一種製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀原料處理工藝方法
2023-06-18 21:55:51 2
專利名稱：一種製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀原料處理工藝方法
技術領域：
本發明涉及化工技術領域，尤其涉及一種製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀原料處理工藝方法。
背景技術：
2000年以前，國內氫氧化鉀都為隔膜法，生產能力大約30萬噸/年。進入本世紀以來，國內四家大型企業成都華融、江蘇優利德、江蘇奧喜埃、河北金牛鉀鹼，先後從美國、 德國引進設備與技術，生產離子膜氫氧化鉀。離子膜氫氧化鉀與隔膜氫氧化鉀相比較，離子膜生產的氫氧化鉀質量要好得多。從外觀看，離子膜氫氧化鉀為無色液體或白色透明片狀晶體，而隔膜法氫氧化鉀為灰綠色；從質量指標看，隔膜法氫氧化鉀中雜質指標要比離子膜氫氧化鉀高到10-1000倍，特別是Cl_、Na+、Fe3+,嚴重影響其銷售與使用。隨著離子膜技術應用，產品質量提高氫氧化鉀使用範圍越來越廣，需求量也與日俱增。這幾家公司近年來不斷擴產離子膜氫氧化鉀，達到60萬噸/年，而隔膜法氫氧化鉀萎縮到不足20萬噸/年。離子膜氫氧化鉀取代隔膜法氫氧化鉀已成為歷史的必然趨勢。不論是離子膜氫氧化鉀還是隔膜法氫氧化鉀生產氫氧化鉀都是用氯化鉀電解法， 一般製造1噸氫氧化鉀大約需用1. 4噸氯化鉀，也就是說，現在用在氫氧化鉀生產的氯化鉀大約100萬噸/年，並且逐年穩步增長。隨著離子膜氫氧化鉀生產技術的應用，對原料氯化鉀的要求也越發嚴格。我們國家對氯化鉀原料應用在氫氧化鉀生產的研究僅僅局限在原料選擇，根據分析、驗證，原料氯化鉀首選加拿大進口白鉀Oi2O = 62%)，簡稱「62加鉀」。有時進口加拿大白鉀遇到困難，國內幾家又轉向我們國家的青海鹽湖熱熔鉀(高含量農用鉀經過加熱溶解精製再結晶而製成)。前者供貨不正常，價格高；後者經過再加工，成本高，並且產量不足 (5萬噸/年)。我國是貧鉀國，使用氯化鉀大部分靠進口，年進口量大約5000萬噸，以俄羅斯、加拿大、約旦、以色列為主，其中俄羅斯佔到60% _70%，所以研究用進口俄羅斯氯化鉀 (約旦氯化鉀、以色列氯化鉀、中國青海氯化鉀等低品質氯化鉀，此處只以俄羅斯氯化鉀代替)製造離子膜氫氧化鉀具有非常現實的意義。目前國內外都沒有這方面研究。俄羅斯是世界氯化鉀最大的出口國之一，且產量高、產能大，由於國內空白對俄羅斯氯化鉀用於離子膜氫氧化鉀製造預處理技術研究，而爭相採購較好的加拿大鉀、國內熱溶鉀，從而使加拿大氯化鉀價格飛漲，與俄羅斯氯化鉀相比，前者高出1000元/噸，約20%， 原料採購受到限制，造成原料供應瓶頸。此項技術目的是能使充分、便宜、易得的俄羅斯鉀通過預處理得到充分、廣泛應用於離子膜氫氧化鉀生產，創造良好的社會及經濟效益。由於俄羅斯鉀肥(62鉀)主要是面對一般工業及農業，所以其中雜質量較高，特別是NaCl，大約為1.5%，大概是加拿大鉀的1倍以上，鐵、NH4+指標也較高，這些雜質常使離子膜氫氧化鉀生產線的主要設備離子膜中毒，生產不能正常，設備損壞嚴重。一次停車更換主要設備，損失都在100萬元以上。國內幾家對原料處理僅限於採用硬水軟化原理將原料溶化，加K2CO3與氫氧化鉀除鈣、鎂，而對於除NaCl與銨、鐵則沒有研究，所以只能選用以上兩種受限制的氯化鉀。本項技術主要研究對俄羅斯鉀進行預處理，使其質量達到或超過加拿大鉀，從而代替加拿大鉀，其中NaCl彡0. 5%、銨彡2ppm、鐵彡3ppm,目前國內對此項研究屬於空白。運用專門技術預處理俄羅斯氯化鉀，使其各項雜質指標達到或低於加拿大氯化鉀，主要是利用傳質分離工程技術，達到上述目的。預處理1噸俄羅斯鉀需成本120元/ 噸，而價格方面加拿大鉀-俄羅斯鉀 1000元/噸，按一年使用100萬噸計算，年創效益8 億元(全國行業)。本項目是引用製造高純度食用、藥用氯化鉀技術及實際經驗，到離子膜氫氧化鉀製造領域，等於是借用食用氯化鉀技術經驗來預處理俄羅斯鉀作為氫氧化鉀原料，屬於專有技術。採用這種工藝必須選用高純(含量> 98% )、高品質氯化鉀(氯化鈉、銨離子 (5mg/kg、鐵離子< :3mg/kg)，否則將使以下電解槽離子膜中毒，不能生產，這種方法不能使原料可溶性雜質(鈉、銨)除去，嚴重影響產品質量目前我國有豐富的一般純度的氯化鉀(含量彡95%)，比如青海鹽湖鉀，其中主要雜質為機械雜質鈉、銨、少部分可溶鐵、鈣、鎂等離子，進口氯化鉀中大部分也為此濃度的氯化鉀，例如俄羅斯60鉀(95% )、約旦鉀、以色列鉀、德國鉀等都為60鉀(95%)。如果按常規工藝技術是將60鉀(95% )採用重新溶解結晶方法進一步提純，這種提純工藝加工原料氯化鉀需耗蒸汽2. 5噸/噸，加上其他加工費用，增加成本約650元/噸， 浪費了能源，產品沒有競爭力，在經濟上沒有可行性。針對這種情況，進行反覆多次試驗，發明如下方法
發明內容
一種製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀原料處理工藝方法，分為以下幾步第一步攪拌1次工序將原料氯化鉀投入攪拌容器中，通過計量，加入母液和水， 保持母液和水能完全接觸物料而不溶解為宜(因放入母液或水量不多，物料處於飽和，不至溶解)，當總體積達到容器4/5時停止加料，持續攪拌時間> 10分鐘。第二步脫水1次工序將攪拌好的物料放入離心機中進行離心分離，將母液與物料分離出來，離心的部分母液(約1/5)返回「攪拌工序」循環參加攪拌；離心的部分母液 (約4/5)進入「濃縮結晶」工序。第三步濃縮結晶經脫水1次工序的部分母液(約4/ 打入濃縮釜中進行濃縮，將溶解於母液中氯化鉀結晶出來，濃縮壓力P ( -0. 05Mpa ；濃縮時間t ^ 2h ；濃縮溫度 ^ 400C ；當濃縮至出現大量晶體時，將濃縮釜中的物料放出去。第四步離心脫水將濃縮結晶工序的物料放入離心機進行脫水，脫水後的物料進入「攪拌1次工序「循環。第五步攪拌2次工序將「脫水1次工序」的物料投入攪拌容器中，通過計量，加入母液和水，保持母液或水能完全接觸物料而不溶解為宜，當總體積達到容器4/5時停止加料，持續攪拌10-120分鐘。
第六步脫水2次工序將「攪拌2次工序」的物料放入離心機中進行脫水，脫水時加入「新鮮水(指三級水或更高)」進行洗滌物料(每IOOkg物料用水> Ikg)，脫水後的物料進入「溶解鹽化」工序；脫水的母液進入「攪拌O次)，，工序循環。第七步溶解鹽化工序即生產離子膜氫氧化鉀傳統工藝第一步。後按傳統工藝生產離子膜氫氧化鉀。脫水是指將物料與液體分離開來。用這種方法是在溶解鹽化法之前，通過2次攪拌、2次脫水，通過加水、脫水，將原氯化鉀中的可溶性雜質(鈉、銨)讓水將其帶走，從而完全可將95%氯化鉀加工成98%氯化鉀，並且其中水溶性雜質指標優於98%氯化鉀，其它不溶性雜質在「溶解鹽化法」中能輕易除去，不影響成本及質量。在一家氫氧化鉀廠家建立裝置，正式工業化生產，生產能力15萬噸-20萬噸/年，年創效益15億元
圖1為傳統工藝方法流程圖
圖2為一種製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀原料處理工藝方法流程圖
具體實施例方式
實施例1第一步將1噸原料氯化鉀投入攪拌容器中，通過計量，加入水(後循環過程有母液加入)，保持水能完全接觸物料而不溶解為宜，物料處於飽和，不至溶解，持續攪拌時間彡10分鐘，攪拌好物料進入「脫水(1次)」工序。第二步將攪拌好的物料放入離心機中進行脫水，脫水的部分母液(約1/ 返回 「攪拌(1次)」工序循環參加攪拌；脫水的部分母液(約4/5)進入「濃縮結晶」工序；脫水後物料進入「攪拌O次)」工序。第三步脫水(1次)工序的部分母液(約4/ 打入濃縮釜中進行濃縮，通過濃縮釜將氯化鉀母液結晶出氯化鉀晶體，濃縮壓力P ( -0. 05Mpa ；濃縮時間t ^ 2h ；濃縮溫度 ^ 400C ；當濃縮至出現大量結晶體時放料，物料進入「脫水」工序。第四步將濃縮結晶工序的物料放入離心機進行脫水，脫水後的物料進入「攪拌 (1次)，，工序循環，脫水的母液作為鉀肥農用。第五步將「脫水(1次)，，的物料投入攪拌容器中，通過計量，加入水(後循環過程有母液加入)，保持母液或水能完全接觸物料而不溶解為宜，物料處於飽和，不至溶解，持續攪拌10-120分鐘，攪拌好物料進入「脫水O次)」工序。第六步將「攪拌O次)」工序的物料放入離心機中進行脫水，脫水時加入「新鮮水」進行洗滌物料(每IOOkg物料用水> 1kg)，脫水後的物料進入「溶解鹽化」工序；脫水的母液進入「攪拌O次)，，工序循環。*至此，氯化鉀原料處理已完成，後續工序是進行鹽化、過濾、電解等生產氫氧化鉀工序第七步即生產離子膜氫氧化鉀傳統工藝第一步。後按傳統工藝生產離子膜氫氧化鉀。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在
5發明的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀原料處理工藝方法，其步驟如下 第一步攪拌1次工序將原料氯化鉀投入攪拌容器中，通過計量，加入母液和水，保持母液和水能完全接觸物料而不溶解為宜，當總體積達到容器4/5時停止加料，持續攪拌時間彡10分鐘。第二步脫水1次工序將攪拌好的物料放入離心機中進行離心分離，將母液與物料分離出來，離心的部分母液(1/5)返回「攪拌工序」循環參加攪拌；離心的部分母液0/5)進入「濃縮結晶」工序。第三步濃縮結晶經脫水1次工序的部分母液(4/ 打入濃縮釜中進行濃縮，將溶解於母液中氯化鉀結晶出來，濃縮壓力P ( -0. 05Mpa ；濃縮時間t彡2h ；濃縮溫度彡40°C;當濃縮至出現大量晶體時，將濃縮釜中的物料放出去。第四步離心脫水將濃縮結晶工序的物料放入離心機進行脫水，脫水後的物料進入 「攪拌1次工序「循環。第五步攪拌2次工序將「脫水1次工序」的物料投入攪拌容器中，通過計量，加入母液和水，保持母液或水能完全接觸物料而不溶解為宜，當總體積達到容器4/5時停止加料， 持續攪拌10-120分鐘。第六步脫水2次工序將「攪拌2次工序」的物料放入離心機中進行脫水，脫水時加入新鮮水進行洗滌物料，脫水後的物料進入「溶解鹽化」工序；脫水的母液進入「攪拌2次工序」循環。第七步溶解鹽化工序生產離子膜氫氧化鉀傳統工藝第一步，後按傳統工藝生產離子膜氫氧化鉀。
全文摘要
本發明公開了一種製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀原料處理工藝方法，屬於化工技術領域，主要分為以下幾個步驟第一步攪拌1次工序；第二步脫水1次工序；第三步濃縮結晶；第四步離心脫水；第五步攪拌2次工序；第六步脫水2次工序；第七步溶解鹽化工序。主要用於製造離子膜氫氧化鉀的氯化鉀，適用於各大氫氧化鉀生產廠家。
文檔編號C01D3/14GK102417192SQ20111024835
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者封寬裕, 封昊 申請人:封昊