转化法制备硝酸钾.doc

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转化法生产硫酸钾、硝酸钾技术一、硫酸铵—氯化钾转化法制硫酸钾铵和氯化铵钾硫酸钾是一种白色结晶化合物，化学式为K2SO4，分子量为174.255，结晶为斜方晶型，固体溶解在水中形成中性溶液，pH值约为7.0，纯的硫酸钾中含K2O为54.06%，由于硫酸钾具有吸湿性小，不易结块的优点，因此易于储藏及运输。硫酸钾中硫也是植物所需的中量营养元素，近年来由于硫酸铵用量减少，土壤中硫含量也减少，使有些地方开始有缺硫的征兆，需要适当的补充硫，因而硫酸钾被认为是一种较理想的肥料。硫酸钾是一种施用最多的无氯钾肥。无氯钾肥主要用于忌氯作物如烟叶和某些品质好的马铃薯、柑橘、葡萄、花卉等经济作物的施肥，它不但能提高作物的产量，而且大大改善了作物的质量。硫酸钾、硝酸钾主要用氯化钾制得，天然来源很少。硫酸铵—氯化钾转化法生产硫酸钾铵是基于NH4+-K+-Cl－-SO42--H2O体系中有硫酸钾—硫酸铵、氯化铵—氯化钾固熔体存在这一物理化学现象：2（n+1）KCl+（n+1）(NH4)2SO4→nK2SO4－(NH4)2SO4+2(nNH4ClKCl)通过配料的溶解，在一定的稳定下转化析出硫酸钾铵结晶，转化料浆液固分离、洗涤，既得硫酸钾铵产品。滤洗液经蒸发结晶，分离出氯化钾按。滤出的母液返回转化器或蒸发器。该法制得的主产物为85%K2SO4和15%的(NH4)2SO4固熔体。联产物为氯化铵钾。 生产流程氯化钾、硫酸铵（或硫酸铵溶液）分别经计量后加入转化槽，在系统中循环的循环液也加入转化槽，在一定的条件进行转化结晶。转化料浆经过液固分离和洗涤，得到的固体物料（或经干燥后）即为硫酸钾产品。滤、洗液经蒸发结晶分离出氯化铵钾，滤出的母液即为循环液，返回转化槽，或继续蒸发结晶。原料和产品规格原料：（1）氯化钾含KCl<95%,NaCl<1.2%,水份<1.5%。（2）硫酸铵含(NH4)2SO4<98%,水份<1.5%,无可见的煤焦油等杂质。（也可用废氨水以硫酸中和液或以硫酸铵溶液来代替）成品：（1）硫酸钾含K2O≥45%,N～3.5%,Cl－<2.5%,以干基计。（2）氯化铵钾含N～17.0%,K2O～17.0%,以干基计.消耗定额（1吨硫酸钾和0.85吨氯化铵钾）原料：单耗 氯化钾95%KClK2O≥60%1.00吨硫酸铵98%(NH4)2SO4N≥20.8%0.87吨公用工程工艺水5.0m3循环水140m3电力、3相、380伏120kW蒸汽0.5Mpa3.5吨辅助材料：包装袋，50公斤装38只二、硝酸铵—氯化钾转化法制硝酸钾生产技术纯硝酸钾含N13.85%，K2O46.58%，分子量101.1，比重2.11，熔点333°C，338°C时开始分解，溢出氧而生成亚硝酸钾。固体硝酸钾为无色透明晶体或白色粉末，易溶于水，300C时的临界相对湿度为90.5%，吸湿性很小，在空气中不易潮解。其是一种强氧化剂，与有机物接触能燃烧爆炸，是制造黑色炸药的主要原料。工业级硝酸钾（>99%KNO3 ）是一种具有广泛用途的无机化工原料。可用作玻璃澄清剂、金属淬火剂、陶瓷油彩剂、食品防腐剂、催化剂的添加剂、化学试剂及选矿、造纸等行业。农业硝酸钾（>95%NO3）是一种植物营养成分高达60%的优质化学肥料。其完全是由有效物质组成，施用后无残留物，不会在土壤中造成盐类的积聚而使土壤板结。硝酸钾所含硝态氮是最易被植物吸收的氮，能促进植物对钾、镁、钙等有效成分的吸收，在任何温度下都能向作物提供养分，尤其适用于冬季作物。硝态氮不易挥发，可直接施与土壤表层对生长着的作物极为有利。硝酸钾所含钾素多作物有多种作用。其能促进光合作用和蛋白质的合成，促进植物经济用水，促进碳水化合物的代谢，加速同化作物流向贮藏器官，增强作物的抗逆性等。硝酸钾是一种可溶性复合肥，可作为液体肥料用于叶面施肥，较高的浓度也不会是植物枯萎。硝酸钾作为肥料既可直接施与土壤，也可液施、滴灌、灌施等，且适用于无土栽培等绿色植物的农业开发。因而，硝酸钾作为肥料具有广泛的适用性和显著的优点。硝酸钾的施用能提高烟叶、茶叶、蔬菜的品质，使西瓜等水果甜脆，甘蔗、甜菜甜度增加。1993年，全世界对硝酸钾的需求量为50万吨。1995年，全世界的硝酸钾生产能力增至110万吨，销售量74万吨。以色列海法化学公司、智利化学矿业公司生产的硝酸钾主要向国外销售，中国被以色列和智利的两家公司视为潜在的大市场，并且已和中国烟草公司建立了合作关系。1993年，中国从以色列进口硝酸钾3万吨。1995年从智利进口的硝酸钾和硝酸钠共计13万吨。硝酸钾的主要生产方法有:智利以硝酸钠为原料的复分解法；以色列海法化学公司的溶剂萃取法；美国西南钾碱公司的高温蒸馏法和美国AST公司的离子交换法等。硝酸钾的溶解度随着温度的提高迅速增大，这一特点被用于硝酸钾的制造。我国有许多中型 氮肥厂，其主要产品为农用硝铵。通过硝铵和氯化钾的复分解反应制得农用硝酸钾（通过精制也可制得附加值更高的工业硝酸钾），作为优良的无氯钾肥，有着广阔的市场前景。上海化工研究院与1995年开发成功氯化钾—硝酸铵复分解法制硝酸钾生产技术，并于1996年完成了年产一万吨硝酸钾生产装置的基础设计。生产工艺流程硝酸铵—氯化钾转化法制硝酸钾生产技术具有投资费用低、技术难度小、易建设、副产物易利用等特点。该法的物理化学基础是K+-NH4+-NO3-Cl－-H2O四元体系中硝酸钾、氯化铵、氯化钾、硝酸铵存在各自的结晶区，在适宜的工艺条件下控制不同盐的析出程序，得到硝酸钾和氯化铵。产物符合农用级要求。若进一步净化可得工业级产品。氯化钾溶解成水溶液与分离氯化铵后的母液混合，蒸发浓缩，冷却结晶，析出硝酸钾。液固分离得硝酸钾产物。滤液加硝酸铵，并蒸发结晶析出氯化铵。液固分离得氯化铵产物，母液返回系统的开头，两种产品经干燥，即为主副产品。 产品规格和原料消耗产品硝酸钾K2ONH2OCl～44%～13%～1.5%<1.8%氯化铵NK2OH2O ～24%～2%～1.5%原料消耗定额（kg/t，每吨硝酸钾产品副产约530kg氯化铵产品）氯化钾白色晶体60%K2O2%H2O762硝酸铵34%N2%H2O826公用工程水新鲜水0.3Mpa3m3循环水0.3Mpa250m3电380V～200kWh蒸汽0.3Mpa（饱和）2.5t包装袋50kg包装31只