一種生產(chǎn)硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)復(fù)合肥的新工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合肥生產(chǎn)的新工藝，特別涉及一種硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)專用復(fù)合肥的新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)硫酸鉀主要是采用曼海姆法，由氯化鉀和硫酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸鉀，具體反應(yīng)方式為:
2KC1+H2S04— KHSO 4+2HCl其中包含了兩步:
第一步:kci+h2so4— khso 4+hci, Δ < 0，放熱第二步:KC1+KHS04— K2S04+HC1，δ > 0，吸熱
第一步是放熱的，需要在較低的溫度下進行，而第二步是強吸熱反應(yīng)，需要大量加熱。在低溫階段，生成的酸性硫酸鹽常包裹在氯化鉀表面，形成一層不滲透膜，使得反應(yīng)進行十分緩慢，甚至停止。同時，鉀的酸性硫酸鹽中以KHSOjP K3H (S04)2最穩(wěn)定，它們的熔點分別為218.6°C和268°C，因此制取硫酸鉀的反應(yīng)需要在268°C下進行。所以現(xiàn)有技術(shù)中曼海姆法制備工藝多采用500~600°C的反應(yīng)溫度進行硫酸鉀的合成制備[1]。
[0003]該方法具有反應(yīng)能耗大，反應(yīng)效率相對較低的缺陷，亟需一種能夠以低能耗反應(yīng)得到硫酸鉀的工藝。
[0004]參考文獻1:王建軍，曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀，《化學(xué)工程師》，2003.6，37-39頁。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀所存在的不足，提供一種硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)復(fù)合肥的工藝。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種化肥生產(chǎn)工藝，特別是生產(chǎn)硫酸鉀的工藝，或生產(chǎn)硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)復(fù)合肥的工藝，包括以下步驟:
(1)氯化鉀和硫酸在轉(zhuǎn)化槽中反應(yīng)生成硫酸氫鉀和鹽酸，轉(zhuǎn)移到第一配料槽中，加入氯化鉀混合均勻，輸送到中和槽，通入氨氣中和反應(yīng)，結(jié)晶，過濾，固相烘干得到硫酸鉀。
[0007]本發(fā)明的制備工藝中，主要反應(yīng)方程式如下:
KC1+H2S04— KHSO 4+HC1( I )
KHS04+KC1+NH3— K 2S04+NH4C1(II)
工藝流程:在轉(zhuǎn)化槽中發(fā)生反應(yīng)(I )生產(chǎn)出硫酸氫鉀，配料槽再次加入一定氯化鉀溶液控制調(diào)節(jié)各組分含量，通氨中和到達工藝條件后，在高溫下分離出硫酸鉀。
[0008]本發(fā)明將曼海姆法中第二步反應(yīng)替換為了硫酸氫鉀、氯化鉀和氨氣進行中和反應(yīng)，避免原曼海姆法中第二步反應(yīng)強因吸熱反應(yīng)及不滲透膜層結(jié)構(gòu)而必須采用高溫反應(yīng)的缺陷。通過通入氨氣形成鼓泡振動破壞形成的不滲透膜，同時，氨氣和酸性成分中和反應(yīng)時可以直接突破作用于不滲透膜層，加快不滲透的膜層結(jié)構(gòu)崩解。在該中和反應(yīng)過程中，由于其屬于放熱反應(yīng)，無需額外加熱，且硫酸鉀的溶解度隨著溫度的升高逐漸降低，中和反應(yīng)后直接將溶液轉(zhuǎn)移到養(yǎng)晶槽中自然析出硫酸鉀晶體，經(jīng)過濾即可得到品質(zhì)優(yōu)良的硫酸鉀成品Ο
[0009]進一步，還包括步驟(2Α):將步驟(1)中過濾后的母液轉(zhuǎn)移至第二配料槽，并將轉(zhuǎn)化槽中反應(yīng)生成的硫酸氫鉀和鹽酸輸入第二配料槽，調(diào)整各組分的比例后，輸送到第二中和槽中，通入氨氣、輸入磷酸進行中和反應(yīng)。反應(yīng)完全后，轉(zhuǎn)移到料漿槽中，加入調(diào)理劑，烘干造粒，得到復(fù)合肥。
[0010]制備硫酸鉀過程中過濾所得到的母液，可以繼續(xù)和加入氯化鉀和硫酸調(diào)整濃度，最后和磷酸、氨氣進行中和反應(yīng)，得到復(fù)合肥產(chǎn)品。整個合成工藝路線中不再采用曼海姆法中硫酸氫鉀和氯化鉀加熱反應(yīng)的工藝路線，避免了反應(yīng)能耗高的缺陷，提高了產(chǎn)能和降低了成本。利用磷酸、氨氣直接和母液反應(yīng)，制備得到復(fù)合肥料漿，噴漿造粒得到高品質(zhì)的復(fù)合肥產(chǎn)品。
[0011]進一步，所述調(diào)理劑是活性硅和硼酸中至少一種。
[0012]母液進入現(xiàn)有的復(fù)肥裝置，母液與幾種原料混合形成低共融體后再進行噴漿造粒。在物料混合時，加入了調(diào)理劑，有效解決單一養(yǎng)分肥料的相溶以及噴漿造粒時的物料粘結(jié)問題。
[0013]進一步，還包括步驟(2Β):將步驟(1)過濾后的母液直接濃縮結(jié)晶，壓濾得到氯化銨產(chǎn)品，壓濾后的廢液作為氯化鉀原料循環(huán)使用。優(yōu)選的，包括氯化鉀水解槽，壓濾后的廢液回到氯化鉀水解槽中作為氯化鉀原料循環(huán)使用。步驟(2Α)和步驟(2Β)為平行步驟，沒有先后/順序之分。所述氯化鉀水解槽，用于水解氯化鉀，氯化鉀經(jīng)水解后輸入轉(zhuǎn)化槽中和硫酸反應(yīng)。
[0014]進一步，在步驟(2Β)，向母液中加入調(diào)節(jié)劑。母液中先加入調(diào)節(jié)劑，改善母的性質(zhì)后促進溶液中氯化銨的結(jié)晶析出，提高氯化銨的回收率。
[0015]進一步，所述調(diào)節(jié)劑是濃硫酸，特別是98%濃硫酸，調(diào)節(jié)劑選用濃硫酸對于氯化錢的結(jié)晶析出具有促進作用，而且添加的硫酸組分保留在結(jié)晶廢液中，當(dāng)廢液作為氯化鉀原料使用時，其中的氯化鉀成分得到充分利用，硫酸組分本身作為和氯化鉀反應(yīng)的原料也同時得到了有效的利用。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明的工藝避免了曼海姆法中的高溫鍛煉工序，采用低能耗的結(jié)晶工藝節(jié)能環(huán)保。同時產(chǎn)品水溶性比曼海姆法好。
[0017]2.本發(fā)明的工藝可以將硫酸鉀生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的母液直接進行濃縮壓濾得到氯化銨產(chǎn)品，實現(xiàn)銨肥的聯(lián)產(chǎn)。
[0018]3.本發(fā)明的工藝還可以將過濾硫酸鉀的母液和磷酸、氨氣進行中和反應(yīng)制備專用的復(fù)合肥，對于傳統(tǒng)的硫酸鉀生產(chǎn)工藝具有多種配合實施的復(fù)合肥工藝方案，靈活性好，能夠滿足不同客戶的要求。
[0019]【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的工藝路線圖。
【具體實施方式】
[0020]一種化肥生產(chǎn)工藝(即生產(chǎn)硫酸鉀聯(lián)產(chǎn)復(fù)合肥的工藝)，包括以下步驟:
(1)氯化鉀和硫酸在轉(zhuǎn)化槽中反應(yīng)生成硫酸氫鉀和鹽酸，轉(zhuǎn)移到第一配料槽中，加入氯化鉀混合均勻，輸送到中和槽，通入氨氣中和反應(yīng)，結(jié)晶，過濾，固相烘干得到硫酸鉀。
[0021](2A)將步驟(1)中過濾后的母液轉(zhuǎn)移至第二配料槽，將轉(zhuǎn)化槽中反應(yīng)生成的硫酸氫鉀和鹽酸輸入第二配料槽，調(diào)整各組分的比例后，輸送到第二中和槽中，通入氨氣、輸入磷酸進行中和反應(yīng)。反應(yīng)完全后，轉(zhuǎn)移到料漿槽中，加入調(diào)理劑，烘干造粒，得到復(fù)合肥。
[0022]( 2B )將步驟(1)過濾后的母液直接濃縮結(jié)晶，壓濾得到氯化銨產(chǎn)品，壓濾后的廢液回到氯化鉀水解槽中作為氯化鉀原料循環(huán)使用。
[0023]步驟(2A)和步驟(2B)為平行步驟，沒有先后/順序之分。
[0024]進一步，步驟(1)中氯化鉀和硫酸在轉(zhuǎn)化槽中反應(yīng)時，氯化鉀和硫酸的摩爾比例為1:1在中和槽中通入氨氣中和反應(yīng)至溶液的ρΗ=6~7 ο在步驟(1)中主要是氯化鉀、氨氣和硫酸進行連續(xù)復(fù)合反應(yīng)得到硫酸鉀，在反應(yīng)分成了兩步，反應(yīng)過程中必須保證硫酸先充分轉(zhuǎn)化為硫酸氫鉀，然后再通入氨氣進行中和，如此才能充分利用氨氣溶解于水生成的堿性氨水和顯酸性的硫酸氫鉀反應(yīng)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物硫酸鉀。如果反應(yīng)過程中硫酸和氯化鉀的摩爾比例大于1:1，那么硫酸難以充分轉(zhuǎn)化為硫酸氫鉀，在后續(xù)的氨氣中和反應(yīng)過程中，由于硫酸的轉(zhuǎn)化率不佳，導(dǎo)致殘留大量硫酸成分，使得硫酸鉀的生成量小，難以有效結(jié)晶析出。如果反應(yīng)過程中硫酸和氯化鉀的摩爾比例太小，那么溶液中會殘留過量的氯化鉀，干擾氨氣的中和結(jié)晶，以及硫酸鉀的析晶過程。
[0025]進一步，步驟(1)中氨氣中和反應(yīng)后，將溶液進行過濾，過濾選用濾布進行過濾。優(yōu)選濾布為純棉型濾布。過濾后的結(jié)晶用清水沖洗3~6小時，優(yōu)選為5小時，然后烘干。優(yōu)選的，烘干溫度為105~120°C。烘干過程中主要是將硫酸鉀結(jié)晶中的水分烘干除去，當(dāng)硫酸鉀結(jié)晶析出的時候，基本上已經(jīng)和其他成分有效的分離開了，此時只需要對結(jié)晶烘干處理即可得到高品質(zhì)的硫酸鉀。
[0026]進一步，步驟(2A)中將轉(zhuǎn)化槽中反應(yīng)生成的硫酸氫鉀和鹽酸加入到第二配料槽中，使得其中的硫酸根、氯離子、鉀離子的摩爾濃度比例滿足0.08-0.12:1:0.8-1.0，最好是0.09-0.1:0.97-1.03:0.85-0.95。經(jīng)過調(diào)整的第二配料槽中用于復(fù)合肥的原料液中營養(yǎng)成分配比合適，對于大田作物的生產(chǎn)具有良好的促進作用。
[0027]進一步，步驟(2A)在第二中和槽中，通入氨氣、輸入磷酸的摩爾量是根據(jù)溶液中的硫酸根(氯離子或鉀離子)離子濃度進行控制的，保證其比例滿足磷鉀比(P205:K20=l.4:1)的條件。通入氨氣，輸入磷酸中和后的溶液pH滿足pH=3.5-4條件。
[0028]進一步，步驟(2B)中將過濾后的母液濃縮至1.20~1.25密度，然后調(diào)整溫度至25-30度結(jié)晶3?9小時，最好是5?6小時，壓濾得到氯化銨產(chǎn)品。經(jīng)過壓濾的溶液中含有未析出的硫酸根離子、氯化鉀等，將其回流至用于氯化鉀溶解的水槽中，作為溶液使用繼續(xù)溶解氯化鉀用于和硫酸初步反應(yīng)轉(zhuǎn)化硫酸氫鉀的過程。
[0029]進一步，在步驟(2B)，向母液中加入調(diào)節(jié)劑。所述調(diào)節(jié)劑是98%濃硫酸加入調(diào)節(jié)劑可提高NH4C1母液中K+的溶解度，氯化銨結(jié)晶析出后，中大部分鉀元素保留在溶液中。然