[发明专利]用连续离子交换法从海水中提钾的方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及用离子交换法处理海水，具体地说是用连续离子交换法从海水中提钾的方法。

背景技术

钾是肥料三元素之一。植物体内钾含量仅次于氮，是植物生长发育过程中必不可少的元素。另外，钾在工业上广泛应用于化工、石油和医药等行业。目前，国内外钾产品主要是由陆地固体钾矿或盐湖卤水加工而得。由于我国陆地钾矿资源短缺，主要依赖进口，因此，开发总储量达550万亿吨的海水钾资源的新技术的研发工作是十分必要的。

海水提钾方法的现有技术包括化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法和离子交换法四种技术路线的多种工艺方法。在以天然沸石为离子交换剂的离子交换法海水提钾工艺中，CN101850991B公开了一种“用海水制取氯化钾的工艺方法”，该方法海水为原料进行吸附，以氯化铵和氯化钠的混合物为洗脱剂得到富钾的溶液，经过蒸发分离过程得到氯化钾。CN1792797披露了一种“用海水提取硫酸钾的方法”，该方法是以海水和硫酸铵为原料，首先采用硫酸铵溶液对装填钠型斜发沸石的离子交换柱中的吸附物进行洗脱的洗脱工序制备富钾液，然后采用在富钾液中通入氨气以析出硫酸钾的氨析工序制取硫酸钾。以上现有专利技术所涉及的富钾步骤均采用固定床技术，间歇操作，操作周期长，所得富钾液成分不稳定，且海水中回收率低于50%。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供用连续离子交换法从海水中提钾的方法，是一种模拟移动床连续离子交换法海水富钾的工艺方法，通过变换单一固定床离子交换柱的物料进出口位置，实现海水与洗脱剂的连续逆向相对运动，以海水为原料进行吸附，氯化铵溶液洗脱富钾沸石，制备出成分稳定且K⁺的含量在36～44g/L的富钾液，克服了现有专利技术富钾工艺采用间歇操作，操作周期长，所得富钾液成分不稳定，且海水中回收率低于50%的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：用连续离子交换法从海水中提钾的方法，是一种模拟移动床连续离子交换法海水富钾的工艺方法，步骤如下：

第一步，模拟移动床的设置

模拟移动床的设置是用36棵带夹套的填入钠型斜发沸石的离子交换柱组成的连续离子交换装置，每棵离子交换柱所填入的钠型斜发沸石为1000g，高度为1.0m，每棵离子交换柱的上口通过一个阀门与一个四通连接，该四通又连接三个阀门，每棵离子交换柱的下口也通过一个阀门与一个四通连接，该四通又连接三个阀门；这三十六棵离子交换柱分成上中下三层即Ⅰ-Ⅲ层，共12列即1-12列；每层十二棵离子交换柱之间的管路连接方式是：第一棵离子交换柱的下口通过四通和阀门连接本层第二个棵离子交换柱的上口，依次连接，第十二棵离子交换柱的下口通过四通和阀门连接本层第一棵离子交换柱的上口；每列三棵离子交换柱之间的管路连接方式是：第1列的第Ⅲ层的离子交换柱的上口通过四通和阀门连接第1列的第Ⅱ层的离子交换柱的下口，第Ⅱ层的离子交换柱的上口通过四通和阀门连接第1列的第Ⅰ层的离子交换柱的下口，第1列的第Ⅰ层的离子交换柱的上口通过四通和阀门连接第2列的第Ⅲ层的离子交换柱的下口，依次类推连接，第12列的第Ⅰ层的离子交换柱的上口通过四通和阀门连接第1列的第Ⅲ层的离子交换柱的下口；上述整个连续离子交换装置分成吸附区、洗脱区和再生区，其中，吸附区中每层由3～6棵离子交换柱串联构成一个吸附单元，使每个吸附单元的传质高度控制为3～6m，共包括三个吸附单元，形成3～6列；洗脱区由串联的2～4列共6～12棵吸附饱和的离子交换柱构成，洗脱过程传质高度为6～12m；完成洗脱工序的离子交换柱组成再生区，再生区由串联的2～4列共6～12棵洗脱后的离子交换柱构成，再生过程传质高度为6～12m；

第二步，吸附过程

吸附过程在第一步所述的吸附区进行，吸附过程分层操作，三层并联进行，在0～30℃下，将原料海水分别从离子交换柱上口通入第一步所述的连续离子交换装置的一个吸附单元的三层离子交换柱中，海水中的钾离子与钠型斜发沸石上的钠离子发生交换，原料海水的吸附流速即空塔流速为5～50m/h；原料海水的密度范围为2°Be′～12°Be′（波美度），吸附后排出的海水由离子交换柱下口流出，待该吸附单元的每一层的第一棵离子交换柱中斜发沸石上的钠离子与钾离子发生交换反应完全后撤出第一棵离子交换柱，然后再串联一个待吸附的离子交换柱作为下一个吸附单元，将原料海水进口改通入到该下一个吸附单元的第一棵离子交换柱上口，吸附后排出的海水出口也改为新串联的离子交换柱，依次操作；

第三步，洗脱过程