[发明专利]膜法制备碳酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及碳酸钾的改进制备方法，特别涉及膜法制备碳酸钾的方法。

背景技术

目前，碳酸钾的制备方法主要有以下二种：

离子交换法，该方法是70年代初由山东省开发成功，对我国碳酸钾行业的发展具有重要作用。目前国内绝大多数碳酸钾生产厂采用该法。该法主要以碳酸氢铵、氯化钾为原料，通过阳离子交换树脂制得碳酸氢钾和氯化铵溶液，流出液经蒸发浓缩、碳化结晶、离心分离、水洗后，在煅烧炉中煅烧即得成品。反应式(式中R为树脂分子骨架部分)如下：

RNa + KCl —— RK +NaCl吸附

RK + NH₄HCO₃—— RNH₄ + KHCO₃ 洗脱

RNH₄ + KCl —— RK +NH₄Cl 再生

2KHCO₃ —— K₂CO₃ + CO₂↑+ H₂O↑ 浓缩

K₂CO₃ + CO₂+ H₂O —— 2KHCO₃ 碳化

2KHCO₃ —— K₂CO₃ + CO₂↑+ H₂O↑ 煅烧

该法主要缺点：(1)产品质量不稳定，优级、电子级产品仅50%左右。其余一、二级产品售价低，销售更不畅，制约了发展。(2)钾离子来源为氯化钾，成本较高。(3)生产过程中产生大量副产氯化铵废水，浓度在8%～10%之间，因浓度太低、腐蚀大，难以回收利用，造成环境污染，能耗也高，不符合清洁生产要求。

离子膜电解———碳化法，该方法是世界发达国家普遍采用的技术。该工艺采用了离子膜电解技术，以及一次性完成碳化、锻烧、干燥的流化床设备，生产自动化程度高。其工艺流程为：将精制为超纯盐水的氯化钾溶液打至电解槽电解，分别得到氢气、氯气，在阴极生成32% ～35%的氢氧化钾，流至碱液循环槽，大部分碱液用泵循环并加入无离子水后再进入电解槽阴极室。成品碱液送至蒸发工段浓缩至48%，供碳酸钾碳化或出厂销售碱液。48%的氢氧化钾送入流化床高温碳化，再降温、结晶即为成品。反应式如下：

2KCl + 2H₂O—— 2KOH + Cl₂↑+ H₂↑浓缩

2KOH + CO₂ —— K₂CO₃ + H₂O 碳化

该方法的主要缺点是投资大，生产成本高，需要引进国外技术和设备以及能耗高等，这些均制约离子膜电解碳化法在我国碳酸钾行业的应用和发展。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种产品纯度高、反应易控制的膜法制备碳酸钾的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种膜法制备碳酸钾的方法，所述膜法制备碳酸钾的方法包括以下步骤：

（A1）制备碳酸氢铵、硫酸钾的混合溶液；

（A2）将步骤（A1）得到的混合溶液进行膜浓缩，混合溶液中的一价离子选择性地透过所述膜，二价离子被所述膜截留；

（A3）加热、浓缩步骤（A2）得到的透过液，析出碳酸氢钾晶体；

（A4）焙烧步骤（A3）得到的碳酸氢钾晶体，从而制得碳酸钾。

根据上述的膜法制备碳酸钾的方法，步骤（A2）所使用的膜为纳滤膜。

根据上述的膜法制备碳酸钾的方法，优选地，在步骤（A1）中，混合溶液的制备方式为：

将碳酸氢铵、硫酸钾溶解在0-50℃的水中。

根据上述的膜法制备碳酸钾的方法，优选地，在步骤（A1）中，所述混合溶液中硫酸钾的浓度为8-15wt%，碳酸氢铵的浓度为10-30wt%。

根据上述的膜法制备碳酸钾的方法，优选地，在步骤（A2）中，混合溶液通过膜的温度为10-50℃，压力为2-20MPa。

根据上述的膜法制备碳酸钾的方法，优选地，在步骤（A3）中，步骤（A2）所得到的透过液的浓缩方式为：

透过液通过反渗透膜浓缩，工作温度为10-50℃，压力为0.5-20MPa。