白色粉末状或细颗粒状结晶，是一种重要的无机化工基础原料，有很强的吸湿性，易结块，易溶于水且水溶液呈碱性。20世纪70年代初我国开发成功并投入工业化生产，当时主要应用于合成氨厂合成气的净化，也可用作无氯钾肥，需求量较少。80年代以后，我国碳酸钾的需求量迅速增长，应用日趋广泛：化学工业中大量用作化肥脱碳剂，工业气体中硫化氢、二氧化碳的清除剂；橡胶的防老剂；玻璃工业中被大量用于制造计算机显示器，电视机显像管玻壳，电子管，精密玻璃器皿及各种装饰用特殊玻璃；在农业生产中是一种良好的无氯钾肥，其含有的碳酸根是植物进行光合作用的原料，且对土壤有疏松作用；此外碳酸钾还被广泛应用于电焊条、油墨、照相药品、聚酯、炸药、制革、电镀、陶瓷、建材、水晶、钾肥皂以及医药的生产。 2 生活需求概况 我国碳酸钾生产始于20世纪60年代，经历了草木灰法、路布兰法和电解法，但都规模很小，没有形成工业化生产。70年代初，山东鲁南化肥厂首创了离子交换法生产碳酸钾，开创了碳酸钾工业生产的新局面，并于80年代初形成规模。80年代以后，随着国内经济的快速发展，尤其是电视机、计算机显示器行业及化肥工业的发展，碳酸钾市场需求激增，碳酸钾行业高速发展。1997年至1998年上半年碳酸钾市场疲软，但下半年以后市场复苏，国内的山西文通、鲁南化工厂等生产大厂均大幅度扩产。至2001年底我国碳酸钾的实际产量达到了12.86万t，超过日本成为亚洲最大的碳酸钾生产国家。 随着彩电、计算机在发展中国家的普及和应用，可以预见今后对碳酸钾仍会有较大的需求；此外，我国化肥工业、食品工业发展很快，国内医药、食品、橡胶等多种行业已启动，这对碳酸钾的需求也有所增加；随着生产成本的进一步降低，碳酸钾作为无氯钾肥的可能性越来越大，在多种经济作物、高中档蔬菜等的生产中有很大的潜在市场。 随着发展中国家的快速发展，近几年世界范围内电视机和计算机需求的迅猛增长，使碳酸钾的需求量增长较快，导致了世界上主要碳酸钾生产国，如美国、中国、日本、韩国等纷纷扩产、新建生产装置。目前，世界碳酸钾总生产能力已达到70万t/a。 在美国和日本碳酸钾最大市场是用做电视机和计算机显示器阴极射线管玻璃中的钾离子源；碳酸钾在西欧的主要市场是玻璃化学工业以及生产其它钾化学品。 相比国外，我国应积极开拓碳酸钾的其它应用市场，尤其是在医药、食品等领域碳酸钾消费比例还较低，而钾洗涤剂、高级玻璃、浓缩洗衣粉等市场国内尚未启动，应加大市场开发力度。 3 碳酸钾生产工艺 从20世纪50年代至今，世界碳酸钾生产工艺依次经历了草木灰法、路布兰法、电解法、有机胺法、离子交换法和离子膜电解-碳化法。前4种生产工艺因为产品质量差、工艺复杂、能耗高、不适应大规模工业化生产和污染严重等原因已被淘汰。目前我国主要采用离子交换法工艺，国外主要采用离子膜电解-碳化法工艺。 3.1 生产工艺 3.1.1 草木灰法 主要和用各种植物壳，如棉籽壳、茶子壳等，烧制成草木灰。用浸取、蒸发、结晶的方法分别加以分离。此法因原料来自农产品，不易大规模生产。 3.1.2 路布兰法 将硫酸钾、煤粉、石灰石按一定比例混合，加水搅抖。在900℃-1000℃温度下进行焙烧，烧成物俗称黑灰。将黑灰粉碎，用热水浸取。将浸取液蒸发至46°Be’～47°Be’，将固液分离后的清液送碳化塔，进行一次碳化。将滤清液再蒸发，沉淀析出碳酸钠、碳酸钾的复盐及杂质，清液经二次碳化，得到粗制碳酸氢钾结晶。再经过滤，水洗(洗去SO42-)，然后于500℃-600℃下，在煅烧炉中进行转化，即得成品。 3.1.3 电解法 将氯化钾电解，得到氢氧化钾，然后以CO2碳化，得碳酸氢钾结晶。晶体经水洗、离心分离、煅烧后，就可以得到精制碳酸钾成品。电解法产品质量较好，但生产能耗太高，没有得到大规模应用推广。 2KCl+2H2O→2KOH+Cl2↑+H2↑ KOH+CO2=KHCO3 2KHCO3＝K2CO3+CO2↑+H2O↑ 3.1.4 有机胺法 以氯化钾为原料，有机胺(如异丙胺、三乙胺、环六甲亚胺等)等作载体碳化成碳酸钾氢钾。 KCl+NR3+H2O+CO2=NR3·HCl+KHCO3 式中NR3表示有机胺。将分离出碳酸氢钾的母液在蒸馏塔中蒸馏，CO2与游离的有机胺由塔上部排出，余下的NR3·HCl在塔下部用氢氧化钙处理后，再蒸馏出有机胺，并排出氯化钙溶液，回收的有机胺可循环使用。 2NR3·HCl+Ca(OH)2=2NR3+CaCl2+2H2O 该法利用率可达9