專利名稱：：復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法制硝酸鉀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于化合物的制備方法，尤其涉及一種以氯化鉀和硝酸銨為原料、用復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法制取硝酸鉀的方法。硝酸鉀在工業(yè)上主要作為火藥、玻璃、搪瓷等工業(yè)的原料，并與其它硝酸鹽和亞硝酸鹽混合后大量用于熔鹽浴，作為高溫傳熱媒介。在農(nóng)業(yè)上它被認(rèn)為是一種非常有發(fā)展前途的特種化肥，生產(chǎn)方法主要有低溫萃取法、高溫蒸餾法、復(fù)分解法、離子交換法等，其中復(fù)分解反應(yīng)流程簡(jiǎn)單，設(shè)備也不復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)有不少小廠均采用復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀。美國(guó)專利US3595609也公開了一種以KCl和NH4NO3為原料制備KNO3的溶液循環(huán)分解法，其流程如圖1所示。美國(guó)專利和國(guó)內(nèi)小廠生產(chǎn)方法的主要缺點(diǎn)是采用先混合后冷卻結(jié)晶。雖然美國(guó)專利冷卻溫度范圍為0℃～30℃，但由于KNO3溶解度在0℃～30℃之間差別很大，所以實(shí)際上冷卻溫度往往選在0℃附近，需要采用低溫冷卻結(jié)晶，其缺點(diǎn)是需要用冷凍設(shè)備，既增加投資，又消耗能量，而且由于結(jié)晶必然是從冷卻面上開始，冷卻效果會(huì)迅速下降，致使不得不頻繁清洗，所以冷卻結(jié)晶器往往只能間斷操作。為消除上述方法的弊端，本發(fā)明的目的是提供一種制取硝酸鉀的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法，結(jié)晶溫度為室溫，不需要冷凍設(shè)備，既可節(jié)省投資，又可減少能量，并可以大大延長(zhǎng)清洗時(shí)間，將間斷結(jié)晶過程變?yōu)檫B續(xù)操作。本發(fā)明的制取硝酸鉀的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法，以氯化鉀和硝酸銨為原料，其特征在于復(fù)分解反應(yīng)與結(jié)晶操作同時(shí)進(jìn)行，且結(jié)晶是在室溫下進(jìn)行，所說的室溫為20-40℃。本發(fā)明的制取硝酸鉀的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法，其流程如圖2所示。圖1為美國(guó)專利US3595609的工藝流程圖2為本發(fā)明的工藝流程；圖3為基于K+,NH4+||Cl-,NO3--H2O體系相平衡圖；圖4為復(fù)分解結(jié)晶法相圖；圖5為“復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶”連續(xù)結(jié)晶流程；圖6為小型中試流程；圖7為冷卻結(jié)晶器；圖8為NH4Cl真空蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。以下通過圖表對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述在美國(guó)專利和國(guó)內(nèi)小廠的生產(chǎn)方法中，經(jīng)過蒸發(fā)過濾掉NH4Cl的母液組成如圖3中的d點(diǎn)，加KNO3和水后其組成將達(dá)a點(diǎn)。經(jīng)冷凍至0℃后，KNO3析出，母液組成將在0℃NH4Cl與KNO3的共晶線(E0F0線)上b點(diǎn)。加入NH4NO3后其組成將達(dá)到c點(diǎn)。經(jīng)過蒸發(fā)后NH4Cl析出，母液回至d點(diǎn)。如此在d-a-b-c-d間不斷循環(huán)。本發(fā)明的制取硝酸鉀的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法是在一個(gè)室溫結(jié)晶器內(nèi)同時(shí)加入KCl、NH4NO3、母液和水，結(jié)晶出KNO3，加入的KCl和結(jié)晶出來的KNO3當(dāng)量相等，所以進(jìn)出結(jié)晶器的母液中的K+和NH4-離子的mol比保持不變。如圖4所示，進(jìn)入復(fù)分解反應(yīng)器的母液組成為d，已分離KNO3而出結(jié)晶器的母液組成為b。采用室溫下(20℃)復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶，一面加入KNO3，同時(shí)KNO3結(jié)晶出來，則母液將達(dá)到20℃時(shí)的E20F20線上的b點(diǎn)?？梢钥吹絛點(diǎn)和b點(diǎn)的K+和NH4+之間比例保持不變，只是b點(diǎn)的Cl-濃度增加而NO3-濃度減少，也就是說加入1molKCl產(chǎn)出1molKNO3。b點(diǎn)母液按流程繼續(xù)進(jìn)行，加入NH4NO3其組成將達(dá)到c點(diǎn)，在60℃下真空蒸發(fā)結(jié)晶出NH4Cl，則母液將回至d點(diǎn)。d點(diǎn)在E60F60線上。在圖2上為d-b-c-d。與美國(guó)專利不同的是，本發(fā)明中母液沒有進(jìn)行混合，而直接進(jìn)行結(jié)晶操作，在圖2中表現(xiàn)為不需經(jīng)a點(diǎn)(混合)而一步達(dá)到b點(diǎn)。以下表1-5分別為美國(guó)專利采用的0℃KNO3冷卻結(jié)晶與本發(fā)明的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶在20℃、30℃、40℃的結(jié)果及對(duì)比。表10℃KNO3冷卻結(jié)晶-60℃下NH4Cl蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)果表220℃KNO3復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶-60℃下NH4Cl蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)果表330℃KNO3復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶-60℃下NH4Cl蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)果表440℃KNO3復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶-60℃下NH4Cl蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)果表5不同溫度下冷卻結(jié)晶結(jié)果對(duì)比從以上表1-5可見，采用復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶生產(chǎn)KNO3不但可在室溫下操作，而且每生產(chǎn)1kg硝酸鉀需要蒸發(fā)的水量與在0℃下冷卻結(jié)晶法相差不多，只是母液循環(huán)量要增大一些。室溫越高，循環(huán)量越大，在40℃時(shí)幾乎大到4倍。但由于母液總的循環(huán)量并不算大，以年產(chǎn)10萬噸硝酸鉀計(jì)，即以每小時(shí)15噸計(jì)，在40℃條件下結(jié)晶時(shí)母液循環(huán)量也僅為120t/h，所以不成其為問題。從以上發(fā)明的描述，可得本發(fā)明的制取硝酸鉀的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法具有以下有益效果1、簡(jiǎn)化了流程，可節(jié)約投資；2、不用冷凍，節(jié)省能耗；3、將間斷操作變?yōu)檫B續(xù)操作；4、清洗周期大大延長(zhǎng)；5、可得到很好的結(jié)晶，便于過濾、洗滌、干燥；6、產(chǎn)品純度高。以下是具體實(shí)施例方式實(shí)施例1KCl+NH4NO3制KNO3+NH4Cl循環(huán)復(fù)分解全流程驗(yàn)證首先在上列裝置做全流程0℃冷凍結(jié)晶出KNO3、60℃真空蒸發(fā)制NH4Cl循環(huán)復(fù)分解試驗(yàn)，以驗(yàn)證我們的計(jì)算方法。所用原料為農(nóng)用級(jí)，詳見表1。表1原料組成試驗(yàn)結(jié)果如下A)冷卻結(jié)晶硝酸鉀冷卻結(jié)晶的試驗(yàn)結(jié)果如表2所列。產(chǎn)品化學(xué)組成如表3所列。表3產(chǎn)品化學(xué)組成將上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全流程生產(chǎn)平衡后，與我們根據(jù)Janeeke發(fā)表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行回歸計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較如表4所列。表4試驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比情況B)將上述冷凍結(jié)晶后的母液在60℃左右真空蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)果如表5所列。表2硝酸鉀冷卻結(jié)晶結(jié)果表5母液在60℃左右真空蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)果<tablesid="table5"num="008"><table>試驗(yàn)編號(hào)中-6-2中-6-3蒸發(fā)真空度mm68.368.2蒸發(fā)溫度℃59.060.0NH4Cl得率％60.2563.93水份蒸發(fā)率％81.2383.01產(chǎn)品氯化銨純度％94.4294.31</table></tables>可見，我們根據(jù)相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本相符。另外說明在60℃下真空結(jié)晶真空度不高，易于操作。實(shí)施例2本發(fā)明的“復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法”在室溫下操作-采用40℃下驗(yàn)證，因在一般情況下室溫不會(huì)超過40℃。40℃條件下試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果如表6。表640℃條件下試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果<tablesid="table6"num="009"><table>進(jìn)料重量，kgK2O％Cl-％NH4+-N％NO3-N％H2O％M1母液137.2511.9311.506.415.4346.32M2母液76.2511.608.326.476.6454.70農(nóng)用KCl61.5559.3044.79農(nóng)用NH4NO355.1317.4617.47KNO3晶種2.0044.901.000.9313.91出料KNO378.75NH4Cl44.13剩余M1母液198剩余M2母液46</table></tables>連續(xù)試驗(yàn)時(shí)間(扣除間隙停車)共62小時(shí)。KNO3(干基)產(chǎn)品平均含K2O44.6％,NH4+-N1.0％,Cl-0.8％,NO3-N14.0％，含水1.71％。裝置流程如圖1。復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶流程如圖1。反應(yīng)器型式為DTB型。物料停留時(shí)間約1小時(shí)。權(quán)利要求1.一種制取硝酸鉀的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法，以氯化鉀和硝酸銨為原料，其特征在于復(fù)分解反應(yīng)與結(jié)晶操作同時(shí)進(jìn)行，且結(jié)晶是在室溫下進(jìn)行。2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法，其特征在于室溫為20-40℃。全文摘要一種制取硝酸鉀的復(fù)分解反應(yīng)結(jié)晶法,是氯化鉀和硝酸銨為原料,其特征在于復(fù)分解反應(yīng)與結(jié)晶操作同時(shí)進(jìn)行,且結(jié)晶是在室溫下進(jìn)行。不需要冷凍設(shè)備,既可節(jié)省投資,又可減少能量,并可以大大延長(zhǎng)清洗時(shí)間,將間斷結(jié)晶過程變?yōu)檫B續(xù)操作。文檔編號(hào)C01C1/16GK1301667SQ9912499公開日2001年7月4日申請(qǐng)日期1999年12月27日優(yōu)先權(quán)日1999年12月27日發(fā)明者陳冠榮,劉寧申請(qǐng)人:北京普特實(shí)鉀化工技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司