[发明专利]一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用微波辐射加热，以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾和氯化氢的多层反应炉装置与方法，技术领域是无机盐工业和化肥工业。

背景技术

硫酸钾是一种无氯钾肥，主要用在忌氯的经济作物上，例如：蔬菜、水果、烟草、茶叶和蚕桑等农作物。硫酸钾的主要生产方法有：海湖盐卤水制取硫酸钾、钾盐矿石制取硫酸钾、氯化钾与硫酸盐复分解转化法、氯化钾硫酸转化法等，而其中氯化钾-硫酸转化法是生产硫酸钾的重要方法，其代表方法为曼海姆法。

曼海姆法采用氯化钾和硫酸为原料，通过燃烧重油、水煤汽、液化气、天然气等手段提供500-600℃高温反应生产硫酸钾，该方法是制取硫酸钾工艺技术最成熟的生产方法, 工艺过程较为简单，技术可靠，主要设备是曼海姆炉，利用该法生产的硫酸钾占世界硫酸钾总产量的70%以上。《一种生产硫酸钾的反应炉》（中国专利，申请号：01243499X）提供了一种以硫酸和氯化钾为原料生产硫酸钾的反应炉，该反应炉是以曼海姆（Mannheim）法为基础，在高温下让氯化钾与硫酸反应生产硫酸钾，可以用煤气、天然气、重油等作为热源。曼海姆法中氯化钾和硫酸通过进料装置进入曼海姆炉炉床靠中间区域，在搅拌装置的推动下，由里向外传输，同时发生反应。由于所需反应时间长，加上反应炉床面积所限，曼海姆法最大的问题是扩大单炉生产能力困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波辐射加热，以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾的装置与方法，本发明通过多层炉床设计，扩大反应炉反应区面积；采用微波辐射促进化学反应的新技术，从而使反应时间缩短，反应速度加快；本发明能耗少，产量高，绿色环保，达到了节能降耗的目的。

本发明的技术方案：

一种微波辐射加热生产硫酸钾的多层反应炉装置，其主要由多层反应室、微波发生器、进料装置、搅拌装置和冷却推料机构成。所述多层反应室由三个或三个以上反应室组成，分上反应室、中反应室和下反应室，上反应室炉床的外边缘处开有两个下料口，用于物料向下面的反应室传输，上反应室壁开有一个氯化氢出气口，中反应室炉床的靠中间部位开有两个下料口，用于物料向下面的反应室传输，下反应室开有两个硫酸钾出料口。所述微波发生器设置在多层反应室的上反应室的上方及各反应室的周边，进料装置的物料分布器位于上反应室内部，搅拌装置的十字型搅拌臂位于多层反应室的每个反应室内部，冷却推料机与下反应室硫酸钾出料口相接。

前面所述的装置，优选的方案是，所述多层反应室由三个或三个以上反应室组成，所述进料装置主要由氯化钾料仓、硫酸进料管和物料分布器构成，所述氯化钾料仓通过氯化钾计量装置和氯化钾进料管与所述物料分布器相连接，所述物料分布器外接硫酸进料管。

前面所述的装置，优选的方案是，所述反应室壁、顶、底均为不锈钢，内衬防护层，外装保温层。

前面所述的装置，优选的方案是，所述搅拌装置主要由十字型搅拌臂、减速机和主电机构成，所述十字型搅拌臂由搅拌轴通过反应室下方的大齿轮、小齿轮、减速机和主电机相连接，所述十字型搅拌臂上安装有搅拌耙齿。

本发明还提供了利用前面所述装置生产硫酸钾的方法，氯化钾料仓中的氯化钾经氯化钾计量装置计量，通过氯化钾进料管进入物料分布器，经过计量的硫酸通过硫酸进料管也进入物料分布器，物料分布器将氯化钾和硫酸均匀分布于上反应室底的中间区域，十字型搅拌臂和其上的搅拌耙齿由搅拌轴通过反应室下方的大齿轮、小齿轮、减速机、主电机带动旋转，对反应室底上的物料进行搅拌，并逐渐将物料由上反应室的中间区域推向边缘，从上反应室边缘处的两个下料口进入中反应室，中反应室内的十字型搅拌臂和其上的搅拌耙齿将物料从边缘推向中间区域，从中反应室中间部位的下料口进入下反应室，下反应室内的十字型搅拌臂和其上的搅拌耙齿将物料从中间推向边缘的硫酸钾出料口。期间氯化钾和硫酸在微波发生器发生的微波辐射下发生快速反应生成硫酸钾和氯化氢，硫酸钾被推入硫酸钾出料口进入冷却推料机，经冷却、破碎后进入硫酸钾成品粉碎包装工序，得到成品硫酸钾。氯化氢通过氯化氢出气口，从反应室排出输送至制酸工序进行冷却、吸收，生成31%的工业盐酸，或经冷却净化后进行其它应用。

前面所述的方法，优选的方案是，氯化钾和硫酸的物质量比为1.9-2.1: 0.85-1.10（优选的，氯化钾和硫酸的物质量比为1.97: 1.0）。

前面所述的方法，优选的方案是，所用硫酸选用质量浓度为93%-98%的工业硫酸（优选质量浓度为98%的工业硫酸）。

前面所述的方法，优选的方案是，所用氯化钾其氧化钾的含量大于60%。