[发明专利]氢氧化钾催化生产硫酸钾的方法

说明书

本发明涉及一种以氯化钾和硫酸铵为主要原料使用氢氧化钾催化生产硫酸钾的方法。

目前公开文献报道的以氯化钾和硫酸铵生产硫酸钾的方法不少，这些方法各有特点，但有一些生产工艺复杂，设备投资大，能耗高，要推广应用有一定难度，如中国专利93110467公开了一种硫酸铵和氯化钾循环复分解法生产硫酸钾的方法，它是在含有硫酸铵的水溶液中，加入氯化钾，冷却分离得粗产品和母液I，将粗产品加入氯化钾水溶液进行后处理，分离得母液III和湿产品，经干燥得硫酸钾，母液I经浓缩、冷析、分离得母液II和氯化铵，母液II、III混合后循环使用；中国专利93103865也公开了一种通过硫酸铵与氯化钾制取硫酸钾的方法，它是将硫酸铵、氯化钾、铵母液、钾洗液以及阳离子型脂肪胺化合物反应制得粗硫酸钾和澄清液，澄清液经冷却分离得到氯化铵钾和铵母液，粗硫酸钾与氯化钾溶液按配比(重量)反应得到硫酸钾和钾洗液。上述两种用氯化钾和硫酸铵制取硫酸钾的方法较复杂，过程不好掌握，分离过程慢，得率也不高，第二种方法还需要加入成本较高的阳离子型脂肪胺化合物，效果也不好，因而目前直接用氯化钾和硫酸铵制取硫酸钾的方法还未能找到成本低，效果好的工艺路线。

本发明的目的是提供一种能克服现有技术的不足之处，具有方法简单、能耗低、产品质量好、不污染环境的硫酸钾的生产方法。

本发明的生产方法特征是先用65-90℃的热水溶解硫酸铵，得到饱和硫酸铵溶液，然后按化学计量比加入氯化钾饱和水溶液，再加入催化剂氢氧化钾，将溶液混合均匀后降温至50-60℃，即析出硫酸钾结晶，用离心机分离得到硫酸钾产品，根据分离后溶液留下氯化钾的量按化学计量比再加入碳酸氢铵饱和水溶液，混合均匀，保持50-60℃，第二次析出硫酸钾，离心分离出固体硫酸钾后，将滤出的清液冷却至5-15℃，析出氯化铵结晶，离心分离后，母液加入饱和硫酸铵、氯化钾和催化剂，再次循环生产。

催化剂氢氧化钾的加入有两个作用，一是控制溶液的pH值，使硫酸铵—氯化钾—氢氧化钾的水盐相图达到硫酸钾生成的适宜酸碱度和在合适的温度下达到产品的最大值(最大浓度)，二是加入部分K⁺，使反应朝着生成，K₂SO₄的方向转化，其加入量一般为硫酸铵和氯化钾饱和水溶液总重量的5-30‰。

本发明与已有技术相比，其实质性特点和显著的进步为：

1.使用氢氧化钾催化剂，能使反应时间缩短1/3以上，使生产周期大大缩短。

2.硫酸钾产品质量好，纯度可达98％以上，氯化钾的转化率达到90％以上。

3.生产工艺简单，操作容易，不需要复杂的设备，不仅适合原有的硫酸铵生产厂增加少量设备生产，也适合碳铵厂改造生产以及新建设的复合肥厂生产。

4.无废气、废渣、废水污染，不影响周围环境，不影响工厂工人的身体健康。

以下是本发明的实施例：

实施例一，在不锈钢夹层容器中加入清水，用蒸汽加热至85℃，倒入固体硫酸铵溶液，直至饱和，然后加入饱和氯化钾水溶液和按每1000kg总液量加入10‰的KOH固体，搅拌均匀，冷却至55℃，20-30分钟即析出硫酸钾结晶，将溶液过滤抽出至离心机离心，得到固体硫酸钾，滤酸和离心后的清液再加入碳酸氢铵饱和水溶液，第二析出硫酸钾，离心分离出固体硫酸钾后，将滤液冷却至10℃，即析出氯化铵结晶，同样过滤，离心分离出固体氯化铵，滤液和离心清液重新加入饱和硫酸铵和饱和氯化钾溶液及催化剂，再次循环生产。

实施例二，在不锈钢夹层容器中加入65℃热水，然后加入固体硫酸铵溶解，直至饱和，再加入饱和氯化钾水溶液和按溶液总量的28‰的KOH，搅拌均匀，冷却至60℃，析出硫酸钾后过滤，离心分离固体硫酸铵，将滤液和离心液合并，加入碳酸氢铵饱和水溶液，保持60℃，第二次析出硫酸钾，同样过滤，离心分离，将溶液导出至冷却槽，冷至8℃，析出固体氯化铵，离心分离，溶液重新循环使用。

实施例三，将硫酸铵和饱和溶液加到不锈钢夹层反应器中，加热至75℃，再加入饱和氯化钾水溶液和按溶液总量的17‰KOH，搅匀后冷却至50℃，析出硫酸钾后经离心分离得K₂SO₄，清液加入饱和碳铵水溶液，保持50℃，第二次析出硫酸钾，过滤，离心出K₂SO₄，清液冷至15℃，析出氯化铵，离心分离，水溶液中再加入原始原料循环生产。