一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法，該方法直接使用工業副產物硫酸銨作為原料與氯化鉀通過熱復分解的方法制備硫酸鉀，其中，所述的工業副產物硫酸銨為以有機腈類化合物或者酰胺類化合物為原料，以硫酸作為催化劑制備有機酸或酯類化合物而副產得到的含有少量有機雜質的硫酸銨，本發明專利技術提供的方法，在對原料的加熱過程中，硫酸銨中的有機雜質能夠燃燒從而被除去，同時，反應體系利用有機雜質在燃燒時釋放的熱量促進硫酸銨與氯化鉀的熱復分解反應的進行，從而降低了制備過程中能源的消耗，同時解決了含有有機雜質的硫酸銨無法利用，難以排放的問題。

Method for producing potassium sulfate by utilizing industrial by-product ammonium sulfate

The invention discloses a method for producing potassium sulfate using industrial by-product ammonium sulfate, preparation method of the direct method using ammonium sulfate by-product as raw materials and potassium chloride by thermal decomposition of the complex preparation of potassium sulfate, wherein the by-product ammonium sulfate in organic nitriles and amides as with sulfuric acid as raw materials, ammonium sulfate catalyst preparation of organic acids or esters and by-product obtained containing a small amount of organic impurities, the method provided by the invention, the heating process of raw materials, organic impurities in ammonium sulphate can burn to be removed, at the same time, reaction in the combustion heat release system promotion of ammonium sulfate and potassium chloride by organic impurities in the thermal decomposition, which reduces the energy consumed in the preparation process, and solve the sulfuric acid containing organic impurities. Ammonium can not be used, difficult to emit problems.

【技術實現步驟摘要】
一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法
本專利技術涉及化工生產領域，尤其涉及一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法。
技術介紹
以有機腈類化合物或者酰胺類化合物為原料，以硫酸作為催化劑制備有機酸或酯類化合物時，會副產大量的硫酸銨或者硫酸氫銨，在工業上，副產物硫酸氫銨也會通過向體系中通入氨氣的方法轉化為硫酸銨。但是，不論是直接還是間接得到的副產物硫酸銨通常都會夾帶少量有機雜質，將夾帶雜質的副產物硫酸銨在經過純化后能夠得到純凈的硫酸銨固體，盡管純化后的硫酸銨可以作為農用肥料銷售，但純化過程增加了能耗成本，而且硫酸銨產能過剩嚴重，副產硫酸銨的銷售及處理面臨著較大壓力。硫酸鉀是一種重要的化學肥料，而我國是傳統農業大國，因此，對硫酸鉀的需求量越來越高。硫酸鉀傳統生產方法是用氯化鉀和硫酸在曼海姆爐中進行反應，該工藝腐蝕性極強、生產成本高，消耗硫酸并產生大量副產物鹽酸需要進行無害化處理，然而，采用硫酸銨法制備硫酸鉀則可以避免上述問題，但是目前在工業上通常使用復分解法用硫酸銨制備硫酸鉀，復分解法不僅工藝條件復雜，操作繁瑣，如工藝步驟中包括蒸發、結晶、過濾等多參數、高能耗的步驟，而且母液循環量大，常常有廢水排放，不符合環保要求。目前，現有技術中存在以氯化鉀和硫酸銨為原料制備硫酸鉀的方法，如中國專利CN1127220A公開了一種一步法制取硫酸鉀的方法，該方法將氯化鉀與硫酸銨混合球磨造粒，再經焙燒制備硫酸鉀以及氯化銨，其中，制得的氯化銨用水吸附，形成氯化銨飽和溶液，該方法需要使用球磨機和造粒機；而且其焙燒溫度較高，既增加了能耗，又導致硫酸銨分解嚴重，硫酸銨消耗高，若要獲得固態氯化銨產品還需要對氯化銨飽和溶液進行冷卻結晶分離，操作繁瑣且生產成本高。又如中國專利CN1120017A公開了氯化鉀和硫酸銨熱復分解法制硫酸鉀及其工藝，該工藝也需要將原料預先粉碎至200目，而且該工藝在原料需額外加入硫酸溶液、碳酸銨、表面活性劑等反應助劑，極大地增加了生產成本。此外，上述方法均是利用純化后硫酸銨為原料與氯化鉀進行反應制備硫酸鉀，而無法直接利用夾帶有機雜質的硫酸銨原料。因此，亟需開發一種能夠直接利用夾帶有有機雜質的工業副產物硫酸銨，而且制備工藝簡單、操作條件溫和的制備硫酸鉀的方法。
技術實現思路
本專利技術提供了一種直接利用含有有機雜質的工業副產物硫酸銨制備化學肥料硫酸鉀的方法，以解決含有有機雜質的硫酸銨難于處理，化學肥料硫酸鉀生產工藝復雜、成本高的問題。為了解決上述問題，本專利技術人進行了銳意研究，結果發現：以有機腈類化合物或者酰胺類化合物為原料，以硫酸作為催化劑制備有機酸或酯類化合物而副產得到的硫酸銨含有少量有機雜質，直接使用上述副產硫酸銨作為原料與氯化鉀通過熱復分解的方法制備硫酸鉀，在對原料的加熱過程中，硫酸銨中的有機雜質能夠燃燒從而被除去，同時，反應體系利用有機雜質在燃燒時釋放的熱量促進硫酸銨與氯化鉀的熱復分解反應的進行，從而降低了制備過程中能源的消耗，同時解決了含有有機雜質的硫酸銨無法利用，難以排放的問題，從而完成了本專利技術。本專利技術提供了一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法，其特征在于中，所述方法包括以下步驟：步驟1，將硫酸銨與氯化鉀混合；步驟2，焙燒步驟1混合后的體系；步驟3，捕集步驟2中產生的氣體；優選地，在步驟3后還包括：步驟4，對捕集后的尾氣進行無害化處理。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術所用硫酸鉀制備系統的工藝流程示意圖。附圖標號說明1-預混器11-第一預混進料口12-第二預混進料口13-預混出料口2-高溫反應器21-筒身22-攪拌裝置23-焙燒進料口24-焙燒出氣口25-焙燒出料口26-焙燒進氣口3-氣體捕集器31-捕集器進氣口32-捕集器出氣口33-捕集器出料口4-水洗器41-水洗器進氣口42-水洗器出氣口43-水洗器進液口44-水洗器出液口45-噴淋裝置46-循環裝置5-硫酸鉀冷卻器51-冷卻器進料口52-冷卻器出料口53-冷卻介質入口54-冷卻介質出口6-鼓風機具體實施方式下面通過對本專利技術進行詳細說明，本專利技術的特點和優點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。以下詳述本專利技術。根據本專利技術，提供一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法，該方法包括以下步驟：步驟1，將硫酸銨與氯化鉀混合。在本專利技術步驟1中，所述硫酸銨為工業副產物硫酸銨，其為夾帶有有機雜質的混合物，優選為以丙烯酸原料制備甲基丙烯酸甲酯所產生的副產物硫酸銨，其中，基于工業副產物硫酸銨的總重量，以硫酸銨的重量計，硫酸銨的重量分數為70wt％以上，優選為80wt％以上，其中所含有的雜質主要為有機類化合物(總含量約0.5-3％)，如甲基丙烯酸甲酯、丙酮、丙烯酸、丙烯酸鈉等。所述硫酸銨含有近30wt％的有機雜質，由于大量有機雜質的存在，導致硫酸銨副產物的氣味、顏色均不能滿足農用硫酸銨的要求，而且其中含有的有機雜質對人體有害，通常無法直接使用，必須進一步純化后才能使用，如
技術介紹
中所述，而本專利技術人發現，硫酸銨副產物中的有機雜質大多為小分子有機物，在充分燃燒時能夠釋放出大量的熱，而這些熱量恰好能夠使硫酸銨與氯化鉀反應生成高純度的硫酸鉀，這一方面除盡了硫酸銨體系中的雜質，另一方面利用了雜質的熱能，取得了雙重的效果。進一步地，所述硫酸銨的含水率為5wt％～15wt％，優選為8wt％～12wt％。本專利技術人發現，上述副產物硫酸銨的含水率恰好適用于生產硫酸鉀，當硫酸銨的含水率大于15wt％時，后續制備硫酸鉀時需要消耗較多較量用于除去水分，導致能耗較高；當硫酸銨的含水率小于5wt％時，硫酸銨原料流動性差，易結塊、團聚，導致硫酸銨與氯化鉀混合不夠充分和均勻。在本專利技術步驟1中，所述氯化鉀為現有技術中任意一種含量大于96wt％的氯化鉀。在本專利技術步驟1中，所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比為氯化鉀的摩爾量:硫酸銨的摩爾量＝2:(0.9～1.2)，優選為2:(1.0～1.1)，其中，氯化鉀的摩爾量以氯離子的摩爾量計，硫酸銨的摩爾量以硫酸根離子的摩爾量計。本專利技術人發現，當所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比大于2:0.9時，硫酸鉀產品中會殘留大量過量的氯化鉀，導致氯含量過高無法達到化肥對氯元素含量的要求，對于施用鉀肥的農作物通常要求化肥中氯元素的含量低于0.5wt％，當所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比小于2:1.2時，過量的硫酸銨分解產生難以處理的含硫氧化物，造成環保問題，因此，本專利技術選擇所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比為氯化鉀的摩爾量:硫酸銨的摩爾量＝2:(0.9～1.2)。在本專利技術步驟1中，在硫酸銨與氯化鉀混合時，將氯化鉀加入硫酸銨中。本專利技術人發現，副產物硫酸銨是漿狀，而氯化鉀是粉狀，因此將粉狀的氯化鉀加入漿狀的副產物硫酸銨中，便于兩種原料的充分混均。在本專利技術步驟1中，硫酸銨與氯化鉀的混合方式為機械混合，優選為攪拌，更優選地，攪拌速率為10～200rpm，優選為20～40rpm，攪拌停留時間為10～100min，優選為30～60min。在本專利技術中，當硫酸銨與氯化鉀混合后，隨即取很少量樣品分析組成，達到預設配比即可確定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：步驟1，將硫酸銨與氯化鉀混合；步驟2，焙燒步驟1混合后的體系；步驟3，捕集步驟2中產生的氣體。

【技術特征摘要】
1.一種利用工業副產物硫酸銨生產硫酸鉀的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：步驟1，將硫酸銨與氯化鉀混合；步驟2，焙燒步驟1混合后的體系；步驟3，捕集步驟2中產生的氣體。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步驟3之后還包括：步驟4，對捕集后的尾氣進行無害化處理。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟1中，所述硫酸銨為工業副產物硫酸銨，其為夾帶有有機雜質的混合物，優選為以丙烯酸原料制備甲基丙烯酸甲酯所產生的副產物硫酸銨，其中，基于工業副產物硫酸銨的總重量，以硫酸銨的重量計，硫酸銨的重量分數為70wt％以上，優選為80wt％以上，其中所含有的雜質主要為有機類化合物，如甲基丙烯酸甲酯、丙酮；和/或所述硫酸銨的含水率為5wt％～15wt％，優選為8wt％～12wt％。4.根據權利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，步驟1中，所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比為氯化鉀的摩爾量:硫酸銨的摩爾量＝2:(0.9～1.2)，優選為2:(1.0～1.1)，其中，氯化鉀的摩爾量以氯離子的摩爾量計，硫酸銨的摩爾量以硫酸根離子的摩爾量計；和/或在硫酸銨與氯化鉀混合時，將氯化鉀加入硫酸銨中。5.根據權利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，在步驟2中，所述焙燒的溫度為300℃～500℃，優選為350℃～450℃；和/或在焙燒時，向體系中不斷通入空氣；和/或向體系中通入空氣的流速為2～30m3/h，優選為5～10m3/h；通入的空氣的溫度為室溫；和/或焙燒的停留時間為0.2h～3h，優選為0.5h～1h。6.根據權利要求1～5之一所述的方法，其特征在于，步驟3中，收集并冷卻步驟2生成的氣體，優選地，冷卻的溫度為100℃～300℃，優選為150℃～200℃。7.根據權利要求1～6之一所述的方法，其特征在于，步驟4中，所述無害化處理包括水洗和焚燒。8.根據權利要求1～7之一所述的方法，其特征在于，權利要求1所述方法在硫酸鉀制備系統進行，所述硫酸鉀制備系統...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王飛，鐘顏麟，柳亞玲，鄭道敏，姚如杰，丁永良，鄭伯川，宮曉川，
申請(專利權)人：重慶紫光化工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：重慶,50