[发明专利]一种硝酸钾盐的制备设备及工艺

说明书

本申请涉及一种硝酸钾盐的制备设备及工艺，硝酸钾盐制备设备包括氯化钾溶解池、硝酸盐溶解池、氯化钾溶液箱、硝酸盐溶液箱、硝酸钾溶液箱、氯化物溶液箱、电渗析主体结构，电渗析主体结构包括电渗析电极、氯化钾通道、硝酸盐通道、硝酸钾通道、氯化物通道，电极阳极、电极阴极分别设置在电渗析主体结构两端，电渗析主体结构中间依次配置阴离子交换膜、硝酸盐通道、阳离子交换膜、氯化物通道、阴离子交换膜、氯化钾通道、阳离子交换膜、硝酸钾通道、阴离子交换膜，本申请包括氯化钾内循环通道、硝酸钾内循环通道、硝酸盐内循环通道、氯化物内循环通道。本申请简洁方便，占地少成本低回收率高，污染、能耗和运行风险小，防止膜片结垢等。

技术领域

本申请涉及一种硝酸钾盐的制备设备及工艺，主要适用于电渗析进行离子配对生产高纯度硝酸钾的方法。

背景技术

硝酸钾作为一种优质的氮钾二元复合肥和重要的无机化工原料，在农业、工业、制造业、医药、军工、新型能源生产业等行业都有着广泛应用。硝酸钾的制作原理是利用硝酸钠、氯化钾、氯化钠、硝酸钾等化学成分的温度差制得，利用这几种化学物质在低温环境析出晶体的化学特点，形成元素转换闭环。然后经过洗涤机、真空冷却、结晶等化学过程最终制得工业硝酸钾产品。硝酸钾在生产过程中主要使用到的设备是真空结晶器。但是，在此设备中进行化学反应的过程中会散发大量蒸汽且遗留大量的氯化钠，造成环境污染。现有技术中硝酸钾生产工艺有以下几种：

1提纯法

天然硝酸钾矿提纯法是以天然硝酸钾矿为原料经过提纯来生产硝酸钾，但自然界缺乏天然硝酸钾矿石，该方法缺乏实际意义。

2 转换法

2.1 硝酸钠-氯化钾转化法

原料为硝酸钠和氯化钾，以适当浓度配制，化学反应的温度环境为 80~90 ℃。首先经蒸发反应析出氯化钠，氯化钠为反应副产品；其后冷却母液稀释，析出硝酸钾，经过离心过滤、洗涤、干燥三个工序后得到硝酸钾成品，其化学反应式为

KCl+NaNO₃=KNO₃+NaCl (1)

此方法在工业上使用最早，优点是操作方便、原料利用率高、产品质量较好；缺点是硝酸钠价格较高且资源紧张，而副产物氯化钠市场价值不大，集中堆放还会对环境造成污染。

2.2 硝酸铵-氯化钾离子交换法

以NH₄NO₃ 和 KCl为原料，交换媒介选择阳离子交换树脂，完成 KNO₃ 和 NH₄Cl 的生产。交换液中硝酸钾纯度高，只需蒸发浓缩一次产出硝酸钾产品，其化学反应式为

RNH₄+KCl=RK+NH₄Cl (2)

RK+NH₄NO₃=RNH₄+KNO₃ (3)

此方法优点是实现了钾盐的分离，可连续操作，且工艺设备较简单；缺点是交换液中硝酸钾浓度低，蒸发工序成本高，回收的中间产物氯化铵浓度低，蒸发能耗高，因反应过程腐蚀严重，设备材质要求高，需要耐腐蚀要求更高的钛材、钛钼镍合金或其他材料，制造成本较高。

3 硝酸和氯化钾溶剂萃取法

硝酸-氯化钾萃取法是以色列海法化学公司的独家技术，该工艺在低温和有机溶剂的存在下不容易发生副反应，其副产物盐酸可用于分解磷矿，生产磷酸。其化学反应式为

KCl+2HNO₃=2KNO₃+HCl (4)

该方法优点是在低温和有机溶剂存在的条件下不容易发生副反应，工艺成熟可靠，适合规模化生产，投资成本低和市场竞争力强；缺点是需增加能耗配置低温设备，作为萃取剂的易燃物异戊醇，在工业化生产过程中大量使用存在爆炸的风险。

4 硝酸铵-氯化钾复分解法