一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法技术

本发明专利技术涉及一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法，包括如下步骤：（1）将氯化钾与硫酸加入到第一反应器中，通入过热蒸汽，反应生成硫酸钾和含有氯化氢的水蒸气；（2）将所述含有氯化氢的水蒸气通入第二反应器中，与氧化钙或者氢氧化钙反应生成二水氯化钙和过热蒸汽；将所述过热蒸汽循环至步骤（1）。该方法解决了硫酸钾和二水氯化钙生产中的高能耗问题，同时，副产物氯化氢也得到了很好的利用，基本杜绝了对环境的威胁。

【技术实现步骤摘要】
一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法
本专利技术涉及一种钾盐的制备方法，具体涉及一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法。
技术介绍
硫酸钾是一种重要的无机化工原料，主要应用于农业领域，为肥料提供作物生长必须的钾元素和硫元素，除此之外，硫酸钾还可用作染料中间体，香料助剂及医用缓泻剂等。硫酸钾的生产主要方法有三种，一是利用硫酸或硫酸盐与氯化钾反应制取硫酸钾的转化法，该法生产的硫酸钾总量约占世界硫酸钾生产总量的75％。这种方法以曼海姆法为代表，该方法诞生于19世纪末的德国，是最早实现工业化的方法，同时也是到目前为止相对较为成熟的硫酸钾生产方法，现阶段一些较新的工艺也是对曼海姆法的进一步改进。曼海姆法的基本原理可用下列的化学方程式表示：总的反应为2KCl+H2SO4→K2SO4+2HCl实际的反应主要分为以下两步进行：KCl+H2SO4→KHSO4+HClΔH＜0(1)KHSO4+H2SO4→K2SO4+HClΔH＞0(2)生成硫酸氢钾的反应(1)是放热反应，在常温下即可以较高的效率进行，而由硫酸氢钾转化为硫酸钾的反应(2)则是吸热反应，需要在较高的温度下才能以可观的速率进行。因此，传统的曼海姆法都需要在能耐高温耐强酸腐蚀的曼海姆炉中反应，这样造成的生产问题便是设备的严重腐蚀，整套装置的维修频率及维护成本高，而生产能力也是大大受限，所以一直以来，对于曼海姆法的改进就是学界及产业界的研究重点。申请号为CN201410344112.9的专利《一种硫酸钾的生产方法》公开了一种典型的采用曼海姆方法进行硫酸钾生产的工艺，但就高企的能耗这一条就使得这一专利方案失去了竞争力及吸引力。申请号为CN201410849188.7的专利《一种硫酸钾反应炉》公开了一种改进的曼海姆炉制备硫酸钾的方法，但纵观其整体改进及工艺流程，该方法仍不能彻底摆脱维护成本及能耗过高的弊端。为了解决或者说是回避曼海姆法本身的高温及强腐蚀的弊端，申请号为CN93107781.8的专利《用氯化钾与硫酸液相转化制备硫酸钾的方法》引入了有机萃取剂，以期降低反应条件制取硫酸钾，但该法在产品收率及产品品质上还不能达到十分理想的效果。第二种方法是利用海湖盐卤水制取硫酸钾。申请号为CN95104278.5的专利公开了一种《用苦卤与氯化钾制取硫酸钾的方法》，该法先对原料苦卤水进行浓缩分离制取中间产品钾镁复盐，然后钾镁复盐再与氯化钾溶液进行反应制取硫酸钾。由于在进行反应之前还需要对苦卤水中的钾盐进行提纯，这就使得整个的工艺流程拉的较长，整个投资成本增加，同时，受限于卤水资源问题，该法还是有一定的地域限制，很难得到推广。第三种方法则是利用钾盐矿石制取硫酸钾。申请号为CN201310320200.0的专利《从杂卤石矿中静态溶浸提取钾以及制备硫酸钾的方法》、申请号为CN201010224456.8的专利《利用热压浸出工艺从明矾石提取氧化铝与硫酸钾》以及申请号为CN201310746337.2的专利《一种正长石提取可溶性硫酸钾的方法》均公开了使用钾盐矿石制取硫酸钾的方法，但观其复杂的分离工艺流程、较低的产品收率及品质，再结合我国可利用钾矿资源少、品位低、分布具有地域性等等的特点，该法也很难得到推广与应用。综合上述提到的硫酸钾生产方法及具体的实施方案，不难发现，现有的新技术及对旧的工艺的创新都存在了这样或那样的不足，如工艺能耗过高，工艺流程过长，设备投资过大，产品品质较差，使用的原料会对环境安全造成一定的威胁等等，很难寻找到一个各方面缺陷较少的工艺。氯化钙是一种很常见的工业化学品，常用作多用途的干燥剂，制冷剂，建筑防冻剂，润滑油添加剂等。而工业上常用到的氯化钙有三类，分别为无水氯化钙、二水氯化钙和氯化钙水溶液。氯化钙的工业化生产主要以两种方式进行，一是由酸与石灰石反应得到，二是由氨碱法制纯碱生产中的蒸馏废液得到。传统的利用氨碱法制纯碱生产中的蒸馏废液来制备氯化钙整个工艺流程可大致分为以下几个步骤：浓缩→结晶→除水→干燥→冷却。申请号为CN201410833456.6的专利公开了一种典型的生产二水氯化钙的方法，但是由于用到的蒸馏废液的浓度一般较低，所以浓缩操作的水蒸发量会比较大，同时，浓缩过程也不可能将所需的产品直接提取出来，这就导致了后续的一系列多余工序，如浓缩结晶后的晶体再洗涤，干燥等。利用酸和石灰石反应生产氯化钙的工艺相对上述提到的工艺会更复杂一些，因为除了上述提到的工艺流程外，它还会涉及到其它一些反应物及产物的处理问题。例如盐酸与石灰石反应，除了有未反应石灰石渣的处理外，在浓缩的过程中还涉及到未反应氯化氢的处理，所以，这一方法不仅在工艺上要求更高，并且还对环境安全造成了一定程度的威胁。综合上述提到的氯化钙的生产方法，可以很明显的发现其存在的较大缺陷，如浓缩过程耗能高，工艺流程长并且存在重复耗能及能量被直接废弃浪费的现象。
技术实现思路
为了解决上述提到的硫酸钾和二水氯化钙生产中存在的问题，本专利技术提出了一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法，该方法以曼海姆法为基础，但采用了与曼海姆法完全不同的供能方式，解决了硫酸钾和二水氯化钙生产中的高能耗问题，同时，副产物氯化氢也得到了很好的利用，基本杜绝了对环境的威胁。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法，包括如下步骤：(1)将氯化钾与硫酸加入到第一反应器中，通入过热蒸汽，反应生成硫酸钾和含有氯化氢的水蒸气；(2)将所述含有氯化氢的水蒸气通入第二反应器中，与氧化钙或者氢氧化钙反应生成二水氯化钙和过热蒸汽；将所述过热蒸汽循环至步骤(1)。优选的，所述步骤(1)中，所述氯化钾与所述硫酸的摩尔比为(1.8～2.2):1。所述步骤(1)中，所述氯化钾与所述硫酸的摩尔比可为(1.8～2):1或(2～2.2):1。优选的，所述步骤(1)中，所述过热蒸汽的温度为180～320℃，压力为0.1～2Mpa。所述步骤(1)中，所述过热蒸汽的温度可为180～220℃、220～270℃或270～320℃。所述步骤(1)中，所述过热蒸汽的压力可为0.1～0.13Mpa、0.13～0.6Mpa、0.6～1.2Mpa或1.2～2Mpa。优选的，所述步骤(1)中，所述过热蒸汽由第一反应器的蒸汽入口通入，所述含有氯化氢的水蒸气由第一反应器的蒸汽出口排出。优选的，所述步骤(2)中，所述氧化钙或者氢氧化钙与步骤(1)中所述氯化钾的摩尔比为1:(1.6～2.0)。所述步骤(2)中，所述氧化钙或者氢氧化钙与步骤(1)中所述氯化钾的摩尔比可为1:(1.6～1.66)、1:(1.66～1.7)或1:(1.7～2)。优选的，循环至步骤(1)的过热蒸汽的温度为180～320℃，压力为0.1～2Mpa。循环至步骤(1)的过热蒸汽的温度可为180～220℃、220～270℃或270～320℃。循环至步骤(1)的过热蒸汽的压力可为0.1～0.13Mpa、0.13～0.6Mpa、0.6～1.2Mpa或1.2～2Mpa。优选的，所述步骤(2)中，所述含有氯化氢的水蒸气由第二反应器的蒸汽入口通入，所述过热蒸汽由第二反应器的蒸汽出口排出；循环至步骤(1)的过热蒸汽通过第一反应器的蒸汽入口通入。优选的，当所述含有氯化氢的水蒸气的pH上升到6～7时，停止反应，从第一反应器得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氯化钾与硫酸加入到第一反应器中，通入过热蒸汽，反应生成硫酸钾和含有氯化氢的水蒸气；(2)将所述含有氯化氢的水蒸气通入第二反应器中，与氧化钙或者氢氧化钙反应生成二水氯化钙和过热蒸汽；将所述过热蒸汽循环至步骤(1)。

【技术特征摘要】
1.一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将氯化钾与硫酸加入到第一反应器中，通入过热蒸汽，反应生成硫酸钾和含有氯化氢的水蒸气；(2)将所述含有氯化氢的水蒸气通入第二反应器中，与氧化钙或者氢氧化钙反应生成二水氯化钙和过热蒸汽；将所述过热蒸汽循环至步骤(1)；所述步骤(1)中，所述过热蒸汽的温度为180～320℃，压力为0.1～2Mpa；所述步骤(2)中，循环至步骤(1)的过热蒸汽的温度为180～320℃，压力为0.1～2Mpa。2.根据权利要求1所述的联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述氯化钾与所述硫酸的摩尔比为(1.8～2.2):1。3.根据权利要求1所述的联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟劲光，吴明，钟颖苑，
申请(专利权)人：龙岩紫云化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35