[发明专利]一种制备硫酸钾并联产氯化铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备硫酸钾并联产氯化铵的方法，特别涉及用氯化钾和硫酸铵为原料，通过离子交换制备硫酸钾和氯化铵的方法，属于化工技术领域。

背景技术

硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，也是农作物所需硫的重要补充来源，且价格比硝酸钾低因而倍受欢迎。硫酸钾主要施用于亚麻、荞麦、烟草、葡萄、西瓜、柑橘、茶叶、马铃薯、蔬菜等喜钾忌氯作物及海产品养殖，它不但能提高农产品产量，还能改善其品质，如烟草的可燃能力、果实的甜度、马铃薯的淀粉含量等。另外，硫酸钾基本上可以和现有的所有肥料互相混合使用，较容易制成复合肥料。由于我国钾盐资源短缺，硫酸钾应用市场不断增大，每年需从国外进口硫酸钾。

目前生产硫酸钾的方法主要有三大类：第一类是以盐湖卤水为原料，经过太阳能日晒浓缩析出氯化钠之后，进一步析出钾盐镁矾，加入氯化钾生成硫酸钾，该生产方法提供的硫酸钾量占10％～15％；第二类是利用硫酸盐矿制取硫酸钾，这种方法生产的硫酸钾占10％左右；第三类是利用硫酸或硫酸盐与氯化钾转化制取硫酸钾，该生产方法提供的硫酸钾占75％。

US1922682提出了将硫酸铵与氯化钾固体加入高温炉中，硫酸钾产品不断从高温炉中排出，用石灰回收氯化铵分解挥发的氨，再与硫酸反应生成硫酸铵。此方法生产的硫酸钾纯度高，其缺点是工艺流程长、腐蚀大、成本高、氨回收过程易造成环境污染。

DE1902738介绍了用硫酸铵、氯化钾反应生成氯化铵、硫酸钾的混合物，用萃取剂将氯化铵从混合物中萃取出来生产硫酸钾，此方法得到的氯化铵纯度高，但硫酸钾纯度低，而且还要消耗大量萃取剂。

CA1197663A介绍了用硫酸铵母液溶解氯化钾，通入氨或加入甲醇进行转化制取硫酸钾，这种方法实质上是利用氨或甲醇介质的存在改变了产品硫酸钾易与硫酸铵形成固溶体的特点，提高了硫酸钾纯度，但其不足是需建立氨、甲醇回收系统、投资大、生产成本高，而且环境污染严重。

CN1168350A提出了先将氯化钾、硫酸铵分别制成高温饱和溶液，将饱和溶液混合均匀混匀，再降温结晶析出硫酸钾，滤液蒸发浓缩得副产品氯化铵。该方法工艺简单，操作方便，但钾转化率只有70％，质量也不稳定。

CN1091112A提出在硫酸铵水溶液中加入氯化钾，冷却分离得粗硫酸钾和母液Ⅰ，将粗硫酸钾加入氯化钾水溶液充分反应后，分离得成品硫酸钾和母液Ⅲ。母液Ⅰ经浓缩、冷却结晶分离得氯化铵与母液Ⅱ，将母液Ⅱ、Ⅲ混合后循环氯化钾。这种方法流程复杂，难以掌控，硫酸钾产率不高。

CN1034906A提出以工业硫酸或废硫酸、氯化钾、氨为原料，在缔合剂烷基叔胺的作用下，先通过缔合使硫酸根离子被缔合在缔合剂上，然后用氯离子将缔合在缔合剂上的硫酸根离子置换出来，与溶液中的钾离子生成硫酸钾，用氨和被缔合在缔合剂上的氯离子反应回收氯化铵。这种方法生产的硫酸钾产品质量好，但缔合剂价格昂贵，并且缔合剂容易中毒，氨的利用率也不高。

上述制取硫酸钾方法中，归纳起来主要存在如下问题：①工艺比较复杂，设备腐蚀严重；②辅助原料成本高，环境污染严重；③工艺条件苛刻，工艺过程难控制，产品质量不稳定，难以符合要求；④氯化钾转化率偏低。

李俊梅以MgSO₄和KCl为原料，用强酸性001×7阳离子树脂作交换剂，先用硫酸镁和钾型的阳离子交换得到硫酸钾，再用氯化钾和镁型树脂交换可得到副产品MgCl₂·6H₂O(李俊梅，离子交换法制取硫酸钾探讨[J]，山西化工，1989(3)：10-12)。此法工艺简单，但硫酸镁价格高于硫酸铵，并且原料受产地限制。

高新勤与吴国荣以KCl和(NH₄)₂SO₄为原料，利用732型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂作交换剂，通过钾离子和铵型树脂进行离子交换，可得到产品氯化铵，再通过硫酸铵中铵根离子与钾型树脂交换，可制备硫酸钾(高新勤,吴国荣,离子交换法制备硫酸钾的研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版),1995,18:121-127)。由于钾离子和铵根离子的交换能力相当，故树脂选择性不是很高。

李鸿玲等以氯化钾和硫酸钠为原料，以732型强酸性阳离子交换树脂为交换剂生产硫酸钾，副产氯化钠(李鸿玲、刘晓新与邓玉萍，离子交换法生产硫酸钾探讨.海湖盐与化工，1997(6):39-42)。该工艺流程短，操作方便，但树脂对钾钠离子吸附能力相当，本工艺交换浓度低，能耗高。