一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統及方法
2023-10-29 15:54:52 1
一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統及方法。該系統包括一次溶解槽、硝酸鉀真空結晶裝置、一次稠厚器、一次離心機、洗滌槽、二次溶解槽、過濾機、一次真空連續結晶器、二次稠厚器、二次離心機、混料槽、濃縮預熱器、逆流三效濃縮裝置、二次真空連續結晶器、三次稠厚器、三次離心機。本發明所述的連續式硝酸鉀生產系統及方法，擴大了生產能力，降低勞動生產強度，提高硝酸鉀生產工藝的生產效率。
【專利說明】一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統及方法，屬於化工生產【技術領域】。
【背景技術】
[0002]國內複分解法生產硝酸鉀主要採用硝酸鈉-氯化鉀法和硝酸銨-氯化鉀法。前者原料價格較高，副產氯化鈉經濟價值較低。硝酸銨-氯化鉀複分解工藝廣泛應用，又以四步循環法為主:循環母液中加入水和氯化鉀，溫度降低時，硝酸鉀結晶析出。向母液中加入硝酸銨，再經蒸發濃縮後，冷卻結晶，析出氯化銨晶體。分離後的母液作為循環母液返回。
[0003]目前，國內現有複分解法生產硝酸鉀聯產氯化銨尚無實現全線連續式的操作工藝，如以下兩種代表性的工藝流程:
[0004]中國專利文獻CN1827526 A(申請號200510094223.X)公開了一種複分解法製備硝酸鉀的方法:原料氯化鉀和硝酸銨及工藝水以一定的比例完成配製後，送入真空冷卻結晶器中，硝酸鉀結晶析出並長大；結晶液經稠厚器增稠再經離心機連續分離出產品硝酸鉀。分離出的母液經與反應液換熱後送入自然循環蒸發器蒸發濃縮，採用逆流加料，一效常壓、二效負壓雙效濃縮；濃縮後的溶液經冷析結晶、稠厚器增稠再經離心機連續分離出氯化銨副產品，所得二次母液返回配製槽。重複這一循環過程，即不斷依次得到固體硝酸鉀和固體氯化銨。該硝酸鉀結晶工藝批量操作，屬間歇生產工藝；氯化銨蒸發濃縮工藝時採用逆流加料，一效常壓、二效負壓雙效濃縮，提高了蒸汽利用率，但其二效溫度在125-130°C，溫度較高，對設備材質的抗腐蝕性要求較苛刻；二次蒸汽的潛熱沒有充分利用。且該方法濃縮後採用與外循環水換熱冷析結晶的間歇式操作方式，效率較低。
[0005]中國專利文獻CN101628723A公開了複分解反應生成硝酸鉀和氯化銨的方法(申請號為200910044146.5):在110°C的溫度下，將硝酸銨和氯化鉀，按銨離子和氯離子為1:2的比例溶於水，繼續加入氯化鉀和水，邊攪拌邊加熱，達硝酸鉀的過飽和狀態，停止加熱使溶液在真空冷卻結晶器內冷卻至36-40°C析出硝酸鉀晶體，放入內襯濾布的離心機得粗硝酸鉀，分離的母液I為硝酸鉀、氯化銨的另一共飽和點的，將粗硝酸鉀用冷水洗滌後乾燥得成品硝酸鉀，向母液I與洗滌液中，加入硝酸銨，調整溶液濃度達氯化銨的飽和狀態，在真空濃縮裝置內進行負壓蒸發，離心濾出析出的氯化銨，得到固體氯化銨產品。該方法主要存在如下缺陷:①一次結晶溫度控制高，產品收率低。②將一次結晶分離後母液與硝酸銨混合後，採用並流雙效蒸發濃縮，但難以克服二效物料粘度高，換熱係數降低而導致的蒸發裝置生產能力的下降的問題。③該方法氯化銨濃縮後採用常規冷卻方式降溫結晶，屬間歇式操作方式，效率低下。
[0006]中國專利文獻CN101643226公開了複分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法(申請號200910115875.5):以氯化鉀、硝酸銨、水溶液為原料，控制反應溶液中Cl—和\或NH4+濃度分別為16% -22^^7-12%,反應溶液溫度為80-100°C ;半成品硝酸鉀結晶；硝酸鉀結晶衝洗；復結反應；過濾、清洗泥渣、硝酸鉀成品結晶控制結晶體成品中Cl_(以氯化物計)(0.01%，NH；(以銨鹽計)(0.05% ;並將上述結晶體成品進行脫水處理至含水量(3%，最後進行乾燥至硝酸鉀含水量< 0.1%即為硝酸鉀成品；將上述各步濾液回收進行蒸發濃縮、加硝酸銨反應、分銨處理，結晶乾燥製備氯化銨產品，處理的濾液循環至步驟
(I)。該方法利用不同濃度的衝洗排放液衝洗半成品、成品和氯化銨，可製備工業級硝酸鉀，但其半成品和成品硝酸鉀以及氯化銨均是在結晶冷卻器中降溫結晶，顯然屬於間歇操作，效率較低。
【發明內容】
[0007]針對現有技術的不足，本發明提供一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統及方法，可以達到減少能耗，降低設備損耗，擴大生產能力，降低勞動生產強度，提高生產效率的目的。
[0008]術語說明:
[0009]氯化銨母液:本發明所述的氯化銨母液是指複分解法硝酸鉀生產工藝中氯化銨結晶後產生的溶液，溶液中包含氯化鉀、硝酸銨、硝酸鉀、氯化銨組分。
[0010]本發明的技術方案如下:
[0011]一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，包括一次溶解槽、硝酸鉀真空結晶裝置、一次稠厚器、一次離心機、洗滌槽、二次溶解槽、過濾機、一次真空連續結晶器、二次稠厚器、二次離心機、混料槽、濃縮預熱器、逆流三效濃縮裝置、二次真空連續結晶器、三次稠厚器、三次離心機；所述一次溶解槽的出料口與硝酸鉀真空結晶裝置的進料口相連通，硝酸鉀真空結晶裝置的出料口與一次稠厚器的進料口相連通，一次稠厚器的出料口與一次離心機的進料口相連通，一次離心機的固體出料口與洗滌槽的進料口相連通，洗滌槽的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通，洗滌槽的固體出料口與二次溶解槽的進料口相連通，二次溶解槽的出料口與過濾機的進料口相連通，過濾機的出料口與一次真空連續結晶器的進料口相連通，一次真空連續結晶器的出料口與二次稠厚器的進料口相連通，二次稠厚器的出料口與二次離心機的進料口相連通，二次離心機的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通；一次離心機的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通，混料槽的出料口與濃縮預熱器的進料口相連通，濃縮預熱器的出料口與逆流三效濃縮裝置的進料口相連通，逆流三效濃縮裝置的出料口與二次真空連續結晶器的進料口相連通，二次真空連續結晶器的出料口與三次稠厚器的進料口相連通，三次稠厚器的出料口與三次離心機的進料口相連通，三次離心機的液體出料口與一次溶解槽的進料口相連通；
[0012]所述的硝酸鉀真空結晶裝置為2?10級串聯結構的裝置，每一級串聯結構包括結晶器、冷凝器、真空器、出料泵和水槽，所述的結晶器的上端通過管道與冷凝器的上端連通，所述的冷凝器的下端通過管道與真空器連接，所述的冷凝器的下端還通過冷凝水管道與水槽連接，所述的結晶器的下端通過管道與出料泵連接，所述的一次溶解槽的出料口與第一級結晶器的進料口連接，所述的最後一級出料泵與一次稠厚器的進料口連接。
[0013]所述的逆流三效濃縮裝置包括一效降膜濃縮裝置、二效降膜濃縮裝置、三效降膜濃縮裝置、濃縮預熱器、真空冷凝器和真空器，一效降膜濃縮裝置包括一效加熱器、一效分離室、一效循環泵和一效出料泵，二效降膜濃縮裝置包括二效加熱器、二效分離室、二效循環泵和二效出料泵，三效降膜濃縮裝置包括三效加熱器、三效分離室、三效循環泵和三效出料泵；
[0014]一效循環泵的進料口分別與一效出料泵的進料口、一效分離室的底部和一效加熱器的底部相連通，一效循環泵的出料口與二效出料泵的出料口分別與一效加熱器頂部的進料口相連通，一效出料泵的出料口與二次真空連續結晶器的進料口相連接，一效加熱器和一效分離室下部通過管道連通，一效分離室頂部通過管道與二效加熱器上部相連通；
[0015]二效循環泵的進料口分別與二效出料泵的進料口、二效分離室的底部和二效加熱器的底部相連通，二效循環泵的出料口與三效出料泵的出料口分別與二效加熱器頂部的進料口相連通，二效加熱器和二效分離室下部通過管道連通，二效分離室頂部通過管道與三效加熱器上部相連通；
[0016]三效循環泵的進料口分別與三效出料泵的進料口、三效分離室的底部和三效加熱器的底部相連通，三效循環泵的出料口與濃縮預熱器的出料口分別與三效加熱器頂部的進料口相連通，三效加熱器和三效分離室下部通過管道連通，三效分離室頂部通過管道分別與濃縮預熱器蒸汽入口、真空冷凝器上部相連通，濃縮預熱器冷凝液出口通過管道與冷凝器下端相連通，冷凝器出料口通過管道與真空器相連。
[0017]根據本發明優選的，所述的真空連續結晶器為DTB結晶器、OSLO結晶器。
[0018]根據本發明優選的，所述的硝酸鉀真空結晶裝置為6級串聯結構的裝置。
[0019]根據本發明優選的，所述的真空器為真空泵。
[0020]一種利用上述系統連續式複分解法生產硝酸鉀的方法，步驟如下:
[0021]向一次溶解槽中加入循環母液、水和氯化鉀，所述的循環母液為氯化銨母液，控制加入的銨離子和氯離子的摩爾比例在1:1?1.2之間，將一次溶解槽內物料加熱至65?90°C並攪拌使物料完全溶解；料液依次進入硝酸鉀真空結晶裝置、一次稠厚器、一次離心機，離心分離出硝酸鉀粗品；硝酸鉀粗品依次經過洗滌槽、二次溶解槽、過濾機洗滌、溶解、過濾後，送入一次真空連續結晶器結晶，再依次經過二次稠厚器、二次離心機分離得硝酸鉀；將硝酸鉀粗品離心分離後的母液、衝洗水及硝酸鉀離心後母液注入混料槽，加入硝酸銨至混料槽中氯化銨達到飽和，混合均勻後，料液先經濃縮預熱器預熱後進入逆流三效濃縮裝置，濃縮至密度為1.30?1.37g/cm3後，送入二次真空連續結晶器結晶，再依次經過三次稠厚器、三次離心機分離氯化銨晶體，分離獲得的氯化銨母液加入一次溶解槽中循環利用。
[0022]根據本發明，優選的，所述的一次溶解槽加熱的方式為蒸汽加熱。
[0023]根據本發明，優選的，所述的硝酸鉀真空結晶裝置為6級串聯結構的裝置；其中，一級結晶器內溫度控制在65?80°C，真空度為0.010?0.030MPa ;二級結晶器內溫度控制在50?65°C，真空度為0.007?0.0lOMPa ;三級結晶器內溫度控制在42?50°C，真空度為0.006?0.007MPa ;四級結晶器內溫度控制在35?42°C，真空度為0.003?0.006MPa ；五級結晶器內溫度控制在25?35°C，真空度為0.0023?0.003MPa ;六級結晶器內溫度控制在15?25°C，真空度為0.0010?0.0023MPa。
[0024]根據本發明優選的，二次溶解槽中硝酸鉀加熱溶解成為50-60°C的飽和溶液；所述一次真空連續結晶器中結晶溫度為20-40°C，真空度為0.002?0.07MPa。
[0025]根據本發明優選的，所述的硝酸銨為硝酸銨固體或質量濃度不小於65%的硝酸銨溶液。
[0026]根據本發明優選的，所述的逆流三效濃縮裝置中的一效濃縮裝置中溫度為110?115°C，真空度為0.18?0.25MPa，二效濃縮裝置中溫度為90?100°C，真空度為0.08?
0.lOMPa，三效濃縮裝置中溫度為60?80°C，真空度為0.01?0.05MPa。
[0027]所述二次真空連續結晶器中結晶溫度為50_70°C，真空度為0.07?0.1OMPa0
[0028]一種連續式複分解法生產硝酸鉀的方法，步驟如下:
[0029](I)將氯化銨母液、水和氯化鉀混合均勻，加熱至65?90°C溶解，使銨離子與氯離子的摩爾比為1:1?1.2，製得混合溶液；
[0030](2)將步驟(I)製得的混合溶液進行六級真空連續結晶，一級真空結晶器的溫度65?80°C，真空度為0.010?0.030MPa, 二級真空結晶器的溫度為50?65°C，真空度為
0.007?0.0lOMPa，三級真空結晶器的溫度為42?50°C，真空度為0.006?0.007MPa,四級真空結晶器的溫度為35?42V，真空度為0.003?0.006MPa,五級真空結晶器的溫度為25?35°C，真空度為0.0023?0.003MPa，六級真空結晶器的溫度為15?25°C，真空度為
0.0010?0.0023MPa ;再經稠厚、離心，製得硝酸鉀粗品和硝酸鉀粗品母液；
[0031](3)步驟⑵製得的硝酸鉀粗品經過O?20°C的冷水洗滌、加水加熱溶解成為50-600C的飽和溶液，過濾後，在溫度為20-40°C，真空度為0.002?0.07MPa的條件下結晶，稠厚、離心，製得硝酸鉀；
[0032](4)向步驟(2)製得的硝酸鉀粗品母液中加入硝酸銨，使溶液中氯化銨達到飽和，加熱至50?80°C，經逆流三效濃縮，三效濃縮溫度為60?80°C，真空度為0.01?0.05MPa ；二效濃縮溫度為90?100°C，真空度為0.08?0.1OMPa ;一效濃縮溫度為110?115°C，真空度為0.18?0.25MPa ;濃縮至密度為1.30?1.37g/cm3，在溫度為50?70°C，真空度為
0.07?0.1OMPa的條件下結晶，經稠厚、離心，製得氯化銨晶體和氯化銨母液，氯化銨母液參與步驟(I)的反應循環利用。
[0033]上述製備及方法如沒有特別說明，均按本領域現有技術。
[0034]有益效果:
[0035]1、本發明所述的連續式硝酸鉀生產系統及方法，擴大了生產能力，降低勞動生產強度，提高硝酸鉀生產工藝的生產效率。
[0036]2、本發明採用新的硝酸鉀真空結晶設計，對結晶過程控制更精確，硝酸鉀結晶的質量和產量更加穩定，且能夠連續投料、連續出料，實現了連續化生產。
[0037]3、本發明採用逆流三效降膜濃縮工藝對含氯的料漿濃縮，不僅降低了投資成本，而且濃縮溫度低，減輕了料漿對設備的腐蝕，還大大節約了蒸汽使用量，降低了能耗。
[0038]4、本發明首次將真空連續結晶器應用到生產硝酸鉀副產氯化銨工藝過程中，較傳統換熱冷卻方式相比，實現了連續操作，節約生產時間，提高效率。
[0039]5、本發明採用的逆流三效降膜濃縮和連續式真空連續結晶器大大提高了氯化銨產品的穩定性，增加了氯化銨收率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]圖1是本發明連續式複分解法硝酸鉀生產的工藝流程示意圖；
[0041]圖2是本發明硝酸鉀真空結晶裝置示意圖；
[0042]圖3是本發明逆流三效濃縮裝置示意圖；
[0043]圖2中:A、結晶器，B、冷凝器，C、真空器，D、出料泵。
[0044]圖3中:1、真空器，2、三效分離室，3、三效加熱器，4、二效分離室，5、二效加熱器，6、一效分離室，7、一效加熱器，8、三效循環泵，9、三效出料泵，10、二效循環泵，11 二效出料泵，12、一效循環泵，13、一效出料泵，14、真空冷凝器，15、濃縮預熱器，16、二次真空連續結晶器，17、氯化銨冷凝器。
【具體實施方式】
[0045]為了更詳細地說明本方明，給出下述工藝設計實施例。但本發明的範圍並不局限於此。本發明原料未作具體說明的均為市售。
[0046]實施例1
[0047]一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，包括一次溶解槽、硝酸鉀真空結晶裝置、一次稠厚器、一次離心機、洗滌槽、二次溶解槽、過濾機、一次真空連續結晶器、二次稠厚器、二次離心機、混料槽、濃縮預熱器、逆流三效濃縮裝置、二次真空連續結晶器、三次稠厚器、三次離心機；所述一次溶解槽的出料口與硝酸鉀真空結晶裝置的進料口相連通，硝酸鉀真空結晶裝置的出料口與一次稠厚器的進料口相連通，一次稠厚器的出料口與一次離心機的進料口相連通，一次離心機的固體出料口與洗滌槽的進料口相連通，洗滌槽的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通，洗滌槽的固體出料口與二次溶解槽的進料口相連通，二次溶解槽的出料口與過濾機的進料口相連通，過濾機的出料口與一次真空連續結晶器的進料口相連通，一次真空連續結晶器的出料口與二次稠厚器的進料口相連通，二次稠厚器的出料口與二次離心機的進料口相連通，二次離心機的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通；一次離心機的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通，混料槽的出料口與濃縮預熱器的進料口相連通，濃縮預熱器的出料口與逆流三效濃縮裝置的進料口相連通，逆流三效濃縮裝置的出料口與二次真空連續結晶器的進料口相連通，二次真空連續結晶器的出料口與三次稠厚器的進料口相連通，三次稠厚器的出料口與三次離心機的進料口相連通，三次離心機的液體出料口與一次溶解槽的進料口相連通；
[0048]所述的硝酸鉀真空結晶裝置為2?10級串聯結構的裝置,每一級串聯結構包括結晶器A、冷凝器B、真空器C、出料泵D和水槽，所述的結晶器A的上端通過管道與冷凝器B的上端連通，所述的冷凝器B的下端通過管道與真空器C連接，所述的冷凝器B的下端還通過冷凝水管道與水槽連接，所述的結晶器A的下端通過管道與出料泵D連接，所述的一次溶解槽的出料口與第一級結晶器的進料口連接，所述的最後一級出料泵與一次稠厚器的進料口連接。
[0049]所述的逆流三效濃縮裝置包括一效降膜濃縮裝置、二效降膜濃縮裝置、三效降膜濃縮裝置、濃縮預熱器15、真空冷凝器14和真空器1，一效降膜濃縮裝置包括一效加熱器7、一效分離室6、一效循環泵12和一效出料泵13，二效降膜濃縮裝置包括二效加熱器5、二效分離室4、二效循環泵10和二效出料泵11，三效降膜濃縮裝置包括三效加熱器3、三效分離室2、三效循環泵8和三效出料泵9 ；
[0050]一效循環泵12的進料口分別與一效出料泵13的進料口、一效分離室6的底部和一效加熱器7的底部相連通，一效循環泵12的出料口與二效出料泵11的出料口分別與一效加熱器7頂部的進料口相連通，一效出料泵13的出料口與二次真空連續結晶器的進料口相連接，一效加熱器7和一效分離室6下部通過管道連通，一效分離室6頂部通過管道與二效加熱器5上部相連通；
[0051]二效循環泵10的進料口分別與二效出料泵11的進料口、二效分離室4的底部和二效加熱器5的底部相連通，二效循環泵10的出料口與三效出料泵9的出料口分別與二效加熱器5頂部的進料口相連通，二效加熱器5和二效分離室4下部通過管道連通，二效分離室4頂部通過管道與三效加熱器3上部相連通；
[0052]三效循環泵8的進料口分別與三效出料泵9的進料口、三效分離室2的底部和三效加熱器3的底部相連通，三效循環泵8的出料口與濃縮預熱器15的出料口分別與三效加熱器3頂部的進料口相連通，三效加熱器3和三效分離室2下部通過管道連通，三效分離室2頂部通過管道分別與濃縮預熱器15蒸汽入口、真空冷凝器14上部相連通。濃縮預熱器15出口通過管道與冷凝器14下端相連通，冷凝器14出口通過管道與真空器I相連。
[0053]所述的真空連續結晶器為DTB結晶器、OSLO結晶器。
[0054]實施例2
[0055]向一次溶解槽中加入氯化銨母液、水和氯化鉀，使銨離子和氯離子的比例為1:1，蒸汽加熱至75°C並攪拌使之完全溶解，料液依次進入硝酸鉀六級串聯真空結晶裝置中，通過控制各級真空系統壓力控制一級結晶器Al內溫度為70°C，二級結晶器A2內溫度為55 C j 二級結晶器A3內溫度為42 C，四級結晶器A4內溫度為35 (1|，五級結晶:|3^5內溫度為25°C，六級結晶器A6內溫度為15°C。第六級結晶器A6內的物料通過第六級出料泵D6將物料泵向一次稠厚器、一次離心機，分離出硝酸鉀粗品；硝酸鉀粗品5°C冷水衝洗、加熱溶解成為50°C飽和溶液、過濾脫除水不溶物，送入DTB —次真空連續結晶器，在溫度40°C，真空度為0.07MPa條件下結晶，再依次經過二次稠厚器、二次離心機分離得硝酸鉀；將硝酸鉀粗品離心分離後的母液、衝洗水及硝酸鉀離心後母液注入混料槽，向其中加入濃度為65 %的硝酸銨溶液混合均勻，料液先經濃縮預熱器預熱後進入逆流三效濃縮裝置，通過控制真空系統精確控制壓力來控制一效、二效、三效加熱器內液體的溫度依次為110°C、90°C和75°C。濃縮至料漿密度為1.35g/cm3,送入DTB 二次真空連續結晶器結晶，結晶溫度控制在60°C，結晶後的料漿再依次經過三次稠厚器、三次離心機分離氯化銨晶體，分離獲得的氯化銨母液加入一次溶解槽中循環利用。
[0056]所得的硝酸鉀產品KNO3:99.6wt%, CF:0.012wt%,氯化銨產品總氮含量為25.3wt % ο
[0057]實施例3
[0058]向一次溶解槽中加入氯化銨母液、水和氯化鉀，使銨離子和氯離子的比例為1:
1.1，蒸汽加熱至80°C並攪拌使之完全溶解，料液依次進入硝酸鉀六級串聯真空結晶裝置中，通過控制各級真空系統壓力控制一級結晶器Al內溫度為75°C，二級結晶器A2內溫度為60°C，三級結晶器A3內溫度為45°C，四級結晶器A4內溫度為38°C，五級結晶器A5內溫度為30°C，六級結晶器A6內溫度為20°C。第六級結晶器A6內的物料通過第六級出料泵D6將物料泵向一次稠厚器、一次離心機，分離出硝酸鉀粗品；硝酸鉀粗品12°C冷水衝洗、加熱溶解成為55°C飽和溶液、過濾脫除水不溶物，送入DTB —次真空連續結晶器，在溫度35°C，真空度為0.05MPa條件下結晶，再依次經過二次稠厚器、二次離心機分離得硝酸鉀；將硝酸鉀粗品離心分離後的母液、衝洗水及硝酸鉀離心後母液注入混料槽，向其中加入濃度為65%的硝酸銨溶液混合均勻，料液先經濃縮預熱器預熱後進入逆流三效濃縮裝置，通過控制真空系統精確控制壓力來控制一效、二效、三效加熱器內液體的溫度依次為115°C、95°C和80°C。濃縮至料漿密度為1.36g/cm3,送入DTB 二次真空連續結晶器結晶，結晶溫度控制在70°C，結晶後的料漿再依次經過三次稠厚器、三次離心機分離氯化銨晶體，分離獲得的氯化銨母液加入一次溶解槽中循環利用。
[0059]所得的硝酸鉀產品KNO3:99.5wt %，CF:0.020wt %，氯化銨產品總氮含量為25.6wt%。
[0060]實施例4
[0061]向一次溶解槽中加入氯化銨母液、水和氯化鉀，使銨離子和氯離子的比例為1:
1.2，蒸汽加熱至90°C並攪拌使之完全溶解，料液依次進入硝酸鉀六級串聯真空結晶裝置中，通過控制各級真空系統壓力控制一級結晶器Al內溫度為80°C，二級結晶器A2內溫度為65 (1'，二級結晶:|3^3內溫度為50 C，四級結晶器A4內溫度為42 C，五級結晶器A5內溫度為35°C，六級結晶器A6內溫度為25°C。第六級結晶器A6內的物料通過第六級出料泵D6將物料泵向一次稠厚器、一次離心機，分離出硝酸鉀粗品；硝酸鉀粗品20°C冷水衝洗、加熱溶解成為50°C飽和溶液、過濾脫除水不溶物，送入DTB —次真空連續結晶器，在溫度45°C，真空度為0.0lMPa條件下結晶，再依次經過二次稠厚器、二次離心機分離得硝酸鉀；將硝酸鉀粗品離心分離後的母液、衝洗水及硝酸鉀離心後母液注入混料槽，向其中加入濃度為65%的硝酸銨溶液混合均勻，料液先經濃縮預熱器預熱後進入逆流三效濃縮裝置，通過控制真空系統精確控制壓力來控制一效、二效、三效加熱器內液體的溫度依次為115°C、100°C和800C。濃縮至料漿密度為1.37g/cm3,送入DTB 二次真空連續結晶器結晶，結晶溫度控制在50°C，結晶後的料漿再依次經過三次稠厚器、三次離心機分離氯化銨晶體，分離獲得的氯化銨母液加入一次溶解槽中循環利用。
[0062]所得的硝酸鉀產品KNO3:99.8wt %，CF:0.007wt %，氯化銨產品總氮含量為25.1%。
[0063]實施例5
[0064]向一次溶解槽中加入氯化銨母液、水和氯化鉀，使銨離子和氯離子的比例為1:1，蒸汽加熱至65°C並攪拌使之完全溶解，料液依次進入硝酸鉀六級串聯真空結晶裝置中，通過控制各級真空系統壓力控制一級結晶器Al內溫度為60°C，二級結晶器A2內溫度為55 C，二級結晶器A3內溫度為45 C，四級結晶器A4內溫度為40 C，五級結晶器A5內溫度為30°C，六級結晶器A6內溫度為20°C。第六級結晶器A6內的物料通過第六級出料泵D6將物料泵向一次稠厚器、一次離心機，分離出硝酸鉀粗品；硝酸鉀粗品10°C冷水衝洗、加熱溶解成為50°C飽和溶液、過濾脫除水不溶物，送入DTB —次真空連續結晶器，在溫度40°C，真空度為0.07MPa條件下結晶，再依次經過二次稠厚器、二次離心機分離得硝酸鉀；將硝酸鉀粗品離心分離後的母液、衝洗水及硝酸鉀離心後母液注入混料槽，向其中加入濃度為65 %的硝酸銨溶液混合均勻，料液先經濃縮預熱器預熱後進入逆流三效濃縮裝置，通過控制真空系統精確控制壓力來控制一效、二效、三效加熱器內液體的溫度依次為110°C、90°C和70°C。濃縮至料漿密度為1.34g/cm3,送入DTB 二次真空連續結晶器結晶，結晶溫度控制在65°C，結晶後的料漿再依次經過三次稠厚器、三次離心機分離氯化銨晶體，分離獲得的氯化銨母液加入一次溶解槽中循環利用。
[0065]所得的硝酸鉀產品KNO3:99.6wt%, CF:0.019wt%,氯化銨產品總氮含量為25.5wt%。
[0066]實施例6
[0067]向一次溶解槽中加入氯化銨母液、水和氯化鉀，使銨離子和氯離子的比例為1:
1.1，蒸汽加熱至70°C並攪拌使之完全溶解，料液依次進入硝酸鉀六級串聯真空結晶裝置中，通過控制各級真空系統壓力控制一級結晶器Al內溫度為65°C，二級結晶器A2內溫度為55°C，三級結晶器A3內溫度為42°C，四級結晶器A4內溫度為38°C，五級結晶器A5內溫度為30°C，六級結晶器A6內溫度為23°C。第六級結晶器A6內的物料通過第六級出料泵D6將物料泵向一次稠厚器、一次離心機，分離出硝酸鉀粗品；硝酸鉀粗品15°C冷水衝洗、加熱溶解成為55°C飽和溶液、過濾脫除水不溶物，送入DTB —次真空連續結晶器，在溫度35°C，真空度為0.05MPa條件下結晶，再依次經過二次稠厚器、二次離心機分離得硝酸鉀；將硝酸鉀粗品離心分離後的母液、衝洗水及硝酸鉀離心後母液注入混料槽，向其中加入濃度為65 %的硝酸銨溶液混合均勻，料液先經濃縮預熱器預熱後進入逆流三效濃縮裝置，通過控制真空系統精確控制壓力來控制一效、二效、三效加熱器內液體的溫度依次為115°C、90°C和70°C。濃縮至料漿密度為1.32g/cm3,送入DTB 二次真空連續結晶器結晶，結晶溫度控制在55°C，結晶後的料漿再依次經過三次稠厚器、三次離心機分離氯化銨晶體，分離獲得的氯化銨母液加入一次溶解槽中循環利用。
[0068]所得的硝酸鉀產品KNO3:99.3wt %, CF:0.04wt %，氯化銨產品總氮含量為25.3wt%。
【權利要求】
1.一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，包括一次溶解槽、硝酸鉀真空結晶裝置、一次稠厚器、一次離心機、洗滌槽、二次溶解槽、過濾機、一次真空連續結晶器、二次稠厚器、二次離心機、混料槽、濃縮預熱器、逆流三效濃縮裝置、二次真空連續結晶器、三次稠厚器、三次離心機；所述一次溶解槽的出料口與硝酸鉀真空結晶裝置的進料口相連通，硝酸鉀真空結晶裝置的出料口與一次稠厚器的進料口相連通，一次稠厚器的出料口與一次離心機的進料口相連通，一次離心機的固體出料口與洗滌槽的進料口相連通，洗滌槽的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通，洗滌槽的固體出料口與二次溶解槽的進料口相連通，二次溶解槽的出料口與過濾機的進料口相連通，過濾機的出料口與一次真空連續結晶器的進料口相連通，一次真空連續結晶器的出料口與二次稠厚器的進料口相連通，二次稠厚器的出料口與二次離心機的進料口相連通，二次離心機的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通；一次離心機的液體出料口與混料槽的進料口之一相連通，混料槽的出料口與濃縮預熱器的進料口相連通，濃縮預熱器的出料口與逆流三效濃縮裝置的進料口相連通，逆流三效濃縮裝置的出料口與二次真空連續結晶器的進料口相連通，二次真空連續結晶器的出料口與三次稠厚器的進料口相連通，三次稠厚器的出料口與三次離心機的進料口相連通，三次離心機的液體出料口與一次溶解槽的進料口相連通； 所述的硝酸鉀真空結晶裝置為2?10級串聯結構的裝置，每一級串聯結構包括結晶器、冷凝器、真空器、出料泵和水槽，所述的結晶器的上端通過管道與冷凝器的上端連通，所述的冷凝器的下端通過管道與真空器連接，所述的冷凝器的下端還通過冷凝水管道與水槽連接，所述的結晶器的下端通過管道與出料泵連接，所述的一次溶解槽的出料口與第一級結晶器的進料口連接，所述的最後一級出料泵與一次稠厚器的進料口連接； 所述的逆流三效濃縮裝置包括一效降膜濃縮裝置、二效降膜濃縮裝置、三效降膜濃縮裝置、濃縮預熱器、真空冷凝器和真空器，一效降膜濃縮裝置包括一效加熱器、一效分離室、一效循環泵和一效出料泵，二效降膜濃縮裝置包括二效加熱器、二效分離室、二效循環泵和二效出料泵，三效降膜濃縮裝置包括三效加熱器、三效分離室、三效循環泵和三效出料泵；一效循環泵的進料口分別與一效出料泵的進料口、一效分離室的底部和一效加熱器的底部相連通，一效循環泵的出料口與二效出料泵的出料口分別與一效加熱器頂部的進料口相連通，一效出料泵的出料口與二次真空連續結晶器的進料口相連接，一效加熱器和一效分離室下部通過管道連通，一效分離室頂部通過管道與二效加熱器上部相連通； 二效循環泵的進料口分別與二效出料泵的進料口、二效分離室的底部和二效加熱器的底部相連通，二效循環泵的出料口與三效出料泵的出料口分別與二效加熱器頂部的進料口相連通，二效加熱器和二效分離室下部通過管道連通，二效分離室頂部通過管道與三效加熱器上部相連通； 三效循環泵的進料口分別與三效出料泵的進料口、三效分離室的底部和三效加熱器的底部相連通，三效循環泵的出料口與濃縮預熱器的出料口分別與三效加熱器頂部的進料口相連通，三效加熱器和三效分離室下部通過管道連通，三效分離室頂部通過管道分別與濃縮預熱器蒸汽入口、真空冷凝器上部相連通，濃縮預熱器冷凝液出口通過管道與冷凝器下端相連通，冷凝器出料口通過管道與真空器相連。
2.權利要求1所述一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，所述的真空連續結晶器為DTB結晶器、OSLO結晶器。
3.權利要求1所述一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，所述的硝酸鉀真空結晶裝置為6級串聯結構的裝置；所述的真空器為真空泵。
4.一種利用權利要求1-3任一所述的系統連續式複分解法生產硝酸鉀的方法，特徵在於，步驟如下: 向一次溶解槽中加入循環母液、水和氯化鉀，所述的循環母液為氯化銨母液，控制加入的銨離子和氯離子的摩爾比例在1:1?1.2之間，將一次溶解槽內物料加熱至65?90°C並攪拌使物料完全溶解；料液依次進入硝酸鉀真空結晶裝置、一次稠厚器、一次離心機，離心分離出硝酸鉀粗品；硝酸鉀粗品依次經過洗滌槽、二次溶解槽、過濾機洗滌、溶解、過濾後，送入一次真空連續結晶器結晶，再依次經過二次稠厚器、二次離心機分離得硝酸鉀；將硝酸鉀粗品離心分離後的母液、衝洗水及硝酸鉀離心後母液注入混料槽，加入硝酸銨至混料槽中氯化銨達到飽和，混合均勻後，料液先經濃縮預熱器預熱後進入逆流三效濃縮裝置，濃縮至密度為1.30?1.37g/cm3後，送入二次真空連續結晶器結晶，再依次經過三次稠厚器、三次離心機分離氯化銨晶體，分離獲得的氯化銨母液加入一次溶解槽中循環利用。
5.權利要求1所述一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，所述的一次溶解槽加熱的方式為蒸汽加熱。
6.權利要求1所述一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，所述的硝酸鉀真空結晶裝置為6級串聯結構的裝置；其中，一級結晶器內溫度控制在65?80°C，真空度為0.010?0.030MPa ;二級結晶器內溫度控制在50?65°C，真空度為0.007?0.0lOMPa ；三級結晶器內溫度控制在42?50°C，真空度為0.006?0.007MPa ;四級結晶器內溫度控制在35?42°C，真空度為0.003?0.006MPa ;五級結晶器內溫度控制在25?35°C，真空度為.0.0023?0.003MPa ;六級結晶器內溫度控制在15?25°C，真空度為0.0010?0.0023MPa。
7.權利要求1所述一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，二次溶解槽中硝酸鉀加熱溶解成為50-60°C的飽和溶液；所述一次真空連續結晶器中結晶溫度為.20-40°C，真空度為 0.002 ?0.07MPa。
8.權利要求1所述一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，所述的硝酸銨為硝酸銨固體或質量濃度不小於65%的硝酸銨溶液。
9.權利要求1所述一種連續式複分解法生產硝酸鉀的系統，特徵在於，所述的逆流三效濃縮裝置中的一效濃縮裝置中溫度為I1?115°C，真空度為0.18?0.25MPa，二效濃縮裝置中溫度為90?100°C，真空度為0.08?0.lOMPa，三效濃縮裝置中溫度為60?80°C，真空度為0.01?0.05Mpa ； 所述二次真空連續結晶器中結晶溫度為50-70°C，真空度為0.07?0.1OMPa0
10.一種連續式複分解法生產硝酸鉀的方法，特徵在於，步驟如下: (1)將氯化銨母液、水和氯化鉀混合均勻，加熱至65?90°C溶解，使銨離子與氯離子的摩爾比為1:1?1.2，製得混合溶液； (2)將步驟⑴製得的混合溶液進行六級真空連續結晶，一級真空結晶器的溫度.65?80°C，真空度為0.010?0.030MPa, 二級真空結晶器的溫度為50?65°C，真空度為.0.007?0.0lOMPa，三級真空結晶器的溫度為42?50°C，真空度為0.006?0.007MPa,四級真空結晶器的溫度為35?42°C，真空度為0.003?0.006MPa,五級真空結晶器的溫度為.25?35°C，真空度為0.0023?0.003MPa，六級真空結晶器的溫度為15?25°C，真空度為.0.0OlO?0.0023MPa ;再經稠厚、離心，製得硝酸鉀粗品和硝酸鉀粗品母液； (3)步驟(2)製得的硝酸鉀粗品經過O?20°C的冷水洗滌、加水加熱溶解成為50-60°C的飽和溶液，過濾後，在溫度為20-40°C，真空度為0.002?0.07MPa的條件下結晶，稠厚、離心，製得硝酸鉀; (4)向步驟(2)製得的硝酸鉀粗品母液中加入硝酸銨，使溶液中氯化銨達到飽和，加熱至50?80°C，經逆流三效濃縮，三效濃縮溫度為60?80°C，真空度為0.01?0.05MPa ;二效濃縮溫度為90?100°C，真空度為0.08?0.1OMPa; —效濃縮溫度為110?115°C，真空度為0.18?0.25MPa ;濃縮至密度為1.30?1.37g/cm3，在溫度為50?70°C，真空度為.0.07?0.1OMPa的條件下結晶，經稠厚、離心，製得氯化銨晶體和氯化銨母液，氯化銨母液參與步驟(I)的反應循環利用。
【文檔編號】C01D9/10GK104310440SQ201410531096
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】朱孔傑, 王震, 趙強, 譚永新 申請人:山東諾貝豐化學有限公司