[发明专利]一种分离硫酸氢钾和硫酸钾混合物的装置及方法

说明书

本发明涉及一种分离硫酸氢钾和硫酸钾混合物的装置及方法，属于物质分离技术领域。包括过滤器、收集罐、中和釜、酸化釜、真空泵、输送泵和重结晶装置；过滤器的液体出料口通过管路与收集罐的进料口连接，收集罐的出料口通过管路与酸化釜的液相物料进口连接，酸化釜的出料口通过管路与一个重结晶装置连接；过滤器的固体出料口通过管路与中和釜的固相物料进口连接，中和釜的出料口通过管路与另一个重结晶装置连接。利用硫酸氢钾和硫酸钾两种物质在水中溶解度的不同首先进行热过滤分离，而后对粗品硫酸钾进行中和；对粗品硫酸氢钾进行酸化，最终分别对硫酸钾及硫酸氢钾溶液进行冷却、结晶以得到高纯度的硫酸钾和硫酸氢钾。

技术领域

本发明涉及一种分离硫酸氢钾和硫酸钾混合物的装置及方法，属于物质分离技术领域。

背景技术

硫酸钾，分子式为K₂SO₄，分子量为174.27，外观为白色结晶状晶体(工业品多呈灰白色)。不溶于乙醇、丙酮和二硫化碳。在水中的溶解度因为硫酸氨和氯化钾的存在而降低，实际上不溶于后两种化合物的饱和溶液中。硫酸钾的用途主要作肥料施用，特别用于忌氯作物，也用来制钾明矾、钾水玻璃和碳酸钾等。硫酸钾在军工行业中勇于炮弹的消烟剂，农业上用作化学肥料，是制造钾盐的原料，燃料工业用于制中间体，玻璃工业用作澄清剂，香料工业用作助剂，医药上用作缓泻剂，食品工业用作通用添加剂，还用于血清蛋白生活检验。

硫酸氢钾，分子式为KHSO₄，白色片状或粒状结晶，易吸湿，在乙醇中分解，高温时失去水分并易成为焦硫酸盐，溶于1.8份冷水、0.85份沸水。相对密度2.24，熔点197摄氏度，低毒，有腐蚀性，密封干燥保存，可用于分析矿物及硅化合物的助熔剂，是无色单斜晶体，易潮解。硫酸钾是一种优质的无氯钾肥，因对忌氯经济作物烟草、茶叶、水果等有明显的增产效果，而被广泛应用于农业。硫酸钾的制备方法主要是氯化钾转化和钾长石、锂云母矿石的提取，前一种溶剂法是以氯化钾和硫酸铵为原料反应直接制得，后一种为富钾矿石高温焙烧提取钾盐。

目前，工业反应中经硫酸酸解后的钾盐往往为硫酸氢钾与硫酸钾的混合物，其比例与硫酸加入量有关，但往往硫酸氢钾较多，硫酸钾相对较少。为减少厂区废固的排放，急需将两者进行分离，提纯利用、变废为宝，从而各自应用到适合的领域。此外，硫酸氢钾和硫酸钾的分离会降低环保的压力，提高环境质量，然而目前对于两者的分离还没有成熟的技术方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分离硫酸氢钾和硫酸钾混合物的装置及方法。利用硫酸氢钾和硫酸钾两种物质在水中溶解度的不同首先进行热过滤分离，而后对粗品硫酸钾固体加入氢氧化钾以去除其中的硫酸氢钾；对粗品硫酸氢钾溶液则通过加入酸性物质进行硫酸钾酸化，最终分别对硫酸钾及硫酸氢钾溶液进行冷却、结晶以得到高纯度的硫酸钾和硫酸氢钾。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种分离硫酸氢钾和硫酸钾混合物的装置，包括过滤器、收集罐、中和釜、酸化釜、真空泵、输送泵、重结晶装置和缓冲罐；其中，过滤器、中和釜和酸化釜外壁上均设有换热装置和测温器件，过滤器、中和釜和酸化釜内均设有搅拌器；过滤器的顶部设有物料进口和注水口，过滤器的底部设有液体出料口和固体出料口，过滤器的内壁面上设有滤网，过滤器上还设有氮气进气管和压力表，过滤器中搅拌器的搅拌桨位于滤网上方10～15mm处；收集罐的顶部设有进料口，底部设有出料口；中和釜的顶部设有固相物料进口、注水口和碱液进料口，底部设有出料口，中和釜上还设有pH计；酸化釜的顶部设有液相物料进口和酸液进料口，底部设有出料口；

过滤器的液体出料口通过管路与收集罐的进料口连接，收集罐的出料口通过管路与酸化釜的液相物料进口连接，酸化釜的出料口通过管路与一个重结晶装置连接；过滤器的固体出料口通过管路与中和釜的固相物料进口连接，中和釜的出料口通过管路与另一个重结晶装置连接；真空泵通过管路与收集罐连接；输送泵位于收集罐与酸化釜的连接管路上；缓冲罐位于真空泵与收集罐的连接管路上。