專利名稱：氯化鉀和硫酸銨熱復(fù)分解法制硫酸鉀及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工類，是一種制硫酸鉀的新工藝。
鉀肥是植物生長(zhǎng)必須的三大營養(yǎng)元素之一，常用的有氯化鉀、硫酸鉀。而一些忌氯作物，如茶葉、煙草、柑桔、蘋果等，因施用氯化鉀影響其品質(zhì)和產(chǎn)量而不得不施用硫酸鉀。所以，盡管硫酸鉀的生產(chǎn)比氯化鉀復(fù)雜，成本遠(yuǎn)比氯化鉀高，但近年世界上每年農(nóng)用的硫酸鉀仍然達(dá)100多萬噸氧化鉀。
世界上硫酸鉀的生產(chǎn)主要集中在比利時(shí)、德國、美國、意大利、獨(dú)聯(lián)體等。硫酸鉀除用作肥料外，還用于玻璃、染料、香料等工業(yè)，也是制造鉀鹽的基本原料。目前，世界上50％的硫酸鉀來自開采鉀鹽礦石，如硫鎂釩礦、鉀鎂釩礦等，37％來自成品氯化鉀的轉(zhuǎn)化，其余來自鹽湖鹵水和其它資源。其生產(chǎn)方法有1、含鉀鹽礦石制硫酸鉀，如無水鹽鉀鎂釩制硫酸鉀；鉀鹽鎂釩制硫酸鉀；硫酸鹽型多礦物礦石制硫酸鉀；雜鹵石、硫酸鉀型鹽湖鹵水制硫酸鉀，以及明礬石還原熱分解法制硫酸鉀等。這些方法雖然是硫酸鉀的主要來源，但因受礦石貯量、品位以及加工工藝等的限制，在我國尚沒有工業(yè)化。
2、用氯化鉀和硫酸制硫酸鉀的方法有Mannheim法；Climax法；Chisso法；Hargreares法等。用氯化鉀和硫酸制硫酸鉀不僅腐蝕嚴(yán)重、工藝較復(fù)雜、副產(chǎn)大量氯化氫較難處理，而且投資很大，如建一年產(chǎn)硫酸鉀一萬兩千噸的裝置，投資在三千萬元以上。
3、其它方法，KCl和硫酸鹽液相復(fù)分解反應(yīng)制硫酸鉀，如鹽酸和硫酸鎂等。這種方法工藝也比較復(fù)雜，如需要蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾等，在蒸發(fā)和結(jié)晶過程需銷耗大量能量，甚至需要制冷，另外，母液循環(huán)量大，常常有廢水排放。
我國是一個(gè)鉀資源缺乏的國家，其儲(chǔ)量只有幾百萬噸氧化鉀，現(xiàn)已探明的資源量也只有一千多萬噸氧化鉀，占世界第十幾位，且主要是鉀石鹽，主要集中在青海、四川，用來制氯化鉀。這與我國的農(nóng)業(yè)地位是不相適應(yīng)的。硫酸鉀的生產(chǎn)在我國基本上是空白，我國每年需硫酸鉀一百多萬噸，而我國的硫酸鉀產(chǎn)量只有2萬多噸，主要還是來自云南引進(jìn)日本的氯化鉀和硫酸制硫酸鉀。1991年我國進(jìn)口硫酸鉀42.37萬噸，用去9249.62萬美元，仍滿足不了農(nóng)業(yè)需要，且進(jìn)口量還在增加。目前國際市場(chǎng)上硫酸鉀價(jià)格呈上漲趨勢(shì)，其價(jià)格是氯化鉀的一倍還多。如1992年3月國際市場(chǎng)氯化鉀為85—110美元/噸，而硫酸鉀為185—200美元/噸。
采用氯化鉀和硫酸銨熱復(fù)分解法制硫酸鉀，是一種氯化鉀制硫酸鉀的新工藝，它不但克服了傳統(tǒng)工藝的不足，而且原料易得、投資省、成本低，所以本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)上可行的制取硫酸鉀的新工藝，以滿足世界特別是中國對(duì)硫酸鉀的需求。氯化鉀和硫酸銨熱復(fù)分解法制硫酸鉀的新工藝如下原料農(nóng)用的氯化鉀、硫酸銨，烷基苯磺酸鈉或烷基硫酸鈉，碳酸銨，硫酸等。
稱取1摩爾(132克)的硫酸銨，1.9摩爾(141.74克)的氯化鉀，0.2摩爾(19.2克)的碳銨，0.1摩爾(4.9克)的硫酸(拆純)，0.2克的烷基苯磺酸鈉或烷基硫酸鈉。
將上述稱得的硫酸銨、氯化鉀、碳酸銨、烷基苯磺酸鈉等粉碎過200目，并充分混合。將硫酸溶于水制成濃度為20％的溶液，噴灑在上述混合料中，并充分?jǐn)嚢杈鶆?，便得到制備好的原料。將制備好的原料放入坩鍋中，然后將坩鍋放入加熱器中，如馬弗爐中，控制溫度在260℃—500℃，300℃為佳，加熱30分鐘—1小時(shí)(加熱時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化率提高)，一般以40分種為佳。取出坩鍋，冷卻后，即得174.2克農(nóng)用的一級(jí)品硫酸鉀。從馬沸爐逸出的HCl和氨生成霧狀的氯化銨結(jié)晶，將霧狀氯化銨通入電除塵器加以回收，即得107克氯化銨。產(chǎn)品硫酸鉀的純度與原料純度相當(dāng)，完全可以滿足農(nóng)用的要求。氯化銨的純度較高，不但可農(nóng)用，還可作為其它工業(yè)的原料。經(jīng)國際聯(lián)機(jī)檢索，查得氯化鉀和硫酸銨復(fù)分解反應(yīng)制取硫酸鉀的文獻(xiàn)有26條，其中25條為硫酸銨和氯化鉀液相復(fù)分解反應(yīng)制取硫酸鉀，只有一條(CA號(hào)為114188515)為熱復(fù)分解法制取硫酸鉀，其反應(yīng)溫度為200—350度，而我們的新工藝，不但反應(yīng)溫度可大大超過350度，而且在反應(yīng)中加入了碳酸銨、硫酸、表面活性劑等反應(yīng)活化劑，反應(yīng)生成的霧狀氯化銨采用電除塵加以回收。
本發(fā)明和氯化鉀轉(zhuǎn)化法制硫酸鉀的其它方法相比，工藝簡(jiǎn)單、投資省、成本低，且原料易得，建廠基本不受外部條件限制，設(shè)備基本無腐蝕，無廢氣、廢渣排放，副產(chǎn)氯化銨可全部回收，氯化鉀的轉(zhuǎn)化率、經(jīng)濟(jì)效益等項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)先進(jìn)水平。
權(quán)利要求
1.氯化鉀和硫酸銨熱復(fù)分解法制取硫酸鉀并副產(chǎn)氯化銨，其特征在于以氯化鉀和硫酸銨為主要原料，加入一定的反應(yīng)助劑和催化劑，加熱到一定溫度，使氯化鉀和硫酸銨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，制取硫酸鉀，并副產(chǎn)氯化銨。
2.按權(quán)利要求1的方法制硫酸鉀，其特征在于加熱溫度可達(dá)350度至500度。
3.按權(quán)利要求1的方法制硫酸鉀，其特征在于氯化鉀和硫酸銨粉碎并混合均勻后，噴加適量的硫酸溶液。
4.按權(quán)利要求1的方法制硫酸鉀，其特征在于在原料中加入碳酸銨、表面活性劑等反應(yīng)活化劑和催化劑。
5.按權(quán)利要求1的方法制硫酸鉀，其特征在于副產(chǎn)的氯化銨采用電除塵全部回收。
全文摘要
氯化鉀和硫酸銨熱復(fù)分解法制得的硫酸鉀可滿足某些農(nóng)作物忌氯作物的需要。該工藝將氯化鉀和硫酸銨粉碎、混勻，加入碳銨等反應(yīng)活化劑，可在350-500度下，使氯化鉀和硫酸銨反應(yīng)制取農(nóng)用的硫酸鉀，并用電除塵回收副產(chǎn)的氯化銨。該新工藝和其它氯化鉀制硫酸鉀的方法相比，工藝簡(jiǎn)單，投資省，成本低，且原料易得；建廠基本不受外部條件限制，設(shè)備基本無腐蝕，無廢氣、廢渣排放；氯化鉀的轉(zhuǎn)化率、經(jīng)濟(jì)效益等項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)先進(jìn)水平。
文檔編號(hào)C01C1/00GK1120017SQ93104558
公開日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1993年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月20日
發(fā)明者張文輝, 許秀成, 張寶林 申請(qǐng)人:鄭州工學(xué)院