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1、摘要:简要介绍我国钾肥供求状况,着重介绍硫酸钾曼海姆法生产工艺。关键词:硫酸钾;曼海姆法;钾肥SummarizationofMannheimProcessforPotassiumSulfatcProductionHUAShu-sen,LIXiu-hua,FENGHai-bo(HeilongjiangQihuaChemicalsCo.Ltd.,Qiqihar161033,China)Abstract:Inthispaper,supplyanddemandstatusofpotassicfertilizerisbrieflydescribed.Mann
2、heimprocessforpotassiumsulfateproductionisintroducedemphatically.Keywords:potassiumsulfate;mannheimprocess;potassicfertilizer钾肥是农作物生长发育必需的三大肥料之一。世界上制钾工业原料98%为可溶性钾石盐,已探明储量约2000亿t,主要焦中于欧洲、北美洲地区。我国可溶性钾资源严重缺乏,含钾的矿产资源品位又比较低,因而限制了钾肥的利用和发展,致使我国农作物土壤主要氧分氮磷钾的比例失调,且缺钾局面短期内难以解决。单品种钾肥主要有氯
3、化钾、硝酸钾、硫酸钾,其中氯化钾占钾肥总量90%。而不少经济作物如烟草、水果、马铃薯、蔬菜等不能施用氯化钾,因为其中的氯离子会在土壤中聚集,使土壤的盐指数增高,使忌氯作物中毒。同时,我国又是忌氯作物最大的种植国之一。而硫酸钾可同时为作物提供钾、硫两种养分,因此无氯钾肥以硫酸钾为主。我国近年来每年进口硫酸钾约50～60万t。而且,硫酸钾还可用来制造钾明矾、钾水玻璃、碳酸钾和过硫酸钾等。随着国内硫酸钾需求量的大幅度增加,各地不断新建和扩建硫酸钾装置。1硫酸钾的生产工艺世界上生产硫酸钾的方法大致可划分为三大类:第一类是利用硫酸和硫酸盐与氯化钾制取硫酸钾。
4、曼海姆法就是用浓硫酸分解氯化钾制取硫酸钾,可以说,世界上硫酸钾产量的大部分是曼海姆法生产的。该方法提供的硫酸钾占到50%以上,比利时的TESSERDERLOCHIMI公司总生产能力为100万t,为世界第一。德国K+S公司(KALIANDSALIAN)主要以硫酸镁与氯化钾转化生产硫酸钾,产量在100万t左右。该方法提供的硫酸钾占到25%;第二类是利用盐湖卤水制取硫酸钾,以美国大盐湖矿物与化学品公司为代表,其盐湖卤水中含:1%的Mg2+,0.6%的K+,8%的Na+,2%的SO2-,1.5%的Cl-,盐类储量4大约为45亿t,其中K2O1亿吨左右。利用
5、太阳能日晒浓缩析出氯化钠之后,进一步析出钾镁钒,运入工厂再加工为软钾镁钒,加入氯化钾复分解为硫酸钾,该方法提供的硫酸钾量占到10%～收稿日期:2000-03-30曼海姆法生产硫酸钾概述华树森,李秀华,冯海波(黑龙江齐化化工有限责任公司,黑龙江齐齐哈尔161033)专论与综述·25·第2期华树森,等:曼海姆法生产硫酸钾概述15%;第三类是利用可溶性硫酸盐矿制取硫酸钾。现在俄罗斯有工业化的明矾石K2SO4·Al2(SO4)3、Al(OH)3加工生产硫酸钾同时联产氧化铝的几套生产线在运行。这种方法生产的硫酸钾占到10%左右。2曼海姆法生产硫酸钾2.1生产
6、原理由氯化钾转化为硫酸钾的反应方程式为:流程图见图1。K2SO4+2HCl↑2KCl+H2SO4实际上反应分两步:100～150℃(1)KCl+H2SO4KHSO4+HCl图1曼海姆法工艺流程图原料氯化钾(60%K2O)和硫酸(98%)经计量控制按化学计量比连续加入06m曼海姆炉膛中心,在500～600℃的温度下,搅拌耙将物料混合并推向周边,同时发生反应。生成的固体硫酸钾进入密闭的冷却器冷却,然后部分中和粉碎,包装即为成品。反应生成的氯化氢气体经冷却、洗涤,进入喷淋吸收塔,经水吸收得到盐酸副产品,吸收塔尾气经中和后排空。2.3曼海姆炉简介曼海姆法的
7、核心装置是反应炉,即曼海姆炉,产品纯度、转化率高低、生产能力和操作难易等均与反应炉有关。因此,反应炉性能成为该工艺的技术关键。反应炉(结构见图2)主要由多种特种耐火材料砌成,具有两个空腔,中间椭圆形空腔为反应室,腔内带有搅拌耙子,反应时耙子以1～2r/min转动,将物料不断混合并逐渐推向炉腔周围。包围在反应室周围的空腔为燃烧室,燃烧室带有燃烧嘴,燃料释放的热量间接加热反应室。+16.4kJ/mol500～600℃KHSO4+KClK2SO4+HCl(2)-71.6kJ/mol(1)是放热反应,在较低温度进行。(2)由硫酸氢钾生成硫酸钾是强吸热反应。
8、在低温阶段,生成的酸性硫酸盐常包裹在氯化钾表面,形成一层不渗透膜,使反应进行十分缓慢,甚至停止。钾的酸性硫酸盐中以KHSO
