一种低氯硫酸钾的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种低氯硫酸钾的生产方法，包括如下步骤：1)将第一曼海姆炉生产的硫酸钾产物进行筛分，收集筛下物为合格产品，取筛上物粉碎；2)将粉碎后的筛上物与浓硫酸混合；3)将混合后的物料加入第二曼海姆炉进行加热反应；4)反应结束后冷却得到合格产品；所述的合格产品为氯含量小于等于0.5％的硫酸钾。本发明专利技术对一般曼海姆法生产的硫酸钾产品进行筛分，筛下物直接收集，筛上物在另外一台曼海姆炉中进一步处理，使所得硫酸产品中的氯含量不高于0.5％，采用曼海姆炉处理筛上物，充分利用原有生产设备，节省了成本投资。

【技术实现步骤摘要】
一种低氯硫酸钾的生产方法
本专利技术属于无机化工
，具体地说，涉及一种低氯硫酸钾的生产方法。
技术介绍
现有技术中，硫酸钾的工业化生产多采用曼海姆法，以氯化钾和浓硫酸为原料，按一定的配比连续投入曼海姆炉中进行反应，生成硫酸钾。具体的反应过程包括以下两步：KCl+H2SO4→KHSO4+HClKCl+KHSO4→K2SO4+HCl以上两步反应均为非均相反应，受到反应过程中加热不均匀等因素的影响，硫酸氢钾会包覆在氯化钾表面，造成反应不完全。对于曼海姆炉生产的硫酸钾，在刚刚出炉子，没有加中和剂的情况下，氯含量在1.5％时，硫酸含量一般在3％；氯含量在1.0％时，硫酸含量一般在4.5％。若要生产氯含量在0.5％的硫酸钾，则需要对出炉冷却后的硫酸钾进行筛分，取筛下物，其氯含量可以达到0.5％以下。在上述生产方式中，为对筛上物进行处理，现有生产方法中采用如下方案。对生产硫酸钾产品(K2O≥52％)出炉的产物进行筛分，收集筛下物作为低氯(0.5％)硫酸钾产品(K2O≥52％)，将分离出的大颗粒返料至普通硫酸钾产品(K2O≥50％)的生产设备中，作为普通硫酸钾产品(K2O≥50％)的原料。一般情况下，曼海姆炉出料中大颗粒的质量占比约为18-22％，取22％进行计算，则每生产1t低氯(0.5％)硫酸钾产品(K2O≥52％)，同时就会产生大颗粒产物0.282t。硫酸钾产品(K2O≥52％)与普通硫酸钾产品(K2O≥50％)的市场价格分别为3050元/t和2950元/t，由于两种产品的价格差异产生的成本增加为：0.282×(3050-2950)＝28.2元。大颗粒返料与最终制得的普通硫酸钾产品(K2O≥50％)的质量比为5:120，那么为消耗0.282t大颗粒返料，最终会制得6.77t普通硫酸钾产品(K2O≥50％)。在采用大颗粒返料生产普通硫酸钾产品(K2O≥50％)期间，会将每台曼海姆炉提酸10L/h左右，以降低氯含量，从而为返料预留空间，但是曼海姆炉提酸后出料中酸含量会增加，中和剂中需用部分纯碱代替石粉降低成品中的酸含量。每吨产出料中会添加20kg～30kg纯碱代替等量的的石粉。纯碱添加量取中间数25kg，市面上纯碱价格为2000元/t，石粉价格为350元/t。因而添加纯碱增加的成本为：6.77×0.025×(2000-350)＝279元。每小时10L硫酸增加量折算后相当于每吨硫酸钾增加硫酸14kg，中和剂的总用量不变，市面上硫酸价格为200元/t，因此增加硫酸带来的利润为：6.77×[14×(350-200)÷1000]＝14.2元。综合考虑以上因素，每生产1t低氯(0.5％)硫酸钾产品(K2O≥52％)，相比于生产游离酸含量小于等于3％，氯含量小于等于1.5％的硫酸钾产品(K2O≥52％)，共增加成本费用293元。同时，每生产1000t低氯硫酸钾，就要生产25000t的普通硫酸钾产品(K2O≥50％)来消耗所产生的筛上物，降低了硫酸钾产品(K2O≥52％)所占的生产比例。申请号为95108703.7的中国专利公开了一种用曼海姆炉法制造硫酸钾的无返料工艺，其特征在于将硫酸钾返料与硫酸混合后，进入反应器加热反应，硫酸浓度为98％，用量为反应理论用量的80％-110％，反应在400-600℃之间进行，经过0.3-4小时后，反应产物经冷却，破碎后得到合格成品。但在该方案中，最终产品中的氯含量仍高于0.5％，且需增设一台新的反应器进行生产，增加了成本。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种采用曼海姆炉低成本生产低氯硫酸钾的生产方法，在生产过程中，利用另外一台曼海姆炉对曼海姆法生产硫酸钾产生的筛上物进行处理，在原有生产设备的基础上仅改变物料输送方式即可完成生产系统的搭建，节省了成本投资，所得硫酸钾产品的氯含量不高于0.5％，实现了低氯硫酸钾的大批量生产。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：一种低氯硫酸钾的生产方法，包括如下步骤：1)将第一曼海姆炉生产的硫酸钾产物进行筛分，收集筛下物为合格产品，取筛上物粉碎；2)将粉碎后的筛上物与浓硫酸混合；3)将混合后的物料加入第二曼海姆炉进行加热反应；4)反应结束后冷却得到合格产品；所述的合格产品为氯含量小于等于0.5％的硫酸钾产品。在上述生产方法中，通过对曼海姆炉生产的硫酸钾产物进行筛分，对筛下物直接收集，对筛上物进行进一步处理，再收集重新处理过的产物，可以得到氯含量均不高于0.5％的低氯硫酸钾产品，实现了低氯硫酸钾的大批量生产；对筛上物的处理在第二曼海姆炉中进行，在原有生产设备的基础上仅改变物料的输送方式，即可实现上述生产方法，节省了生产系统的搭建成本。进一步地，在所述的步骤1)中，对所述硫酸钾产物进行筛分时，筛子的孔径大小为0.90～1.25mm。进一步地，在所述的步骤1)中，所述筛上物粉碎后粒度为16～20目。在上述生产方法中，曼海姆炉中的氯化钾原料与硫酸反应先生成硫酸氢钾，再进一步生成硫酸钾，反应生成的硫酸氢钾常包覆在氯化钾表面，阻碍了反应的进一步进行，造成产物中氯含量偏高。固体原料在反应过程中发生结块，会导致更大比例的氯化钾被包覆，造成最终产物中的氯含量偏高。对反应的最终产物进行筛分，粒径较小的产品中，可能被包覆的氯化钾更少，因而按照一定的粒径大小对产物进行筛分后，所得的筛下物即为满足需求的低氯硫酸钾产品，而粒径较大的产物氯含量普遍偏高，可通过筛分从产物中分离出来以进行进一步处理。对于粒径较大的筛上物，粉碎后可将内部被包覆的氯化钾暴露出来，有利于其与硫酸及硫酸氢钾反应，从而将筛上物中过量的氯离子消耗掉，将氯含量较高的筛上物转化为低氯硫酸钾产品。进一步地，在所述的步骤2)中，浓硫酸的加入量大于反应理论用量，所述反应理论用量根据如下方式计算得出：当所述筛上物中氯含量为a％，硫酸含量为b％时，反应理论用量为筛上物总质量的c％＝(49a/35.5-b)％；优选地，浓硫酸的加入量为筛上物总质量的(c+2)％～(c+3)％。在上述生产方法中，筛上物中存在的氯离子需要与酸反应生成氯化氢气体，进而从体系中脱出，每1mol的氯离子，理论上需要0.5mol的硫酸将其消耗掉。通过对筛上物中氯离子与硫酸的含量进行测定，可以得到浓硫酸的反应理论用量，也即理论上将氯离子完全消耗还需补充的浓硫酸的用量。由于反应为非均相反应，加入过量的浓硫酸可以更大程度地降低最终产物中的氯含量。浓硫酸不过量或过量较少，最终产物中的氯含量无法降低到标准以下；浓硫酸过量过多，会导致成品中酸含量偏高，影响成品的质量。因此在本方案中选择加入稍微过量的浓硫酸进行反应。进一步地，在所述的步骤2)中，筛上物与浓硫酸在混合装置中进行混合，浓硫酸以喷雾形式进入混合装置。在上述生产方法中，由于浓硫酸的用量与固体颗粒状的筛上物相比很小，将浓硫酸以喷雾形式喷入混合装置中，可以使浓硫酸形成的雾状液滴包裹在固体颗粒表面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低氯硫酸钾的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)将第一曼海姆炉生产的硫酸钾产物进行筛分，收集筛下物为合格产品，取筛上物粉碎；/n2)将粉碎后的筛上物与浓硫酸混合；/n3)将混合后的物料加入第二曼海姆炉进行加热反应；/n4)反应结束后冷却得到合格产品；/n所述的合格产品为氯含量小于等于0.5％的硫酸钾。/n

【技术特征摘要】
1.一种低氯硫酸钾的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将第一曼海姆炉生产的硫酸钾产物进行筛分，收集筛下物为合格产品，取筛上物粉碎；
2)将粉碎后的筛上物与浓硫酸混合；
3)将混合后的物料加入第二曼海姆炉进行加热反应；
4)反应结束后冷却得到合格产品；
所述的合格产品为氯含量小于等于0.5％的硫酸钾。


2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：在所述的步骤1)中，对所述硫酸钾产物进行筛分时，筛子的孔径大小为0.90～1.25mm。


3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于：在所述的步骤1)中，所述筛上物粉碎后粒度为16～20目。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的生产方法，其特征在于，在所述的步骤2)中，浓硫酸的加入量大于反应理论用量，所述反应理论用量根据如下方式计算得出：
当所述筛上物中氯含量为a％，硫酸含量为b％时，反应理论用量为筛上物总质量的c％，其中c％＝(49a/35.5-b)％；
优选地，浓硫酸的加入量为筛上物总质量的(c+2)％～(c+3)％。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的生产方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙新德，姜杰，刘伟伟，刘红磊，
申请(专利权)人：青岛碱业钾肥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37