[发明专利]一种碳酸钾的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钾的碳酸盐，尤其涉及一种碳酸钾的生产工艺。

背景技术

目前，生产碳酸钾(K₂CO₃)的方法主要有电解法和离子交换树脂法。虽然采用电解法制备的产品质量高、无污染，但是其设备要求高、电耗大、成本高。公开号为CN1092379的中国发明专利申请提供了一种制备碳酸钾的工艺和设备，在碳酸钾煅烧物或水合物制备装置中的粉末或研磨料加入结晶和固体分离后的湿离析盐并混合。有或无混合物循环的搅拌器安装在离析盐的固体分级及煅烧物和水合物制备装置入口之间。碳酸钾水合物的制备时，部分煅烧物粉末与离析盐或粉末和离析盐的混合物混合。碳酸钾水合物用搅拌器制备，省去制备碳酸钾水合物的加热干燥装置。公开号为CN101186317的中国发明专利申请提供了另一种碳酸钾的制备方法，将燃媒烟道气或石灰窑气经水洗除尘脱硫后通入氨水中，制成碳酸氢铵溶液，加入氢氧化镍和氯化钾，通入氨气分离沉淀得到碳酸钾氨水溶液，再转移到容器，加压通氨气或加液氨，溶液分层，上层为过饱和氨水，下层为饱和碳酸钾含氨溶液，用萃取法得到碳酸钾含氨饱和溶液，将碳酸钾含氨溶液加热蒸发，脱氨后过滤掉残余的碳酸镍后蒸干得碳酸钾产品。传统的离子交换法生产碳酸钾是采用氯化钾和碳酸氢铵作为原料，经过两次蒸发、碳化、结晶、分离、水洗、煅烧而制得成品。

发明内容

本发明主要是提供了一种能耗低，节省了碳化工序，对设备腐蚀小，工艺步骤简单的碳酸钾生产工艺；解决现有技术所存在的能耗高，工序多的技术问题。

本发明同时还提供了一种能循环回收利用，对环境污染小，节省能源的碳酸钾生产工艺；解决现有技术中存在的污染环境，浪费能源的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种碳酸钾的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

①采用强酸性阳离子交换树脂以氯化钾为再生剂，以碳酸氢铵做淋洗剂，利用离子交换法得到碳酸氢钾和碳酸氢铵的混合溶液以及氯化铵溶液；

②将混合溶液在减压低温条件下进入蒸发自碳化工序，蒸发时负压为0.6Mpa～0.8Mpa，蒸发温度为75℃～90℃，碳酸氢铵分解释放的CO₂将由碳酸氢钾分解出来的碳酸钾进行碳化处理，转化为碳酸氢钾；

③经过上述步骤碳化得到的碳酸氢钾溶液经过蒸发结晶工序提纯；

④经过蒸发结晶后的浓缩液经过固液分离得到碳酸氢钾固体，经过煅烧得到成品碳酸钾。

本发明的工艺中，在混合溶液蒸发时采用的减压低温条件，因为碳酸氢铵的分解温度低于碳酸氢钾，在减压低温蒸发过程中，只有少量的碳酸氢钾转化为碳酸钾，减压蒸发过程中碳酸氢铵分解放出的CO₂完全可以实现碳酸钾的碳化，从而免去了原有的离子交换树脂方法制备碳酸钾的工艺过程中的碳化过程，传统的工艺都是采用常温常压的蒸发工艺，在碳酸氢钾分解后需要进行碳化处理转化为碳酸钾。从而本工艺简略了工艺步骤，蒸发的温度降低，将煤耗由老工艺的1.8吨下降至1.3吨，电耗从450KW/h下降至270KW/h，主要原料氯化钾和碳酸氢铵的吨产品消耗分别为1.25和1.60下降至1.153和1.335。同时由于蒸发温度降低，也减少了对设备的腐蚀。

作为优选，所述步骤①内得到的氯化铵溶液经过蒸发结晶提纯后，再经过固液分离得到成品氯化铵。在氯化钾和碳酸氢铵经过离子交换后，其反应式如下：(式中R为树脂分子骨架部分)

经过离子交换得到氯化铵溶液，然后制备了成品氯化铵，提高了原料的利用率，节约了能源。

作为优选，所述的步骤②内经过蒸发自碳化后含氨的蒸馏水通过管道回流到步骤①内的碳酸氢铵溶液内。将经过蒸发自碳化后的含氨蒸馏水回收利用，节约了能源，降低了污染，使得能源循环回收利用。

作为优选，所述的步骤④内经过固液分离后的碳酸氢钾固体经过煅烧为成品，其中的碳酸氢钾母液回流到步骤②的蒸发自碳化溶液内。经过固液的离心分离提纯了固体，液体内含有的碳酸钾可以再重复进行蒸发自碳化步骤，循环往复的回收利用，不但提高了产量还节约了成本。

作为优选，所述的氯化铵溶液经过蒸发结晶后，其中含氨的蒸馏水经过离子交换后，氯化铵回收到步骤①产生的氯化铵溶液内，纯水回流到离子交换溶液内。含氨的蒸馏水经过离子交换后将氯化氨回收，提高了利用率和产量，纯水回流到碳酸氢铵与氯化钾进行离子交换的容器内，进行稀释溶解。

作为优选，所述的离子交换法采用的是732型强酸性阳离子交换树脂。