以焦化回收硫酸和氨水製備硫酸鉀銨的方法
2023-08-04 12:38:31
專利名稱：以焦化回收硫酸和氨水製備硫酸鉀銨的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種二元複合肥的製備方法，特別是一種採用焦化生產中回收的
硫酸和氨水製備二元複合肥硫酸鉀銨的方法，屬於無機化工領域。
背景技術：
隨著我國農業經濟的發展和國內種植結構的變化，化肥需求逐年遞增，自1982年至今，國內化肥施用量年複合增長率為4. 99%，而同期複合肥的增長率為13. 1%，複合肥施用量的增長要遠高於化肥的增長。而隨著經濟作物種植面積大幅增加，無氯鉀肥的需求量猛增，年需鉀肥6000t左右，而國產無氯鉀肥滿足率僅能達到10 % ，大部分靠進口 。目前，我國無氯鉀肥主要是硫酸鉀和硝酸鉀。儘管我國近幾年鉀肥生產量增加，但鉀肥市場仍具有相當大的容量。硫酸鉀銨二元複合肥同時能滿足農作物對氮鉀的需求，有較大的市場需求空間。 煉焦生產的焦爐煤氣中含有大量的氨、硫化氫及其它化學物質。為了保護環境，減少對煤氣設備的腐蝕，煤氣必需經過洗滌才能出廠使用。洗滌中得到的氨和硫化氫需加以回收利用。目前一部分焦化廠利用硫化氫生產硫酸，再用硫酸吸收氨生產硫酸銨。由於硫酸銨的市場價格低，從成本核算角度評價，硫酸銨生產是負利潤，硫酸銨生產的越多，企業虧損的就越多。本發明是在現有的硫銨生產設備的基礎上稍加改進，進行生產硫酸鉀銨(NH4KS04) 二元複合肥。由於複合肥的價格高、市場的需求量很大，利用回收的氨和硫酸生產複合肥，生產成本低，將為企業帶來較大的正利潤，同時符合節能減排的宏觀調控要求，具有環保和經濟雙層收益。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用焦化生產中回收的硫酸和氨生產二元複合肥硫酸鉀銨的方法。 本發明的技術方案是 採用兩段式方法生產二元複合肥硫酸鉀銨(NH4KS04)，同時生產副產品鹽酸或氯化銨化肥。
具體實施方案 第一步、硫酸氫鉀的製備 將氯化鉀和硫酸溶液按一定比例加入反應器I中，在80-150r/min轉速下攪拌，生成硫酸氫鉀和氯化氫。 氯化鉀和硫酸進行反應得到硫酸氫鉀(KHSO》，該反應是放熱反應，其反應方程為KC1+H2S04 — KHS04+HC1個+12. 56kJ 為使氯化鉀的轉化率較高，反應過程中產生的氯化氫需不斷地排除。因為該反應
3是放熱反應，溫度不宜控制太高，但是為了使反應產生的HC1及時排除，又需要適當的溫度，因此，將溫度控制在100-12(TC範圍內。 該步反應得到的副產物是HC1，用水吸收製備成鹽酸，如果用氨水吸收則製備成NH4C1化肥，用於水稻等作物所需的肥料。
第二步、硫酸鉀銨的製備 上步中的產物硫酸氫鉀是酸性物，其水溶液呈酸性，此時如用NH3或NH4OH與其進行中和反應，得到產物為硫酸鉀銨，該反應也是放熱反應，反應式如下
KHS04+NH4OH — NH4KS04+H20 由於該發明不採用已有研究中的複分解法，因此，也省去了產品提純時要對反應
物和產物多相反應進行嚴格的掌握與控制的步驟，使操作極其簡化和易於控制。 本發明具有如下優點 1、將焦化生產中回收得到的硫酸和氨水用於生產二元複合肥，提高了產品的附加值，使得化產回收生產的負效益轉變為正效益，在具有環保效益的同時，為企業帶來較好的經濟效益。 2、本發明中採用兩步反應法，避免了多元複分解反應的反應中條件難以控制、產品純度難以保證的缺點。 3、可以在原有焦化廠生產硫酸銨設備的基礎上加以改進，避免了大量投資。
4、得到的副產品鹽酸可以用於工業生產中的原料，得到的氯化銨也可以作為肥料加以利用。 5、該方法中沒有固、液、氣的排放，反應為放熱反應，符合國家循環經濟節能減排
的發展策略要求。 實例1 1、硫酸氫鉀的製取 控制反應條件為硫酸濃度50%，硫酸與氯化鉀配比1. 10 : l，反應溫度為120。C，反應時間90min，轉速為100 150r/min。該步反應中氯化鉀的轉化率可達到96% 。副產品N4C1收率為94%。
2、硫酸鉀銨的製備 控制反應條件為氨水與氯化鉀配比1. 05 : l，反應時間35min，反應溫度50°C，
轉速為70 100r/min，硫酸鉀銨的產率為94%。 實例2 1、硫酸氫鉀的製取 控制反應條件為硫酸濃度50%，硫酸與氯化鉀配比1.20 : l，反應溫度為ll(TC ，反應時間100min，轉速為100 150r/min。該步反應中氯化鉀的轉化率可達到97% 。副產品NH^1收率為95%。
2、硫酸鉀銨的製備 控制反應條件為氨水與氯化鉀配比1. 1 : l，反應時間45min，反應溫度5(TC，轉
速為70 100r/min，硫酸鉀銨的產率為95%。 實例3 1、硫酸氫鉀的製取
4
控制反應條件為將氯化鉀連續地投入盛有濃度為50%硫酸的反應器I中，轉速為150 200r/min，反應溫度為ll(TC ，反應過程中定期地補加硫酸，同時從底部導出生成的硫酸氫銨。該步反應中氯化鉀的轉化率可達到98%。副產品NH4C1收率為97X。
2、硫酸鉀銨的製備 將反應器I中導出的硫酸氫鉀除去硫酸(打回反應器I)後，連續地投放到盛有氨水的反應池II中，轉速為150 200r/min，反應溫度為50°C ，反應過程中定期地補加氨水，同時從底部導出生成的硫酸鉀銨。該步反應中硫酸鉀銨的產率可達到96%。
圖1 二元複合肥NH4KS04的製備流程圖。
權利要求
本發明的目的是提供一種利用焦化生產中回收的硫酸和氨，採用兩段式方法生產二元複合肥硫酸鉀銨(NH4KSO4)的方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)硫酸氫鉀的製備採用間歇式或連續反應的方式，使氯化鉀和硫酸溶液在應應器I中進行反應，反應溫度為100-120℃，攪拌速度為80-150r/min，生成硫酸氫鉀和氯化氫。(2)鹽酸或氯化銨的製備在吸收塔中，用水或氨水吸收反應器I中導出的副產物HCl，得到鹽酸或氯化銨。(3)硫酸鉀銨的製備將反應器I中得到的硫酸氫鉀導入到反應器II中，使其與反應器II中的氨水進行中和反應，反應溫度為40-60℃，攪拌速度為70-200r/min，製備得到二元複合肥硫酸鉀銨。
2. 根據權利要求l的要求，製備二元複合肥硫酸鉀銨採用的是兩段式。
3. 根據權利要求l的要求，第一步反應是氯化鉀與硫酸反應生成硫酸氫鉀及氯化氫。
4. 根據權利要求1的要求，第二步是使得到的硫酸氫鉀與氨水在反應器II中進行反 應，生成硫酸鉀銨二元複合肥。
5. 根據權利要求l的要求，兩步反應的投料方式可以採用間歇式，也可以採用連續式。
6. 根據權利要求1的要求，第一步反應中生成的副產物HC1，用水或用氨水吸收，生成 鹽酸或氯化銨。
7. 根據權利要求1的要求，氯化鉀和硫酸溶液的反應溫度為100-120°C。
8. 根據權利要求1的要求，硫酸氫鉀和氨水的反應溫度為40-60°C。
全文摘要
本發明的目的是提供一種利用焦化生產中回收的硫酸和氨，採用兩段式方法生產二元複合肥硫酸鉀銨(NH4KSO4)的方法。包括以下具體步驟(1)氯化鉀與硫酸溶液反應生成硫酸氫鉀和氯化氫；(2)硫酸氫鉀與氨水反應生成二元複合肥硫酸鉀銨；(3)用水或氨水吸收氯化氫得到鹽酸或氯化銨。本發明具有如下優點(1)將焦化生產中回收得到的硫酸和氨水用於生產二元複合肥，提高了產品的附加值；(2)採用兩步反應法，避免了多元複分解反應的反應條件難以控制、產品純度難以保證的缺點；(3)沒有固、液、氣的排放，反應為放熱反應，符合國家循環經濟節能減排的發展策略要求。
文檔編號C05C3/00GK101717280SQ20091020613
公開日2010年6月2日 申請日期2009年10月9日 優先權日2009年10月9日
發明者孫永青, 張俊傑, 張璇, 李紅霞, 苟麗雲 申請人:河北理工大學