[发明专利]一种曼海姆法生产硫酸钾的尾气分离方法

说明书

本发明公开了一种曼海姆法生产硫酸钾的尾气分离方法。本发明包括以下步骤：1)取曼海姆炉中出来的尾气，从填料塔的下部使其进入填料塔；2)取浓硫酸，自填料塔的顶部喷淋至填料塔内；3)将步骤1)所得的尾气和步骤2)所得的浓硫酸同时逆流通过填料塔，得塔顶气体和塔底混合液。本发明利用浓硫酸将曼海姆炉中排出的尾气进行分离，分离后的气体只有氯化氢气体和空气，氯化氢气体纯度高，可以用作下游产品的原料，应用范围广，减少了尾气处理的投入，降低了成本；分离后的塔底混合液可直接送回曼海姆炉再次参加反应，实现了循环利用和高温尾气能量回收利用，解决了曼海姆法生产硫酸钾过程中尾气难以处理的问题，流程短，分离效率高。

技术领域

本发明属于尾气分离的技术领域，特别是指一种曼海姆法生产硫酸钾的尾气分离方法。

背景技术

硫酸钾是一种无色斜方或六方结晶或粉末，味苦而咸，吸湿性小，易溶于水，不溶于乙醇、丙酮及二硫化碳等溶剂，是一种重要的基本化工原料，常用于制备碳酸钾、钾明矾等钾盐，还用于玻璃、染料和香料等工业，在医药上用作缓泻剂。在农业上，硫酸钾是一种易溶于水的优质无氯钾肥，适用于多种经济作物，尤其适用于烟草、土豆、葡萄、柑桔和甘蔗等忌氯作物；此外，硫元素不仅能提高农产品产量，还能改善其品质。

目前，国际上硫酸钾主要生产方法为曼海姆法，曼海姆法在生产硫酸钾的同时还副产氯化氢气体。传统曼海姆炉尾气处理方法是采用绝热吸收法，即利用水吸收曼海姆炉中副产的氯化氢气体，使其变成盐酸溶液，此方法生产的盐酸溶液中含有很多杂质，例如：硫酸和氯化钾，其应用范围受到限制；另外，这种尾气处理方法，吸收率低，需要多级吸收，流程长，费用高。

发明内容

本发明提供一种曼海姆法生产硫酸钾的尾气分离方法，解决了现有技术中的曼海姆炉尾气处理方法存在流程长、吸收效率低以及回收后的盐酸应用范围窄的问题。

本发明的一种曼海姆法生产硫酸钾的尾气分离方法，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下步骤：1)取曼海姆炉中出来的尾气，从填料塔的下部使其进入填料塔，尾气进入填料塔的流速为0.5-10m³/h，尾气的温度为240-260℃；2)取浓硫酸，自填料塔的顶部喷淋至填料塔内，浓硫酸的质量浓度为98％，浓硫酸的温度不超过30℃，浓硫酸的喷淋流速为0.3-2m³/h；3)步骤1)所得的尾气和步骤2)所得的浓硫酸逆流通过填料塔，气液接触时间为10-300s，得塔顶气体和塔底混合液。

本发明利用浓硫酸将曼海姆炉中排出的尾气进行分离，控制尾气进入填料塔的速度、浓硫酸的喷淋速度以及尾气和浓硫酸的接触时间，使浓硫酸与尾气在填料塔内充分接触，使尾气中的各成分进行充分分离，分离后的塔顶气体只有氯化氢气体和空气，氯化氢气体纯度高，可以用作下游产品的原料，应用范围广，降低了尾气处理的投入，节约了成本；分离后的塔底混合液可送回曼海姆炉再次参加反应，以再次生产硫酸钾，实现了浓硫酸积热和K₂SO₄等物料的循环利用，解决了曼海姆法生产硫酸钾过程中尾气难以处理的问题；该分离方法流程短，分离效率高，易于实现产业化。

作为一种优选的实施方案，所述步骤3)中，塔底混合液的温度为90-120℃。由于尾气温度较高，浓硫酸温度低，尾气和浓硫酸在填料塔内接触的时候，进行了充分的传质和传热，塔底混合液的温度间接反映了气液接触的程度，通过塔底混合液的温度的控制，可以间接反映分离效率。

作为一种优选的实施方案，所述步骤3)中，塔底混合液为浓硫酸、硫酸钾与氯化钾的混合液。塔底混合液是自上而下流动的浓硫酸吸收了自下而上流动的尾气中的硫酸液滴、硫酸钾颗粒和氯化钾颗粒而形成的混合物，这种混合物主要成分为浓硫酸，仅含有少量的氯化钾和硫酸钾颗粒，利用价值高。