氯化钾和硫酸铵生产硫酸钾的工艺.docxVIP

氯化钾和硫酸铵生产硫酸钾的工艺周光宇(贵州工业大学化工系 ,贵阳 ,550003)摘 要腐蚀问题 。关键词提出以硫酸铵和氯化钾为原料 ,复分解制取农用硫酸钾的工艺条件及工艺流程 ,并探讨生产中设备选择及硫酸钾 氯化钾 硫酸铵 生产工艺第一步 : KCl + ( N H4 ) 2 SO4前言1KN H4 SO4 + N H4 Cl硫酸钾是一种农艺性较好的水溶性速效肥 ,碱度指标为 4611 % ,是低氯经济作物如烟草 ,柑桔 ,葡 萄等最主要的肥料 ; 其中所含的钾元素是植物三大 营养元素之一 ,硫是植物所需的中量营养元素之一 , 因而 ,硫酸钾被认为是一种含有多种养分的肥料 。硫酸钾还具有化学稳定性好 ,在空气中不易分解 ,吸 湿性好 ,几乎可以与现有的所有肥料品种相混合等 优点 。制取 K2 SO4 的方法有 :(1) 按水盐体系分离盐类的方法 (即溶解和结晶 的方法) 加工多组分的硫酸钾盐矿 。(2) 氯化钾和各种硫酸盐进行复分解的转化法 。(3) 硫酸或二氧化硫气体和氯化钾作用 ,可制得 盐酸和硫酸钾 。(4) 水热法加工多组分硫酸钾盐矿或是氯化钾 和硫酸盐的混合物 ,可制取硫酸钾和副产盐酸 。(5) 非水溶性钾矿 ( 杂卤石 , 百榴子石 , 海绿石 等) 的加工 。采用以 KCl 和 ( N H4 ) 2 SO4 为原料 ,复分解反应 制取 K2 SO4 , 并副产 K2 SO4 和 N H4 Cl 混合物的方 法 ,生产工艺简单 ,工艺操作容易控制 ,副产品容易利用 ,生产过程无污染 ,无三废 。第二步 : KN H4 SO4 + KCl总的反应式为 :K2 SO4 + N H4 Cl2 KCl + ( N H4 ) 2 SO4K2 SO4 + 2N H4 Cl212有关物质在水中溶解度数据见表 1 及图 1 。表 1 原料 、产物在水中的溶解度(单位 g/ 100g 水)0 ℃10 ℃20 ℃40 ℃60 ℃80 ℃100 ℃硫酸钾硫酸铵 氯化钾 氯化铵7 . 3570 . 627 . 629 . 49 . 473 . 031 . 033 . 311 . 175 . 434 . 037 . 214 . 881 . 040 . 045 . 918 . 188 . 045 . 555 . 221 . 495 . 351 . 065 . 624 . 2103. 356 . 777 . 3生产原理图 1 各物质在水中溶解度曲线2生产工艺3211反应方程式以 KCl 和 ( N H4 ) 2 SO4 为原料制 K2 SO4 的复分 解反应分两步 :311主要原料组成原料氯化钾的主含量及硫酸铵的主含量分别见 表 2 、表 3 。贵州化工1999 年第 3 期·14 ·表 2 氯化钾成分表 3 硫酸铵成分氯化钾含量 ( %)H2 O 含量 ( %)产地颜色N 含量 ( %)(以干基计)H2 O 含量 ( %) (以干基计) 取样次数颜色青海加拿大 俄罗斯 约旦白红 红 白93 . 6595 . 0996 . 2297 . 015 . 490 . 242 . 530 . 44 白白1220 . 9120 . 480 . 640 . 67 3 白21 . 00 0 . 32 312生产的工艺流程3 生产中采用约旦或加拿大生产的氯化钾。图 2 生产工艺流程313生产主要设备表 4生产设备一览表名称规格材质数量用途3m23m33m3Φ200 ×20503m32 ×2 ×1 . 53BA - 9KCl 溶解 , KCl 和 ( N H4 ) 2 SO4 反应及 K2 SO4 的蒸发浓缩( N H4 ) 2 SO4 的溶解K2 SO4 的冷却K2 SO4 的真空过滤K2 SO4 的过滤 配合蒸发管使用 母液的转移 甩干产品中的水分 提升原料供蒸汽 蒸发母液中的水分KCl 溶解槽( N H4 ) 2 SO4 溶解槽K2 SO4 冷却釜 抽液槽K2 SO4 过滤槽 母液蒸发池 母液输送泵 离心机提升机 锅炉 母液蒸发管搪瓷搪瓷 搪瓷 不锈钢 不锈钢 混凝土41433423113不锈钢CD E - 1802t / h列管式钛314物料平衡计算以 1000 kg K2 SO4 为计算基准的物料平衡计算结果如图 3 。1999 年第 3 期贵州化工·15·图 3315实际生产所得产品的有关数据硫酸钾产品的分析数据见表 5 。表 5 硫酸钾的组成以 1000 kg K2 SO4 为计算基准的物料平衡图出料 K2 SO4 的温度选用 40 ℃,在该温度出料能 保证 K2 SO4 产品产量高 , K2 O 含量及 Cl - 含量能达到要求 。高于 40 ℃出料 , K2 SO4 的产量低 , 而低于