一种轻质碳酸钾的制备方法技术

技术编号：42023466 阅读：16 留言：0更新日期：2024-07-16 23:14

本申请涉及碳酸钾技术领域，特别涉及一种轻质碳酸钾的制备方法。该制备方法包括如下步骤：步骤1)将包括碳酸钾和碳酸氢钾的第一溶液以雾化形式和二氧化碳进行碳化反应，反应后的浆料经过过滤得到第一滤液和第一沉淀，其中，碳化反应的压强P为0.1＜P≤1.5MPa；步骤2)第一沉淀经过煅烧处理得到二氧化碳和碳酸钾。该制备方法通过雾化极大地提高了反应物之间的接触面积，从化学动力学角度提升了二氧化碳气体分子的溶解速率，显著提升碳酸钾吸收二氧化碳的速率，从而节省了反应时间和成本，而且无需使用离子交换膜，减轻环保压力。

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【技术实现步骤摘要】

本申请涉及碳酸钾，特别涉及一种轻质碳酸钾的制备方法。

技术介绍

1、碳酸钾是重要的基本化工原料，广泛应用于无极工业、医药工业及玻璃搪瓷等轻工业，具有良好的市场前景。碳酸钾根据密度和生产工艺不同分为重质碳酸钾和轻质碳酸钾。重质碳酸钾主要应用于陶瓷生产领域，而轻质碳酸钾由于其多孔结构、堆积密度小，适合医药、食品、农药、日化等更多领域的应用。

2、目前，工业中碳酸钾的生产方法主要有流化床法和离子交换法。其中，流化床法接用氢氧化钾或将氯化钾电解与流化床装置联用，由氯化钾电解得到的氢氧化钾直接进入流化床中碳化；但这种方法需要在200℃高温下进行，带来了大量的能源损耗；同时，生产过程中碳酸钾晶体在流化床上围绕晶种结晶时发生密堆积现象，导致产品密度增加。因此采用这种方法制备得到的为密度较大且溶解速度慢的重质碳酸钾。

3、离子交换法采用阳离子交换树脂与氯化钾发生反应后，用碳酸氢铵将其洗脱为碳酸氢钾溶液，随后经过多效蒸发、结晶分离、煅烧等一系列步骤后转变为碳酸钾。经过焙烧后制得的碳酸钾为轻质碳酸钾，其溶解速度快，提高了最终产品的收率和质量。该方法虽然制得的产品质量较好，但是步骤繁琐，而且离子交换法中使用的离子交换膜通常采用有机材料制备，后续对离子交换膜的处理会对环境造成污染，因此不适用于大规模生产。

技术实现思路

1、本申请公开了一种轻质碳酸钾的制备方法，以解决现有的轻质碳酸钾的制备方法存在污染环境且步骤繁琐的问题。

2、为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：</p>

3、第一方面，本申请提供一种轻质碳酸钾的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

4、步骤1)将包括碳酸钾的第一溶液以雾化形式和二氧化碳进行碳化反应，反应后的浆料经过过滤得到第一滤液和第一沉淀，其中，碳化反应的压强p为0.1＜p≤1.5mpa；步骤2)第一沉淀经过煅烧处理得到二氧化碳和轻质碳酸钾。

5、进一步地，碳化反应的温度为20-60℃。

6、进一步地，碳化反应中二氧化碳和碳酸钾的摩尔比b1为1＜b1≤8，和/或，碳化反应的时间为2-40min，和/或，碳化反应的压强为0.25-0.6mpa。

7、进一步地，第一滤液回收后用于碳化反应中，和/或，步骤2)中得到的二氧化碳经过回收后用于碳化反应中。

8、进一步地，第一溶液的雾化方式为喷淋雾化，喷淋雾化的喷淋孔径为0.55-2mm，喷淋角度为10°-50°。

9、进一步地，煅烧处理的温度为200-600℃，时间为30-500min。

10、进一步地，碳化反应中加入可溶性铵盐和/或乙二胺。

11、进一步地，可溶性铵盐包括氯化铵、乙二胺、碳酸铵或者碳酸氢铵中的至少一种，和/或，可溶性铵盐的质量占第一溶液和可溶性铵盐的质量之和的百分比为0.1％-5％。

12、进一步地，该制备方法包括制备第一溶液：将氢氧化钾溶液和二氧化碳进行反应，反应后的浆料经过过滤得到第二沉淀和第一溶液，其中，反应的温度为0-100℃，压强p为0.1＜p≤1.5mpa。

13、进一步地，过滤步骤之前还包括对反应后的浆料进行冷却处理，冷却处理的温度为-15-20℃；和/或，第二沉淀经过煅烧处理得到二氧化碳和轻质碳酸钾。

14、进一步地，二氧化碳和氢氧化钾溶液中溶质的摩尔比b2为1＜b2≤8。

15、进一步地，氢氧化钾溶液以雾化形式和二氧化碳进行反应；和/或，氢氧化钾溶液的质量分数为30-60％。

16、采用本申请的技术方案，产生的有益效果如下：

17、本申请提供的轻质碳酸钾的制备方法，其中，通过在压强p为0.1＜p≤1.5mpa的条件下，将雾化形式的第一溶液和二氧化碳进行碳化反应，使反应物之间的接触更加充分，显著提升反应速率，雾化过程流量更易控制，同时，加压提高二氧化碳在第一溶液中的溶解度，与现有的离子交换法相比，该方法基于雾化喷淋原理，极大地提高了反应物粒子之间的接触面积，从化学动力学角度提升了二氧化碳气体分子的溶解速率，显著提升碳酸钾吸收二氧化碳的速率，从而节省了反应时间和成本，而且无需使用离子交换膜，减轻环保压力。

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【技术保护点】

1.一种轻质碳酸钾的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化反应的温度为20-60℃。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化反应中二氧化碳和所述碳酸钾的摩尔比b1为1＜b1≤8，和/或，所述碳化反应的时间为2-40min，和/或，所述碳化反应的压强为0.25-0.6MPa。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一滤液回收后用于所述碳化反应中，和/或，所述步骤2)中得到的二氧化碳经过回收后用于所述碳化反应中。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液的雾化方式为喷淋雾化，所述喷淋雾化的喷淋孔径为0.55-2mm，喷淋角度为10°-50°。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的温度为200-600℃，时间为30-500min。

7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化反应中加入可溶性铵盐和/或乙二胺。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铵盐包括

9.如权利要求7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述第一溶液：

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述过滤步骤之前还包括对反应后的浆料进行冷却处理，所述冷却处理的温度为-15-20℃；

11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳和所述氢氧化钾溶液中溶质的摩尔比b2为1＜b2≤8。

12.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钾溶液以雾化形式和二氧化碳进行反应；

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【技术特征摘要】

1.一种轻质碳酸钾的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化反应的温度为20-60℃。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化反应中二氧化碳和所述碳酸钾的摩尔比b1为1＜b1≤8，和/或，所述碳化反应的时间为2-40min，和/或，所述碳化反应的压强为0.25-0.6mpa。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶液的雾化方式为喷淋雾化，所述喷淋雾化的喷淋孔径为0.55-2mm，喷淋角度为10°-50°。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的温度为200-600℃，时间为30-500min...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘军青，王柯宇，王秋臣，孙艳芝，赵曼，张茂勇，南乖乖，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：

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