[发明专利]一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钾盐的制备方法，具体涉及一种联合生产硫酸钾和二水氯化钙的方法。

背景技术

硫酸钾是一种重要的无机化工原料，主要应用于农业领域，为肥料提供作物生长必须的钾元素和硫元素，除此之外，硫酸钾还可用作染料中间体，香料助剂及医用缓泻剂等。

硫酸钾的生产主要方法有三种，一是利用硫酸或硫酸盐与氯化钾反应制取硫酸钾的转化法，该法生产的硫酸钾总量约占世界硫酸钾生产总量的75％。这种方法以曼海姆法为代表，该方法诞生于19世纪末的德国，是最早实现工业化的方法，同时也是到目前为止相对较为成熟的硫酸钾生产方法，现阶段一些较新的工艺也是对曼海姆法的进一步改进。曼海姆法的基本原理可用下列的化学方程式表示：

总的反应为2KCl+H₂SO₄→K₂SO₄+2HCl

实际的反应主要分为以下两步进行：

KCl+H₂SO₄→KHSO₄+HClΔH＜0(1)

KHSO₄+H₂SO₄→K₂SO₄+HClΔH＞0(2)

生成硫酸氢钾的反应(1)是放热反应，在常温下即可以较高的效率进行，而由硫酸氢钾转化为硫酸钾的反应(2)则是吸热反应，需要在较高的温度下才能以可观的速率进行。因此，传统的曼海姆法都需要在能耐高温耐强酸腐蚀的曼海姆炉中反应，这样造成的生产问题便是设备的严重腐蚀，整套装置的维修频率及维护成本高，而生产能力也是大大受限，所以一直以来，对于曼海姆法的改进就是学界及产业界的研究重点。申请号为CN201410344112.9的专利《一种硫酸钾的生产方法》公开了一种典型的采用曼海姆方法进行硫酸钾生产的工艺，但就高企的能耗这一条就使得这一专利方案失去了竞争力及吸引力。申请号为CN201410849188.7的专利《一种硫酸钾反应炉》公开了一种改进的曼海姆炉制备硫酸钾的方法，但纵观其整体改进及工艺流程，该方法仍不能彻底摆脱维护成本及能耗过高的弊端。为了解决或者说是回避曼海姆法本身的高温及强腐蚀的弊端，申请号为CN93107781.8的专利《用氯化钾与硫酸液相转化制备硫酸钾的方法》引入了有机萃取剂，以期降低反应条件制取硫酸钾，但该法在产品收率及产品品质上还不能达到十分理想的效果。

第二种方法是利用海湖盐卤水制取硫酸钾。申请号为CN95104278.5的专利公开了一种《用苦卤与氯化钾制取硫酸钾的方法》，该法先对原料苦卤水进行浓缩分离制取中间产品钾镁复盐，然后钾镁复盐再与氯化钾溶液进行反应制取硫酸钾。由于在进行反应之前还需要对苦卤水中的钾盐进行提纯，这就使得整个的工艺流程拉的较长，整个投资成本增加，同时，受限于卤水资源问题，该法还是有一定的地域限制，很难得到推广。

第三种方法则是利用钾盐矿石制取硫酸钾。申请号为CN201310320200.0的专利《从杂卤石矿中静态溶浸提取钾以及制备硫酸钾的方法》、申请号为CN201010224456.8的专利《利用热压浸出工艺从明矾石提取氧化铝与硫酸钾》以及申请号为CN201310746337.2的专利《一种正长石提取可溶性硫酸钾的方法》均公开了使用钾盐矿石制取硫酸钾的方法，但观其复杂的分离工艺流程、较低的产品收率及品质，再结合我国可利用钾矿资源少、品位低、分布具有地域性等等的特点，该法也很难得到推广与应用。

综合上述提到的硫酸钾生产方法及具体的实施方案，不难发现，现有的新技术及对旧的工艺的创新都存在了这样或那样的不足，如工艺能耗过高，工艺流程过长，设备投资过大，产品品质较差，使用的原料会对环境安全造成一定的威胁等等，很难寻找到一个各方面缺陷较少的工艺。

氯化钙是一种很常见的工业化学品，常用作多用途的干燥剂，制冷剂，建筑防冻剂，润滑油添加剂等。而工业上常用到的氯化钙有三类，分别为无水氯化钙、二水氯化钙和氯化钙水溶液。氯化钙的工业化生产主要以两种方式进行，一是由酸与石灰石反应得到，二是由氨碱法制纯碱生产中的蒸馏废液得到。