專利名稱：離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工原料或者化肥生產(chǎn)方法及工藝。
硝酸鉀是一種重要的無機化工原料和農(nóng)用高效二元無氯復(fù)合鉀肥國內(nèi)緊缺。在本發(fā)明以前，制取硝酸鉀通常有四種生產(chǎn)方法一、轉(zhuǎn)化法系將硝酸鈉和氯化鉀復(fù)分解而得，此法工藝流程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量較高，工業(yè)上廣泛采用，但由于硝酸鈉貨緊價高，用該法生產(chǎn)成本較高，且副產(chǎn)品氯化鈉回收價值低。
二、烷基叔胺締合置換法(專利申請?zhí)?8105115.2，公開號CN1040562A)或用硝酸和氯化鉀為原料，利用有機溶劑萃取副產(chǎn)物氯化氫和未反應(yīng)的硝酸(《化工生產(chǎn)流程圖解》，化學(xué)工業(yè)出版社，1984年6月)。該類方法副產(chǎn)物為氯化銨，但原料部分又增加了氨或液氨(后者為稀鹽酸)，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，工藝流程長，產(chǎn)品質(zhì)量低(KNO3含量為93.0～97.0％)。
三、吸收法系采用碳酸鉀或苛性鉀溶液吸收硝酸尾氣而得，此法由于碳酸鉀或苛性鉀比較昂貴，生產(chǎn)成本高，很少采用。
四、硝酸銨復(fù)分解法系將硝酸銨與氯化鉀復(fù)分解而得，此法雖可得到農(nóng)用級的硝酸鉀和氯化銨兩種產(chǎn)品，但要制工業(yè)級硝酸鉀和氯化銨須經(jīng)過重結(jié)晶，消耗高。且含硝酸銨、氯化銨等混合母液蒸發(fā)時，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，因此大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的較少。
本發(fā)明的目的是提供一種原料價廉易得，工藝先進，流程短，消耗低，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高且穩(wěn)定，又能基本實現(xiàn)無“三廢”排出，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀工藝。
本發(fā)明是用離子交換樹脂為交換載體，以工業(yè)或農(nóng)用硝酸銨和氯化鉀為原料，通過下述技術(shù)方案進行鉀、銨鹽的離子交換生產(chǎn)硝酸鉀的工藝。即1、離子交換樹脂的轉(zhuǎn)型；采用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂為最佳。用氯化鉀等鉀鹽水溶液通過鈉型陽離子交換樹脂層，使其轉(zhuǎn)化為鉀型樹脂，至流出液中K+濃度不變時，離子交換樹脂為K+所飽和，轉(zhuǎn)型完畢。用水洗滌殘留在交換柱中的鉀、鈉鹽溶液。其反應(yīng)式為
(式中R代表離子交換樹脂，下同)2、順流上銨用一定量、-10～100℃、濃度為5～90％的硝酸銨溶液，控制線速度在0.3～6厘米/分鐘之內(nèi)，順流流入交換柱淋洗鉀型離子交換樹脂，待硝酸銨溶液流完后，用水以同樣的線速度淋洗鉀型離子交換樹脂，至鉀型樹脂變?yōu)殇@型樹脂。收集濃度30g/l以上的硝酸鉀交換液；濃度小于30g/l的硝酸鉀交換液用于硝酸銨化料。
3、逆流上鉀用與硝酸銨等當(dāng)量的0～100℃、濃度為5～36.2％的氯化鉀溶液，控制線速度在0.3～6厘米/分鐘之內(nèi)，逆流送入交換柱中，再生銨型離子交換樹脂，待氯化鉀流完后，用水以同樣的線速度再生銨型離子交換樹脂，至銨型離子交換樹脂又變?yōu)殁浶蜆渲?。收集濃?5g/l以上氯化銨交換液；濃度小于15g/l的氯化銨交換液用于部分氯化鉀化料。其反應(yīng)式為
上述順流上銨和逆流上鉀不斷反復(fù)進行，便可陸續(xù)得到硝酸鉀和氯化銨溶液。
本發(fā)明與現(xiàn)有工藝相比具有如下優(yōu)點1、工藝先進，流程短，產(chǎn)品質(zhì)量高且穩(wěn)定。
2、原料價廉易得，反應(yīng)完全，消耗低，原料利用率提高5％，成本低。
3、采用多效蒸發(fā)器和高效結(jié)晶器等設(shè)備，大幅度降低能耗，節(jié)能20％以上。
4、基本實現(xiàn)無“三廢”排放。
在離子交換過程中，因?qū)㈨樍魃箱@后水洗得到的低濃度硝酸鉀用于硝酸銨化料，將逆流上鉀后水洗得到的低濃度氯化銨用于部分氯化鉀化料，這部分氯化鉀在上鉀前先通過銨型離子交換樹脂層，實現(xiàn)工藝的閉路循環(huán)。因此基本上無“三廢”排放。
5、經(jīng)濟效益顯著。


圖1為離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀工藝流程圖。
具體實施例方式
一、化鉀1、按配方要求向化鉀池內(nèi)投入400Kg/批的氯化鉀，加入1372.3Kg水，攪拌使之完全溶解配制成22.57％的溶液，(上鉀溶液也可采用含等當(dāng)量數(shù)鉀離子的其它可溶性無機鉀鹽溶液，如硝酸鉀、硫酸鉀等鉀鹽溶液)。
2、稱取2.5Kg碳酸鉀(K2CO3)和1Kg氫氧化鉀(KOH)用適量水溶解，并逐漸注入化鉀池內(nèi)攪拌，控制溶液PH值達(dá)10～11，以除去鈣、鎂離子，澄清，過濾。
3、靜置澄清。檢測鈣、鎂離子含量是否合格。
4、將澄清透明的氯化鉀濾液泵入氯化鉀高位槽，備用。
二、化銨1、稱取429.4Kg/批硝酸銨投入化銨池中，加入1522.4Kg水，攪拌溶解成22％的溶液。
2、靜置澄清并過濾。
3、將濾液泵入硝酸銨高位槽，備用。
三、離子交換1、逆流上鉀(1)氯化鉀溶液逆流送入交換柱，控制線速度為1～2厘米/分鐘之內(nèi)。
(2)上氯化鉀溶液結(jié)束后，以同樣的線速度逆流送水，直至出口流出液濃度為0止，收集濃度15g/l以上的氯化銨交換液；濃度小于15g/l的氯化銨交換液用于部分氯化鉀化料。
(3)用無離子水順流淋洗樹脂床層約1h，用硝酸銀(AgNO3)檢測CL-是否合格。
2、順流上銨(1)硝酸銨溶液順流流入交換柱，控制線速度為2～3厘米/分鐘之內(nèi)。
(2)上硝酸銨溶液結(jié)速后，用水以同樣的線速度順流淋洗鉀型離子交換樹脂，至流出液濃度為0止，收集濃度30g/l以上的硝酸鉀交換液；濃度小于30g/l的硝酸鉀交換液用于硝酸銨化料。
四、蒸發(fā)與濃縮蒸發(fā)濃縮過程中，采用常壓或真空法，液體溫度控制在40～116℃的范圍內(nèi)，直至濃縮至45°Be為止。
五、結(jié)晶與離心1、用冷卻水冷卻，使?jié)饪s液得以冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶母液溫度降為35℃以下時，即可進行離心分離。
2、經(jīng)離心機脫液后，待無母液流出后，再繼續(xù)離心2～3分鐘后停機。
六、干燥離心分離后的結(jié)晶，經(jīng)干燥機干燥后即可包裝成產(chǎn)品。
七、硝酸鉀產(chǎn)品將交換制得的硝酸鉀交換液，在40～120℃，-0.09～1MPa下，經(jīng)多效蒸發(fā)濃縮至比重1.4g/cm2時，冷卻至-15～40℃，一次結(jié)晶，分離，干燥可得99.6％工業(yè)一級品硝酸鉀或99.8％軍工用硝酸鉀產(chǎn)品。
八、氯化銨產(chǎn)品將交換制的氯化銨交換液，在40～116℃，-0.09～1MPa下，經(jīng)多效蒸發(fā)濃縮至比重1.2g/cm2時，冷卻至-15～40℃，一次結(jié)晶，分離，干燥可得99.3％工業(yè)一級品氯化銨產(chǎn)品。
九、利用離子交換法生產(chǎn)工藝還可生產(chǎn)碳酸鉀、碳酸氫鉀、硝酸鈉、磷酸二氫鉀、硫酸鉀等產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種通過離子交換樹脂交換制得硝酸鉀溶液后，經(jīng)多效真空蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶，分離，干燥而得到高純硝酸鉀產(chǎn)品的離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀工藝，其特征在于(1)采用陽離子或陰離子交換樹脂，使用前要進行轉(zhuǎn)型，以任何方式放置于交換柱內(nèi)；(2)進行順流上銨，逆流上鉀；(3)上銨溶液采用-10～100℃、濃度為5～90％的硝酸銨溶液，制得硝酸鉀溶液；(4)上鉀溶液采用0～100℃、濃度為5～36.2％的氯化鉀溶液，制得氯化銨溶液；(5)順流上銨的線速度控制在0.3～6厘米/分鐘之內(nèi)，逆流上鉀線速度控制在0.3～6厘米/分鐘之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀工藝，其特征在于最佳離子交換樹脂為強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀工藝，其特征在于上鉀所采用的可溶性無機鉀鹽溶液，以氯化鉀溶液為最佳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀工藝，其特征在于順流上銨量或逆流上鉀量最好控制在離子交換樹脂的交換量之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用離子交換樹脂生產(chǎn)硝酸鉀工藝,它是用工業(yè)或農(nóng)用硝酸銨和氯化鉀為原料,用離子交換樹脂為交換載體,先使其由鈉型轉(zhuǎn)為鉀型,并采用順流上銨,逆流上鉀,對含硝酸銨溶液進行NH
文檔編號B01J47/00GK1184077SQ9611720
公開日1998年6月10日 申請日期1996年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月6日
發(fā)明者陳淑奇 申請人:陳淑奇