[发明专利]一种硝酸钾的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硝酸钾的制备方法，属无机化工技术领域。 

背景技术

硝酸钾是一种双元(含氮13.85%，氧化钾46.58%）无氯复合肥料，特别适用于烟草、西红柿、柑桔、葡萄等忌氯作物。生产硝酸钾的现有技术主要有以氯化钾和硝酸钠或硝酸铵为原料的复分解法；有以氯化钾和硝酸铵或硝酸为原料的离子交换法；有以氯化钾和硝酸为原料的溶剂萃取法（简称Haifa方法）。这几种方法的方法原理、主要优缺点比较如下表： 

发明内容

本发明所要解决定的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种工艺流程更为巧秒合理、循环负荷小、能耗低的硝酸钾的制备方法。 

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种硝酸钾的制备方法，其特点是，其步骤如下： 

（1）反应：原料氯化钾和硝酸按摩尔比1.03-1.12：0.82-1.15投入反应容器中，加入适量的水，在45-55℃下溶解后，冷却至5-10℃进行冷却结晶，然后投入离心机内加适量的淋洗水进行分离，制得硝酸钾和含氯化氢的母液M₁;干燥得硝酸钾产品；

（2）萃取：用摩尔比为1.0-1.39：1.0-1.1的三辛烷基叔胺R₃N与母液M₁在常温下进行萃取反应，R=C_8-10，反应温度45-60℃（优选50-55℃）；将母液M₁中的盐酸萃取出来，制得有机相三辛烷基叔胺盐酸盐和无机相母液M₂；静止分层分离，有机相进入下一步反萃作业；

（3）反萃：用摩尔比为0.90-1.1：1.0-1.39的氨水或者充氨母液与有机相三辛烷基叔胺盐酸盐反应，反应温度45-60℃（优选50-55℃）；生成含有氯化铵溶液的无机相母液M₃和有机相三辛烷基叔胺R₃N，将生成物静止分层，母液M₃冷却至18℃以下（优选10-15℃）进行结晶，离心分离后制得氯化氨产品和氯化氨离心母液，有机相三辛烷基叔胺R₃N循环到步骤（2）的萃取作业中使用；

（4）蒸发浓缩：将40-50%体积的氯化铵离心母液进行充氨处理，制得质量浓度为8-10%的充氨母液，循环进入步骤（3）的反萃作业；剩余体积的氯化铵离心母液经100℃以上的蒸发浓缩制得热母液M₄返回进入冷却结晶。

以上所述的一种硝酸钾的制备方法的步骤（1）中，可以将母液M₂作原料加入反应容器中循环作业。 

反应步的反应方程式为： 

KCl + HNO₃ +M₂  ==KNO₃ +HCl（M₁）  。

在反应步骤，发明人从氯化钾和硝酸钾在不同温度下的溶解度惊奇地发现，在同一溶液中，当温度为45-50℃时, 硝酸钾的溶解度约为氯化钾的二倍；而当温度为5-10℃时, 硝酸钾的溶解度约为氯化钾的1/2。利用这一特性，在45-55℃时将一定量的氯化钾溶解于硝酸溶液中，继而冷却至5-10℃，即有大部分的硝酸钾结晶出来。钾离子作业收率可达到65%，而溶液中的氯化钾因不饱和而不会结晶出来，从而分离得到硝酸钾产品和含盐酸及未完全反应硝酸的母液M₁。 

硝酸钾和氯化钾在不同温度下的溶解度见下表（硝酸钾/氯化钾与水的质量比为1：100）。  

硝酸钾和氯化钾在不同温度下的溶解度表

 反应步骤生成的母液M₁中除含有HCl外还有可利用的钾离子和硝酸根，应当予以回收利用。在萃取步骤中，主要的反应式如下：

HCl(M₁) + R₃N   === [R₃NH]Cl +M₂

由于有机相三辛烷基叔胺盐酸盐与无机相M₂有一定的比重差，这样反应生成物经静止分层后可将它们分离出来。

反萃作业的反应式如下：[R₃NH]Cl +NH₃ == R₃N+NH₄Cl(M₃)。 

与现有技术相比，本发明方法具有以下优点：