[发明专利]中性一步法生产硫酸钾的方法

说明书

本发明涉及一种以氯化钾为主要原料生产硫酸钾的方法。

硫酸钾是重要的工业原料，更是农业上常用的重要无机化学肥料，许多不能施用氯化钾的经济作物如甘蔗、烟草、茶叶、西瓜、黄麻、柑桔必须用硫酸钾或磷酸二氢钾等不含Cl^-的钾肥。目前所见的硫酸钾生产方法有以下几种：1.氯化钾与硫酸在强酸高温溶液中反应，生成硫酸钾和盐酸；2.硫酸钠与氯化钾为原料经二次转化，一次蒸发生产硫酸钾；3.以硫酸铵与氯化钾为原料在中温条件下复分解生产硫酸钾和副产氯化铵。上述几种方法存在的不足之处为：第1种方法是设备投资大，需要耐酸耐高温材料，有游离酸，腐蚀和污染却较严重；第2种方法是要经过二次转化和蒸发，工序复杂，设备多，难操作；第3种方法是复分解反应慢，投入产出比小，硫酸铵成本较高，使整个生产成本也随之提高。

本发明的目的是提供一种能耗和成本低，对设备腐蚀小，反应速度快，无游离酸，收率高的硫酸钾的生产方法。

本发明实现的方法是硫酸与碳酸氢铵混合后至溶液的PH值接近中性的条件下加入氯化钾反应得到硫酸钾和氯化铵，然后在不同的温度下分离出硫酸钾和氯化铵。

本发明的化学反应如下：

存在的副反应可能为：

以下是具体工艺过程：

1.将30-50％的硫酸加入放有固体碳酸氢铵的溶解槽中(也可利用现有碳铵厂碳化液加浓硫酸)，当溶液的pH达到6-7时，再加入氯化钾饱和水溶液，并将溶液的温度升至50-65℃，搅拌均匀，保温静置半小时以上，即可析出K₂SO₄晶体，如开始反应析出慢，可先加入少量固体K₂SO₄助结晶。

2.将上述得到的K₂SO₄及溶液过滤，并立即放到离心机中将K₂SO₄分离出来。

3.将分离的溶液冷至常温(20-30℃)，即可析出NH₄Cl结晶及少量的(NH₄)₂SO₄，经离心分离，得到NH₄Cl和母液。

 4、分离后的母液流回溶解槽，加入碳酸氢铵及硫酸，重复上述工艺步骤，即可连续生产出K₂SO₄及NH₄Cl。

本发明的优点：1.采用了来源容易、价格低的碳酸氢铵，使生产成本比现有几种方法降低1/4左右；2.设备简单，可以采用常规反应器，也可用水泥池加内衬的简便反应器，投资仅为传统硫酸钾设备的1/4；3.全部反应基本在PH中性和温度不高的条件下进行，比现有技术减轻了设备的腐蚀和节省能源；4.反应分离后的母液可反复利用，无游离酸，无废液废气产生，对环境不造成影响。

以下是本发明的实施例：

实施例一，在溶解槽中加入600公斤碳酸氢铵和40％的硫酸800公斤，待溶液的PH值为6-7时，事先将550公斤氯化钾加水得到饱和溶液，将氯化钾饱和溶液加到溶解槽中混合，再加热至55℃左右，即可析出K₂SO₄，然后将下层的含K₂SO₄的固体放到离心机中分离出固体，溶液继续冷至25℃左右，(pH约为6-7之间)NH₄Cl析出，再将固体分离，将母液重新抽回溶解槽中，再继续加硫酸及碳酸氢铵，循环操作。