生產氯化氫和不含氯化物的複合硫酸鉀肥料或其它金屬硫酸鹽的化學方法

2023-07-09 00:20:31

專利名稱：生產氯化氫和不含氯化物的複合硫酸鉀肥料或其它金屬硫酸鹽的化學方法
技術領域：
本發明涉及由金屬氯化物生產氯化氫和金屬硫酸鹽的方法，特別地，涉及從金屬 鹽與發煙硫酸的反應生產金屬硫酸鹽和氯化氫的改進方法。
背景技術：
生產氯化氫和硫酸鈉或硫酸鉀的最通用的工業方法，使用高溫下(一般為500 840°C )氯化鈉或氯化鉀與硫酸的反應且稱作曼海姆法(如

圖1中示意性顯示)。因為在 高溫下進行該反應，所以曼海姆法的能效低，每噸硫酸鹽使用大約半桶油。此外，通過曼海 姆法生產的硫酸鹽一般含有百分之幾的氯化物雜質，同時放出HC1以作為與燃燒氣體的低 濃度( 10% )混合物。在其它工藝中，能夠將這種低濃度HC1轉化成含水鹽酸(一般為 30 33% 的 HC1)。已知幾種嘗試來提供曼海姆法的改進版本。例如在美國專利4342737中公開了改 良的曼海姆法。在該專利公開的發明中，在250 500°C的溫度下使KC1與硫酸以1. 07 1.40的當量比反應。儘管該方法確實提供了氯含量比曼海姆法生產的產品要少的硫酸鹽， 但該方法仍然是能量密集型的，需要持續加熱才能工作。美國專利4588573公開了一種生產硫酸鉀的替代方法。該發明使用KC1和H2S04 之間的溼式反應來生產KHS04;即生成HC1反應的放熱性不足以促使硫酸鉀(K2S04)的生成 進行完全。該發明還教導了將KHSO4溶於水中，然後沉澱以生成硫酸氫鉀復鹽K3H(S04)2，這 反映了生成K2SO4的反應完成了四分之三。然後將所述復鹽過濾並再次溶於水中以生成硫 酸鉀。在工業上實施該過程是不經濟的，因為其需要大量的水來生成硫酸鉀和大量能量來 蒸發最終產物溶解於其中的水。美國專利6676917公開了生產HC1和中和的硫酸鹽的其它方法。在該方法中，金 屬氯化物與硫酸反應以製得KHS04在硫酸中的溶液。在蒸發HC1之後，然後用冊3對該溶液 進行中和以生成K(NH4)S04，或利用碳酸鉀(K2C03)進行中和以生成1(2504。該方法在工業實 施上是不切實際的，因為其涉及大量的硫酸廢物，且用作中和試劑的K2C03比所述方法的產 *K2S04更昂貴。在美國專利6767528中公開了關於所述方法的第四種變體。在該專利所公開的方 法中，使用大約為1 1的金屬氯化物與H2S04的混合物來生產HC1。在保持在550 600°C 的迴轉窯中發生反應，使用所述系統的氣體組分和固體之間的逆流來生產不含氯化物的硫 酸鹽。此外，該方法的主要缺點是需要大量的能量。如同曼海姆法一樣，通過該方法生產的 HC1相當不純，且為了生產適用於氯化反應的純的無水HC1，需要其它的工藝步驟。最後，GR 1003839 B1公開了藉助於金屬氯化物與濃H2S04和H2S04 0. 2S03的混 合物的反應來生成K2S04的方法。向反應混合物中添加H2S04 -0. 2S03以限制對設備的腐蝕 而不是對所述方法的反應化學有任何益處。該方法也具有幾個缺點。首先，其僅適用於使 用KC1且不能使用任意其它的金屬氯化物作為起始原料(來生產相應的硫酸鹽)。由於反
6應混合物不能提供足夠的熱量來維持該反應，所以所述方法也涉及反應物的加熱，因此面臨與上述方法相同的低能效問題。而且，所述方法不能直接生產K2S04(只能在前述的額外 加熱之後才得到產物)，且不能生產復鹽。因此，一直需要一種經濟(包括啟動、生產和維護的成本)且能量高效的方法，來使用金屬氯化物鹽作為起始原料生產不含氯化物的金屬硫酸鹽和純的無水HC1。本發明公 開了一種這樣做的方法，其中金屬氯化物鹽與發煙硫酸反應，在所述反應中將反應物保持 在環境溫度下，並將來自製得的硫酸鹽溶液的上清液返回至反應器，在這種液體與發煙硫 酸之間的反應的放熱性足以驅動反應而不需要任何額外的加熱；因為沒有燃燒，所以沒有 燃燒氣體來稀釋所放出的HC1。

發明內容
因此，本發明的目的是公開一種生產氯化氫和金屬硫酸鹽的絕熱方法，所述方法包括以下步驟(a)得到發煙硫酸；(b)得到金屬氯化物；(c)得到水；(d)將預定量的(1) 所述金屬氯化物、(2)所述發煙硫酸、和(3)含水液體進行混合，以生成氣體HC1和含硫酸鹽 的溶液；(e)從所述混合物中排放所述氣體HC1 ;(f)從所述混合物中排放所述含硫酸鹽的 溶液；(g)將所述含硫酸鹽的溶液冷卻至約10°C 約50°C的溫度以使硫酸鹽發生沉澱；(h) 將通過所述沉澱產生的固體與上清液分開；(i)用水洗滌所述固體；和(j)重複步驟(d) (i)。本發明的本質是，其中生成所述氯化氫和所述硫酸鹽而不需要任何外部熱源。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中在反應器中實施將預定量的所述金 屬氯化物、發煙硫酸和水進行混合的步驟。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括將所述含硫酸鹽的溶液轉移至單 獨的冷卻室的額外步驟，其中將所述含硫酸鹽的溶液冷卻至約10°C 約50°C的溫度以使 硫酸鹽沉澱的步驟在所述冷卻室內發生。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括將所述冷卻室的內容物轉移至單 獨的傾析器的額外步驟，其中在所述傾析器中實施將通過所述沉澱產生的所述固體與所述 上清液分開的步驟。。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述含水液體選自(a)水；(b)用 於洗滌所述固體的所述水；(c)所述上清液；(d)預定量的所述上清液和用於洗滌所述固體 的所述水的混合物；(e)上述物質的任意組合。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括以下額外步驟(a)冷卻所述氣 體HC1 ；和(b)淨化所述氣體HC1。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括將所述氣體HC1轉移至淨化器的 額外步驟，其中在所述淨化器內實施所述氣體HC1的冷卻和淨化。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括將預定量的所述上清液轉移至所 述淨化器的額外步驟，其中將所述上清液用於冷卻和淨化所述氣體HC1。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中以大於約90%的濃度得到從所述淨 化器排放的所述HC1。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括將所述上清液和/或用於洗滌所 述固體的所述水轉移至儲罐的額外步驟。
本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括利用從用於洗滌所述固體的所述 水中抽取的水來代替在所述方法期間消耗或損失的水的額外步驟。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括以下額外步驟(a)向所述含硫 酸鹽的溶液和/或所述固體中添加預定量的至少一種中和劑；和(b)使所述至少一種中和 劑與所述含硫酸鹽的溶液和/或所述固體進行反應。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括在添加所述至少一種中和劑之 前，將所述含硫酸鹽的溶液和/或所述固體轉移至多個中和室的額外步驟。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括乾燥所述硫酸鹽的額外步驟。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述乾燥所述硫酸鹽的步驟包括
(a)得到乾燥烘箱；(b)將所述硫酸鹽引入所述乾燥烘箱中；(c)在所述乾燥烘箱中加熱所 述硫酸鹽直至除去預定量的水。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述被除去的預定量的水為使得觀 察到剩餘固體的重量不再降低時所除去的水量。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中在所述發煙硫酸中游離S03的濃度 為約5% 約80%。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中在所述發煙硫酸中游離S03的濃度 為約25% 約50%。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中在所述反應器中的液體表面液位下 方向所述反應器供應所述發煙硫酸。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中以連續物流的方式向所述反應器供 應所述金屬氯化物、發煙硫酸和含水液體。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述反應進行約2分鐘。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，還包括以下額外步驟(a)獲得蒸汽；和
(b)在所述反應器中的液體表面液位下方的液位處向所述反應器內供應所述蒸汽。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述金屬氯化物選自(a)KCl、(b) NaCl、(c)MgCl2。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述金屬氯化物選自(a)NaCl、(b) KC1、(c)MgCl2，和所述中和劑選自(a)NH3、(b)MgO、(c)MgC03、(d)白雲石、(e)KOH。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述金屬氯化物為KC1且所述硫酸 鹽為 k3H(SO4)2。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述金屬氯化物為NaCl且所述硫 酸鹽為Na2S04。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述金屬氯化物為MgCl2且所述硫 酸鹽為MgS04。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述金屬氯化物為1族金屬氯化 物，另外其中在所述反應器內礦M+摩爾比不小於約0.98且不大於約1. 15。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中所述金屬氯化物為2族金屬氯化 物，另外其中在所述反應器內礦M2+的比例不小於約1.96且不大於約2. 30。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中將所述反應器內的H20濃度保持在不小於約5wt%且不大於約40wt%的範圍內。本發明另外的目的是提供這樣一種方法，其中將所述反應器內的H20濃度保持在 不小於約10%且不大於約30%的範圍內。本發明另外的目的是提供經驗式為K3(NH4) (S04)2 -xH20(x彡0)的硫酸鉀銨復鹽。本發明另外的目的是提供這樣一種特別適用於生產&⑴扎)(S04)2的方法，其中所 述金屬氯化物為KC1，所述中和劑為NH3。本發明另外的目的是提供這樣一種特別適用於生產乾燥&K3(NH4) (S04)2的方法， 其中所述金屬氯化物為KC1，所述中和劑為NH3，且還包括以下額外步驟(a)向乾燥烘箱中 引入所述含硫酸根的鹽，和(b)乾燥所述含硫酸根的鹽直至測得的重量停止降低。本發明另外的目的是提供經驗式為3K2S04 -MgS04 -xH20(x彡0)的硫酸鉀鎂復鹽。本發明另外的目的是提供特別適用於生產3K2S04 -MgS04 xH20(x≥0)的方法，其 中所述金屬氯化物為KC1，所述中和劑選自(a)MgO和(b)MgC03。本發明另外的目的是提供特別適用於生產乾燥的3K2S04 MgS04的方法，其中所 述金屬氯化物為KC1，所述中和劑選自(a)MgO和(b)MgC03，且還包括以下額外步驟(a)向 乾燥烘箱中引入所述含硫酸根的鹽，和(b)乾燥所述含硫酸根的鹽直至測得的重量停止下 降。本發明另外的目的是提供經驗式為3K2S04 CanMgl_nS04 xH20 (≥0)的硫酸 鉀-鈣-鎂三合鹽。本發明另外的目的是提供特別適用於生產3K2S04 CanMgl_nS04 xH20(x≥0)的方 法，其中所述金屬氯化物為KC1，且所述中和劑為白雲石。本發明另外的目的是提供特別適用於生產乾燥的3K2S04*CanMgl_nS04的方法，其中 所述金屬氯化物為KC1，所述中和劑為白雲石，且還包括以下額外步驟(a)向乾燥烘箱中 引入所述含硫酸根的鹽，和(b)乾燥所述含硫酸根的鹽直至測得的重量停止下降。本發明另外的目的是提供從金屬氯化物和發煙硫酸來絕熱生產含硫酸根的鹽和 HC1的設備，包含(a)反應器；(b)用於向所述反應器內引入發煙硫酸的裝置；(c)用於向 所述反應器內引入金屬氯化物的裝置；(d)用於向所述反應器內引入含水液體的裝置；(e) 用於從所述反應器排放腐蝕性氣體產物的裝置；(f)用於從所述反應器排放液體的裝置； (g)至少一個傾析器；(h)用於將物料從所述反應器轉移至所述傾析器的裝置；(i)用於從 所述傾析器排放上清液的裝置；和(j)用於向所述傾析器內引入水的裝置；(k)用於使用所 述水洗滌保留在所述傾析器中的固體並隨後從所述傾析器排放上清液的裝置。其中在所述 金屬氯化物和所述發煙硫酸之間發生化學反應以生成HC1和含硫酸鹽的溶液而不需要任 何額外的加熱在本發明的要點之內。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，還包括(a)冷卻室；(b)用於將物料從 所述反應器轉移至所述冷卻室的裝置；和(c)用於將物料從所述冷卻室轉移至所述傾析器 的裝置。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其中用於所述向所述反應器內引入所述 發煙硫酸的裝置適用於在所述反應器中的液體表面下方引入所述發煙硫酸。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其還包含用於向所述反應器內引入蒸汽 的裝置，所述裝置適用於在存在於所述反應器中的液體的表面液位下方的液位處引入所述蒸汽。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其還包含用於將所述上清液從所述傾析 器轉移至所述反應器內的裝置。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其還包含(a)用於收集所述上清液的 儲罐；(b)用於將所述上清液從所述傾析器轉移至所述儲罐的裝置；和(c)用於將所述上清 液從所述儲罐轉移至所述反應器的裝置。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其還包含(a)適用於冷卻和淨化不純 HC1氣體的至少一個淨化器；(b)用於將從所述反應器排放的HC1氣體轉移至所述淨化器的 裝置；和(c)用於在所述淨化器內對所述HC1氣體進行冷卻和淨化的裝置。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其還包含將預定量的所述上清液從所述 傾析器和/或所述儲罐轉移至所述淨化器的裝置和用於將所述上清液從所述淨化器轉移 至所述反應器的裝置。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其還包含用於將預定量的用於對保留在 所述傾析器中的所述固體進行洗滌的所述水轉移至所述反應器和/或所述淨化器和/或所 述冷卻室的裝置，所述裝置用於轉移適用於代替在所述設備使用期間所消耗或損失的任何 水的所述預定量的所述水。本發明另外的目的是提供這樣一種設備，其還包含(a)多個中和室；(b)用於將 預定量的物料從所述傾析器轉移至所述多個中和室的裝置；(c)用於向所述多個中和室內 引入預定量水的裝置；(d)用於向所述多個中和室內引入多種中和劑的裝置；(e)用於將 ⑴所述多種中和劑和從所述傾析器轉移的所述物料之間的化學反應的一種產物和/或多 種產物與(ii)剩餘溶液分開的裝置；和(f)用於將所述剩餘溶液再循環至所述多個中和室 的裝置。附圖簡述m 1 M^TM^^IfeW^M (H 自 Koskinen,P. ,Decision-makingprocess on feld technology for process management，f専士論文，OuluFaculty of Technology 大學， 2000，http://herkules. oulu. fi/isbn9514257855/html/chapter8_4. html)。圖2顯示了本發明中所公開的設備的一種實施方案的示意圖。圖3顯示了本發明中所公開的設備的第二種實施方案的示意圖。
具體實施例方式本領域技術人員顯而易見的是，存在在構造細節上不同的本發明的幾種實施方 案，而不影響其實質性的性質，因此，本發明不是由如圖中所示和說明書中所述的內容來限 定的，而僅由所述的權利要求所指明，僅由所述權利要求的最寬解釋來確定其正確的範圍。如下文中所使用的，術語「發煙硫酸」是指含有過量S03的濃H2S04的溶液或混合 物，不管so3是以溶解了的氣體的形式存在還是連接到H2SO4分子上(例如作為H2S2O7存 在)；通過將所有so3作為游離的溶解了的氣體來處理，定義了任意給定的發煙硫酸試樣的 %03含量」。如下文中所使用的，術語「環境溫度」是指物質儲存時的溫度。該溫度可以為室溫或室溫以下(後者為因安全或穩定考慮而將物質必須在低溫下儲存的情況)。所述術語 表示，物質從儲存處採用且不用加熱至高於整個方法發生的環境溫度以上的溫度就可以使用。如下文中所使用的，術語「反應器」是指其中發生化學反應的任何器皿或容器。如下文中所使用的，術語「傾析器」是指設計用來將固體在液體中的懸浮液分離成至少一種固體組分和至少一種液體組分的任何器皿或容器。如下文中所使用的，術語「儲罐」是指其中儲存液體的任何器皿或容器。如下文中所使用的，術語「含硫酸鹽的溶液」是指含有或假定含有硫酸根離子和至 少一種平衡離子的任何溶液，而不考慮在同一溶液中是否存在其它物種。如下文中所使用的，術語「硫酸鹽」是指含有硫酸根離子的任何鹽，而不考慮其含 有的陽離子的種類數；因此，通過該定義，也將復鹽作為「硫酸鹽」。另外，使用該術語不是 指或暗示任何特定的水合程度。如下文中所使用的，術語「乾燥的硫酸鹽」和「無水硫酸鹽」 是指所述鹽在經歷乾燥過程至剩餘固體的重量在所使用的乾燥方法的條件下不會再有任 何進一步降低的點之後的所述鹽。因此，「乾燥」和「無水」是指在運行所述方法的條件下已 經從中除去了最大量的水的鹽，而不必是完全不含結晶水的鹽。如下文中所使用的，術語「淨化」是指從化學反應的氣體產物中除去雜質(包括但 不必限於灰塵、水蒸氣和H2SO4)的任意方法。如下文中所使用的，術語「淨化器」是指其中 發生所述淨化的任何室或封閉空間；該術語的使用不排除在所述淨化之前、與之同時或之 後在同一室或空間內可進行其它工藝的可能性。如下文中所使用的，術語「沉澱」通常是指從過飽和溶液中沉澱固體的任何方法， 而不考慮所得固體的形式如何(無定形、晶體等)。如下文中所使用的，術語「上清液」是指靜置在固體上方的液體，例如在沉澱完成 之後靜置在固體上方的液體。「上清液」也用於指所述液體，即使該液體已經與所述固體分 開之後，直至所述上清液與另一種液體混合之時。如下文中所使用的，術語「1族金屬氯化物」是指通式為MCl的鹽，其中M為Li、Na、 K、Rb、Cs或Fr中的一種。如下文中所使用的，術語「2族金屬氯化物」是指通式為MCl2的鹽，其中M為Be、 Mg、Ca、Sr、Ba 或 Ra 中的一種。如下文中所使用的，所有提及的「H+」濃度是指存在的可電離的氫的摩爾濃度，不 考慮所述氫是否實際上以游離、水合或其它絡合離子的形式存在(例如每存在1摩爾的 H2SO4認為提供2摩爾的H+)。類似地，如下文中所使用的，所有提及的金屬離子濃度是指存 在的所述金屬的總摩爾濃度(即在假設完全電離下計算的值)；此外，術語「Mn+」包括游離 離子和溶劑化的離子兩者。在本發明的優選實施方案中，在環境溫度下將預定量的發煙硫酸、金屬氯化物和 含水液體混合在一起。所述發煙硫酸和含水液體之間的反應放出足夠熱量以驅動金屬氯化 物和發煙硫酸之間的化學反應而不需要額外地加熱所述反應混合物；反應混合物的溫度一 般升至約120°C。金屬氯化物和發煙硫酸之間的化學反應的產物為HCl和硫酸鹽，後者保 留在溶液中。生成的具體的硫酸鹽將取決於所使用的具體的金屬氯化物，如以下所述。然 後，從所述混合物放出或排放氣體HC1，將其收集起來以用於進一步處理。也從所述反應混合物中排放含硫酸鹽的溶液(在優選實施方案中，排入單獨的冷卻室內)，由此將其冷卻至 約10°C 約50°C的溫度，以使得硫酸鹽從溶液中沉澱出來。在本發明的優選實施方案中， 然後將漿料轉移至傾析器中，在那裡將通過所述沉澱產生的固體與所述上清液分開，然後 用水洗滌。在其它實施方案中，在單個室中實施所述溶液的冷卻、所述硫酸鹽的沉澱、並在 所述硫酸鹽沉澱之後將固體與液體組分分開。然後，循環重複整個過程。在本發明的優選實施方案中，發煙硫酸的SO3濃度(作為游離的SO3)為約25% 約50%。在其它實施方案中，發煙硫酸的SO3濃度(作為游離的SO3)為約5% (低於該量， 含水液體和發煙硫酸之間反應的放熱不足以驅動所述反應) 約80% (高於該量，產生太 多的熱而難以高效運行)。在所述方法的最佳運行方式中，在已經存在的液體的液位下方向 反應混合物中添加發煙硫酸以防止生成不期望的(且危險的)H2S04霧。在本發明的其它實施方案中，在設計用於本方法的反應器中，將所述預定量的金 屬氯化物、發煙硫酸和含水液體進行混合。所述反應器的構造細節將取決於其使用環境 (例如，所使用的本發明的可能的實施方案、要生產的物料的量等)，但是對本領域技術人 員將是顯而易見的。在本發明的最佳運行方式中，將反應器中的凡0濃度保持為約10% 約30 %。在其它實施方案中，將反應器中的H2O濃度保持為約5 % 約40 %，因為反應器中 的H2O濃度太低將導致從反應器排放的HCl氣體中的H2SO4濃度太高，而反應器中的H2O濃 度太高將導致從反應器排放的HCl氣體中的H2O濃度太高。在本發明的其它實施方案中，為 防止在反應期間所放出的熱量下降，例如因為發煙硫酸的SO3濃度降至上述最低水平以下， 本發明包括以下額外步驟(a)獲得蒸汽；和(b)在所述反應器中的液體表面液位下方向所 述反應器內引入所述蒸汽。由於靠含水液體與發煙硫酸之間的反應的放熱來驅動硫酸鹽的生成，所以在初始 混合物中(在任何反應之前)，所述含水液體必須為水。在各種其它實施方案中，所述含水 液體可以在所述方法的後續循環中發生變化。具體地，在本發明的優選實施方案中，將預定 量的源自沉澱過程的上清液再循環至所述反應器內且這種再循環的上清液充當所述含水 液體。這種再循環提供了整體上更有效的方法，例如比使用從外部來源抽取的水更有效，兩 者都是因為所述方法的水的總使用量降低，且因為在該實施方案中，還將硫酸鹽再循環，以 提高在後續循環中沉澱的效率。在本發明的各種其它實施方案中，在後續反應循環中與金 屬氯化物和發煙硫酸混合的含水液體選自(a)水；(b)用於洗滌在沉澱步驟期間沉積的固 體的水；(c)來自所述沉澱步驟的上清液；(d)預定量的所述上清液和用於洗滌所述固體的 所述水的混合物；(e)上述的任意組合。在本發明的其它實施方案中，將所述上清液和/或 用於洗滌所述固體的所述水轉移至儲罐中，然後根據需要轉移至所述反應器。在本發明的 其它實施方案中，通過將用於洗滌從所述混合物中沉澱的固體的水再循環以代替在所述方 法期間所消耗或損失(例如，因為洩露，包含在從所述反應混合物中排放的HCl中等)的任 何水，來實現更有效的水的使用。在本發明的其它實施方案中，將從反應混合物中排放的氣體HCl進行進一步處 理。具體地，將其冷卻，然後淨化。在本發明的優選實施方案中，在淨化器中，使用本領域中 公知的技術進行這種冷卻和淨化。在本發明的某些實施方案中，通過將預定量的所述上清 液轉移至所述淨化器內，並使用所述上清液來淨化所述HCl，來實施所述淨化。在其它實施 方案中，根據本領域中公知的方法，可以使用濃H2SO4來代替所述上清液或除了使用所述上清液外還可以使用濃H2S04。從淨化器排放的無水HCl具有足夠的純度，其能夠用於需要高 純度無水HCl源的過程例如氧氯化反應、二氯乙烯的生產、含水鹽酸的生成等。在本發明的 優選實施方案中，以大於約90%的濃度得到從所述淨化器排放的所述HC1。如下面所詳細描述的，通過上述方法得到的硫酸鹽在某些情況下為酸式鹽。因此， 在本發明的其它實施方案中，通過添加至少一種中和劑並使所述酸式鹽(固體或溶液)與 所述至少一種中和劑反應，來進一步處理所得到的硫酸鹽。在本發明的優選實施方案中，在 添加一種或多種所述中和劑之前，將所述硫酸鹽轉移至多個中和室中。各中和室適用於與 所使用的具體的中和劑一起使用；例如根據用戶需要，任何特定的中和室能夠適用於與氣 體中和劑(例如氣體NH3等)、液體中和劑(例如液體NH3、氨水等)或固體中和劑(例如 1%0、1%0)3等)一起使用。適用於這些物質的容器和反應器在本領域內是公知的。因為化學反應的熱力學驅動力為向反應混合物中添加含水液體而放出的熱，所以 只要連續地向反應器內供應反應混合物就能夠運行該反應。因此，在本發明的優選實施方 案中，連續運行所述方法，也就是說以連續物流向所述反應器內供應所述金屬氯化物、發煙 硫酸和含水液體。此外，由於在本發明中所公開的方法的效率，所述反應是迅速的，因此在 本發明的各實施方案中，在從反應器中排放反應產物之前，反應進行約2分鐘。在其中所述金屬氯化物為KCl的具體實施方案中，在KCl和發煙硫酸之間反應而 產生的硫酸鹽為根據下列化學反應而產生的酸式復鹽K3H(SO4)2:3KC1+2H2S04 — K3H (SO4) 2+3HClS卩，在這些條件下，由於硫酸鉀的生成焓相對較高，硫酸鉀的生成僅完成了 75%。 在還包括對在沉澱之後剩餘的酸式鹽進行中和的步驟的本發明的實施方案中，使用特殊的 中和劑。具體地，中和劑選自(a)NH3(氣體、液體或含水的)；(b)MgO ； (C)MgCO3 ； (d)白雲石； (e)KOH。根據下列反應進行中和K3H (SO4) 2+NH3 — K3 (NH4) (SO4) 22K3H (SO4) 2+MgO — 3K2S04 · MgS04+H202K3H (SO4) 2+MgC03 — 3K2S04 · MgS04+H20+C02 2K3H (SO4) 2+CanMg2_nC03 — 3K2S04 · CanMg2_nS04+H20+C02K3H (SO4) 2+K0H — 2K2S04+H20在其中中和劑為NH3、MgO、MgCO3或白雲石的情況下，中和的產物為至今未知的復鹽.在其中所述金屬氯化物為NaCl或MgCl2的具體實施方案中，根據下列化學反應能 使硫酸鹽的生成進行完全2NaCl+H2S04 — Na2S04+2HClMgCl2+H2S04 — MgS04+2HCl應注意，在上述所有情況中，所書寫的化學方程忽略了所有結晶水；因此，這些新 型復鹽的經驗式的更準確的分子式為(I)K3(NH4) (SO4)2 · XH2O ； (2) 3K2S04 · MgSO4 · χΗ20 ； (3) 3K2S04 · CanMg2^nSO4 · χΗ20。由此，本發明的其它實施方案包括特別適用於生產這三種新型復鹽的方法。具體 地，其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑為NH3的實施方案將生產K3 (NH4) (SO4)2 ·χΗ20 ； 其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑選自(a)MgO和(b)MgC03的實施方案將生產3K2S04 -MgSO4 -XH2O ；其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑為白雲石(CanMgl_nC03)的實 施方案將生產3K2S04 · CanMg2^nSO4 · χΗ20。在本發明的最佳運行方式中，所述預定量的中和 劑為稍微化學計量過量的(參見以下實施例)。如上所述，一種重要的需要是具有低氯含量的金屬硫酸鹽產物的生產方法。本發 明的最佳運行方式設計用於生產具有最低的氯含量(< 1. 5% )並具有最高的總收率的最 終硫酸鹽產物。因此，在其中所述金屬氯化物為1族金屬氯化物的實施方案中，優選將反應 器中的H+ M+(M=所述金屬)摩爾比保持為不小於約0.98且不大於約1. 15，因為比例太 低將產生氯含量太高的最終產物，而比例太高將降低硫酸鹽的收率。出於類似的原因，在其 中所述金屬氯化物為2族金屬氯化物的實施方案中，優選將H+ M2+摩爾比保持為不小於 約1.96且不大於約2. 3。本發明還公開了從金屬氯化物和發煙硫酸生產含硫酸根的鹽和HCl的設備，其中 在所述金屬氯化物和所述發煙硫酸之間發生化學反應而不需要任何額外的加熱。現在參考 圖2，其示意性顯示了所述設備的優選實施方案100。在該方面，已知所述設備的多個各部 件利用本領域中已知的技術；本發明的實質是公開所述部件的組合，當一起使用時，所述部 件確立了一種生產金屬硫酸鹽和無水HCl的獨特方法，所述方法的優勢在上面已經做了描 述。在該實施方案中，所述設備包含反應器20。與所述反應器相連接的是用於向所述反 應器引入金屬氯化物的裝置(30)；用於向所述反應器引入發煙硫酸的裝置(31)；和用於向 所述反應器引入含水液體的裝置(32)。還與所述反應器相連接的是用於從所述反應器排 放氣體產物的裝置33和用於從所述反應器排放液體的裝置34a。所述設備還包含傾析器 22。用於將液體從所述反應器轉移至所述傾析器的裝置(34b)在一端與所述用於從所述反 應器排放液體的裝置相連並且在另一端與所述傾析器相連。還與所述傾析器相連的是用 於從其排放上清液的裝置36、用於向所述傾析器引入水的裝置(35a)和使用所述水來洗滌 保留在所述傾析器內的固體並隨後從所述傾析器排放上清液的裝置35b。在所述設備的其它實施方案中，所述用於向反應器內弓丨入發煙硫酸的裝置適用於 在反應器中存在的液體表面下方的液位處引入所述發煙硫酸。該實施方案的優勢在於，向 反應器內引入發煙硫酸的這種裝置限制了生成H2SO4霧的可能性。所述設備的還其它的實施方案還包含向所述反應器引入蒸汽的裝置，所述裝置適 用於在所述反應器內存在的液體表面下方的液位處引入所述蒸汽。根據該實施方案，僅在 反應混合物的溫度未高到足以有效發生反應的情況下，例如如果因為某些原因使得發煙硫 酸的SO3濃度太低的情況下，才向反應器內弓丨入所述蒸汽。所述設備的其它實施方案包括將上清液從所述傾析器再循環回所述反應器的裝 置。因此，一種其它實施方案，除了實施方案100所述的部件之外，還包含將所述上清液從 所述傾析器轉移至所述反應器的裝置。所述設備的第二種其它實施方案還包含(a)用於 收集所述上清液的儲罐；(b)用於將所述上清液從所述傾析器轉移至所述儲罐的裝置；和 (c)用於將所述上清液從所述儲罐轉移至所述反應器的裝置。所述設備的還其它的實施方案包括用於對從所述反應器排放的HCl氣體進行處 理的裝置。因此，所述反應器的一種其它實施方案還包含(a)適用於冷卻和淨化不純的HCl 氣體的淨化器；(b)用於將從所述反應器排放的HCl氣體轉移至所述淨化器的裝置；(c)用 於在所述HCl氣體被引入所述淨化器之後對其進行冷卻和淨化的裝置。在本文公開的本發明的另一個其它實施方案中，所述反應器還包含用於將預定量的所述上清液從所述傾析器 和/或所述儲罐轉移至所述淨化器的裝置。在該實施方案中，使用所述上清液來淨化從所述反應器排放的HCl。
所述設備的其它實施方案包括提高其用水效率的裝置。具體地，這些實施方案，所 述設備還包含這樣的裝置，該裝置用於將預定量的用於洗滌保留在所述傾析器內的所述固 體的所述水轉移至所述反應器和/或所述淨化器和/或所述冷卻器，根據需要來代替在所 述設備使用期間所消耗或損失(例如因為洩露、隨氣體HCl載走等)的任何少量的水。現在參考圖3，其中示意性顯示了優選實施方案200。在該實施方案中，所述設 備包含反應器20。與所述反應器相連的是用於向所述反應器內引入金屬氯化物的裝置 (30)；用於向所述反應器內引入發煙硫酸的裝置(31)；和用於向所述反應器內引入水的裝 置(32)。應注意，用於向所述反應器內引入水的裝置還能夠容易地適用於引入蒸汽。還與 所述反應器相連的是用於從所述反應器排放氣體產物的裝置33a。將從所述反應器排放 的氣體引入淨化器27，在那裡對其進行冷卻和淨化。將所述淨化器與用於排放在通過淨化 器之後保留的無水HCl的裝置33b相連。在實施方案200中，所述設備還包含從所述反應 器34a排放液體的裝置。將從所述反應器排放的液體引入冷卻器21。在所述冷卻器中，將 溶液冷卻至約10°C 約50°C，以使得硫酸鹽發生沉澱。用於轉移漿料的裝置34b的一端與 所述冷卻器相連且另一端與傾析器22相連。在所述傾析器中，將所述漿料分離成固體硫酸 鹽和上清液。將所述傾析器與儲罐25相連；將上清液36從傾析器轉移至儲罐。所述設備 還包含用於將水引入傾析器的裝置並使用這種水對在將上清液轉移至儲罐之後保留在傾 析器中的固體進行洗滌的裝置(35)。在圖3中所示的實施方案中，將這種水(36a)也轉移 至儲罐中。提供裝置(26)(例如泵)來將儲罐的內容物(36b)轉移至反應器和/或淨化器； 在用於淨化器中之後，然後將液體轉移回反應器。圖3中所示設備的實施方案還包含用於將預定量的固體轉移至中和室23的裝置 (37a)。也提供了用於將預定量的感興趣的中和劑(38)和預定量的水(39)引入到中和室 23中的裝置。在中和室23內固體硫酸鹽與中和劑之間發生反應。將從所述中和室排放反 應產物的裝置(40)的一端與中和室相連且另一端與分離器24相連。在所述分離器中，將 (溼)中和的硫酸鹽產物41與任何殘留溶液(所述溶液可包括未反應的中和劑)分開並轉 移至乾燥烘箱28。也提供了用於將所述溶液再循環回中和室23的裝置(43)。另外，在不 需要對固體進行中和的情況下，還提供了用於將預定量的固體直接從所述傾析器轉移至所 述乾燥烘箱28的裝置。這種乾燥烘箱在本領域內是公知的，並可以根據用戶的具體需要來選擇具體的容 積和溫度範圍。在下面給出的實施例中，在 105°C下進行乾燥，但使用更高或更低的乾燥 溫度的其它實施方案使用真空烘箱等也是非常切實可行的。在圖3中所示的實施方案中， 通過轉移至乾燥烘箱中的固體重量來經驗性地測量乾燥程度；在鹽的重量停止下降時認為 所述鹽是無水的，表明已經除去了最大可能量的水。然後，從乾燥烘箱28中收集最終的硫 酸鹽產物42 (含有任何期望殘餘水合程度或水汽)。在所述設備的其它實施方案中，將用於在傾析器中洗滌固體的水36a轉移至儲罐 25。在所述設備的其它實施方案中，藉助於用於轉移上清液的同一通道進行這種轉移。在所述設備的其它實施方案中，其包含多於一個的中和室和分離器。各中和室適合於使用不同的中和劑(例如氣體對固體)。在這些實施方案中，將從所述傾析器排放的固體轉移至任一中和室或在其中被分開。實施例提供下列實施例以舉例說明本文中所公開發明的最佳運行方式。實施例1通過將200g的K2S04、200g的H2SO4和600g H2O混合3小時，製備含水液體，一般 為在硫酸鹽沉澱之後剩餘的上清液。然後將548g的KCl溶於這種含水液體(「上清液」) 中。藉助於管道將673g的發煙硫酸(31%的游離SO3)引入含有這種溶液的容器內。將從 反應混合物排放的HCl溶於520g水中；由此獲得的HCl水溶液的總重量為786g。發現該 HCl溶液含有32%的HCl和0. 5%的H2S04。然後，將從反應混合物得到的含硫酸鹽的溶液 冷卻至35°C，由此含硫酸根的鹽發生沉澱。通過過濾將晶體與所述上清液分開，然後在 105°C下乾燥2小時。乾燥晶體的重量為340g(收率為44.7%)。製得的鹽含有34. 2% 的K，相比之下純K3H(SO4)2的理論值為37.8%，所述鹽含有18. 7% WH2SO4，相比之下理 論值為15.8%。另外，所述產物基本不含氯，僅含有0.3%的Cl。這些結果符合主要反應 3KC1+2H2S04 — K3H (SO4) 2+3HCl。實施例2利用40g的H2O對前述實施例的IOOg乾燥的硫酸鹽產物進行進一步洗滌以除去 任何殘留的H2S04。在真空下過濾出所述固體，然後在 105°C下乾燥2小時。所述洗滌確 實除去了過量的H2SO4 ；製得的產物含有36. 2%的K和16. 7%的H2S04。實施例3在該實驗中，根據下列反應利用氨水對硫酸鉀復鹽進行中和K3H (SO4) 2+NH40H — K3 (NH4) (SO4) 2+H20將15g來自實施例2的洗滌並乾燥過的復鹽與IOg的25%的NH4OH混合1小時。 在 105°C下乾燥沉澱物2小時。乾燥晶體的重量為15. 64g，所述晶體含有4. 42%的N和 34. 2 %的K (相比之下理論值為4. 3 %的N和35. 8 %的K)。
權利要求
生產氯化氫和金屬硫酸鹽的方法，包括下列步驟a.得到發煙硫酸；b.得到金屬氯化物；c.得到水；d.將預定量的(1)所述金屬氯化物、(2)所述發煙硫酸、和(3)含水液體進行混合，以生成氣體HCl和含硫酸鹽的溶液；e.從所述混合物中排放所述氣體HCl；f.從所述混合物中排放所述含硫酸鹽的溶液；g.將所述含硫酸鹽的溶液冷卻至約10℃～約50℃的溫度以使硫酸鹽發生沉澱；h.將通過所述沉澱產生的固體與上清液分開；i.用水洗滌所述固體；和j.重複步驟(d)至(i)；其中生成所述氯化氫和所述硫酸鹽而不需要任何外部熱源。
2.權利要求1的方法，其中在反應器中實施將預定量的所述金屬氯化物、發煙硫酸和 水進行混合的步驟。
3.權利要求1的方法，還包括將所述含硫酸鹽的溶液轉移至單獨的冷卻室的額外步 驟，其中在所述冷卻室中將所述含硫酸鹽的溶液冷卻至約10°C 約50°C的溫度以使硫酸 鹽沉澱的步驟在所述冷卻室內發生。
4.權利要求1的方法，還包括將所述冷卻室的內容物轉移至單獨的傾析器的額外步 驟，其中在所述傾析器中實施使通過所述沉澱產生的所述固體與所述上清液分開的步驟。
5.權利要求1的方法，其中所述含水液體選自(a)水；(b)用於洗滌所述固體的所述 水；(c)所述上清液；(d)預定量的所述上清液和用於洗滌所述固體的所述水的混合物；(e) 上述物質的任意組合。
6.權利要求1的方法，還包括以下額外步驟(a)冷卻所述氣體HC1；(b)淨化所述氣體HC1。
7.權利要求6的方法，還包括將所述氣體HC1轉移至淨化器的額外步驟，其中在所述淨 化器內實施所述氣體HC1的冷卻和淨化步驟。
8.權利要求7的方法，還包括以下額外步驟(a)將預定量的所述上清液轉移至所述淨 化器，其中通過使用所述上清液來實施冷卻所述氣體HC1的步驟和淨化所述氣體HC1的步 驟；和(b)將所述上清液轉移至所述反應器。
9.權利要求6 8中任一項的方法，其中以大於約90%的純度得到所述氣體HC1。
10.權利要求1的方法，還包括將所述上清液和/或用於洗滌所述固體的所述水轉移至 儲罐的額外步驟。
11.權利要求1的方法，還包括利用從用於洗滌所述固體的所述水中抽取的水來代替 在所述方法期間消耗或損失的水的額外步驟。
12.權利要求1的方法，還包括以下額外步驟(a)向所述含硫酸鹽的溶液和/或所述固體中添加預定量的至少一種中和劑；和(b)使所述至少一種中和劑與所述含硫酸鹽的溶液和/或所述固體進行反應。
13.權利要求12的方法，還包括在添加所述至少一種中和劑之前將所述含硫酸鹽的溶 液和/或所述固體轉移至多個中和室的額外步驟。
14.權利要求1的方法，還包括乾燥所述硫酸鹽的額外步驟。
15.權利要求14的方法，其中所述乾燥所述硫酸鹽的步驟包括(a)得到乾燥烘箱； (b)將所述硫酸鹽引入所述乾燥烘箱中；(c)在所述乾燥烘箱中加熱所述硫酸鹽直至除去 預定量的水。
16.權利要求15的方法，所述被除去的預定量的水為使得觀察到剩餘固體的重量不再 降低時所除去的水量。
17.權利要求1的方法，其中在所述發煙硫酸中游離SO3的濃度為約5% 約80%。
18.權利要求1的方法，其中在所述發煙硫酸中游離SO3的濃度為約25% 約50%。
19.權利要求1的方法，其中在所述反應器中的液體表面液位下方向所述反應器供應 所述發煙硫酸。
20.權利要求1的方法，其中以連續物流的方式向所述反應器供應所述金屬氯化物、發 煙硫酸和含水液體。
21.權利要求1的方法，其中所述反應進行約2分鐘。
22.權利要求1的方法，還包括以下額外步驟(a)獲得蒸汽；和(b)在所述反應器中的液體表面液位下方的液位處向所述反應器內供應所述蒸汽。
23.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物選自(a)KCU(b)NaCl、(c)MgCl20
24.權利要求12 16中任一項的方法，其中所述金屬氯化物選自(a)KCl、(b)NaCl、 (C)MgCl2,並且所述中和劑選自(a)NH3、(b)MgO、(c)MgCO3> (d)白雲石、(e)KOH。
25.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為KCl且所述硫酸鹽為K3H(S04)2。
26.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為NaCl且所述硫酸鹽為Na2S04。
27.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為MgCl2且所述硫酸鹽為MgS04。
28.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為1族金屬氯化物，另外其中在所述反應 器內H+ M+摩爾比不小於約0.98且不大於約1. 15。
29.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為2族金屬氯化物，另外其中在所述反應 器內H+ M2+摩爾比不小於約1. 96且不大於約2. 3。
30.權利要求1的方法，其中將所述反應器內的H2O濃度保持在不小於約5%且不大於 約40%的範圍內。
31.權利要求1的方法，其中將所述反應器內的H2O濃度保持在不小於約10%且不大 於約30%的範圍內。
32.一種經驗式為K3(NH4) (SO4)2 · XH2O(χ彡0)的硫酸鉀銨復鹽。
33.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑為NH3，其中所述方 法特別適用於生產K3(NH4) (S04)2。
34.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑為NH3，且還包括以 下額外步驟(a)向乾燥烘箱中引入所述含硫酸根的鹽，和(b)乾燥所述硫酸鹽直至測得的 重量停止降低，其中所述方法特別適用於生產無水K3(NH4) (S04)2。
35.一種經驗式為K2SO4 · MgSO4 · XH2O(χ彡0)的硫酸鉀鎂復鹽。
36.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑選自(a)MgO和(b) MgCO3,其中所述方法特別適用於生產3K2S04 · MgSO4 · XH2O0
37.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑選自(a)MgO和(b) MgCO3，且還包括以下額外步驟(a)向乾燥烘箱中引入所述含硫酸根的鹽，和(b)乾燥所述 硫酸鹽直至測得的重量停止下降，其中所述方法特別適用於生產無水3K2S04 · MgS04。
38.一種經驗式為3K2S04 · CanMg2^nSO4 · χΗ20(χ彡0)的硫酸鉀-鈣-鎂三合鹽。
39.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為KCl且所述中和劑為白雲石，其中所述 方法特別適用於生產3K2S04 · CanMg2^nSO4 · χΗ20。
40.權利要求1的方法，其中所述金屬氯化物為KC1，所述中和劑為白雲石，且還包括以 下額外步驟(a)向乾燥烘箱中引入所述含硫酸根的鹽，和(b)乾燥所述硫酸鹽直至測得的 重量停止下降，其中所述方法特別適用於生產乾燥的3K2S04 · CanM&_nS04。
41.從金屬氯化物和發煙硫酸生產含硫酸根的鹽和HCl的設備，包含a.反應器；b.用於向所述反應器內引入發煙硫酸的裝置；c.用於向所述反應器內引入金屬氯化物的裝置；d.用於向所述反應器內引入含水液體的裝置；e.用於從所述反應器排放腐蝕性氣體產物的裝置；f.用於從所述反應器排放液體的裝置；g.至少一個傾析器；h.用於將物料從所述反應器轉移至所述傾析器的裝置；i.用於從所述傾析器排放液體的裝置；j.用於向所述傾析器內引入水的裝置；和k.用於使用所述水洗滌保留在所述傾析器中的固體並隨後從所述傾析器排放上清液 的裝置；其中在所述金屬氯化物和所述發煙硫酸之間發生化學反應以生成HCl和含硫酸鹽的 溶液而不需要任何額外的加熱。
42.權利要求41的設備，還包括(a)冷卻室；(b)用於將物料從所述反應器轉移至所 述冷卻室的裝置；和(c)用於將物料從所述冷卻室轉移至所述傾析器的裝置。
43.權利要求41的設備，其中所述向所述反應器內引入所述發煙硫酸的裝置適用於在 所述反應器中的液體表面下方的液位處引入所述發煙硫酸。
44.權利要求41的設備，還包含用於向所述反應器內引入蒸汽的裝置，所述裝置適用 於在存在於反應器中的液體的表面液位下方的液位處引入所述蒸汽。
45.權利要求41的設備，還包含用於將所述上清液從所述傾析器轉移至所述反應器內 的裝置。
46.權利要求41的設備，還包含a.儲罐；b.用於將所述上清液從所述傾析器轉移至所述儲罐的裝置和/或將用於洗滌所述固 體的所述水轉移至所述儲罐的裝置；C.用於將所述上清液從所述儲罐轉移至所述反應器的裝置。
47.權利要求41 46中任一項的設備，還包含a.適用於冷卻和淨化不純的HCl氣體的至少一個淨化器；b.用於將從所述反應器排放的HCl氣體轉移至所述淨化器的裝置；c.用於在所述淨化器內對所述HCl氣體進行冷卻和淨化的裝置。
48.權利要求47的設備，還包含a.用於將預定量的所述上清液從所述傾析器和/或所述儲罐轉移至所述淨化器的裝 置；和b.用於將所述上清液從所述淨化器轉移至所述反應器的裝置
49.權利要求41 47中任一項的設備，還包含用於將預定量的用於對保留在所述傾析 器中的所述固體進行洗滌的所述水轉移至所述反應器和/或所述淨化器和/或所述冷卻室 的裝置，所述裝置用於轉移適用於代替在所述設備使用期間所消耗或損失的任何水的所述 預定量的所述水。
50.權利要求41 47中任一項的設備，還包含a.多個中和室；b.用於將預定量的物料從所述傾析器轉移至所述多個中和室的裝置；c.用於向所述多個中和室內引入預定量的水的裝置；d.用於向所述多個中和室內引入多種中和劑的裝置；e.用於將(i)所述多種中和劑和從所述傾析器轉移的所述物料之間的化學反應的一 種產物和/或多種產物與(ii)剩餘溶液分開的裝置；和f.用於將所述剩餘溶液再循環至所述多個中和室的裝置。
全文摘要
公開了一種從金屬氯化物(MClx)和發煙硫酸生產含硫酸根的鹽和無水氣體HCl的方法。將MClx和發煙硫酸與含水液體混合在一起，生成氣體HCl和含硫酸根的鹽或復鹽的溶液。將所述鹽從溶液中沉澱出來，並在優選實施方案中，將源自沉澱過程的上清液再循環至反應混合物中作為後續反應循環中的所述含水液體。在優選的實施方案中，對從反應混合物中排放的HCl進行淨化以除去灰塵、水蒸氣和痕量H2SO4，製得的無水HCl的純度＞90％。與本領域中已知的方法不同，在所述含水液體和所述發煙硫酸之間的反應的放熱性足以使得所述方法迅速且有效地進行而不需要對所述反應混合物進行任何額外的加熱。所述方法提供了高純度的、低氯的硫酸鹽，包括新型硫酸鉀復鹽K3(NH4)(SO4)2、3K2SO4·MgSO4和3K2SO4·CanMg2-nSO4。
文檔編號C01C1/24GK101808936SQ200880108417
公開日2010年8月18日 申請日期2008年6月15日 優先權日2007年7月25日
發明者倫尼德·芬克斯坦 申請人:F.P.C.企業(2008)有限公司