同时生产硫酸钾,硫酸钠和氯化钠的方法技术

生产硫酸钾、硫酸钠和氯化钠的方法，包括：（ａ）处理硫酸钠／水源产生料浆；（ｂ）浓缩该料浆；（ｃ）处理从（ｂ）得到的稀释物析出无水硫酸钠；（ｄ）取出一部分从步骤（ｂ）和／或（ｃ）得到的无水硫酸钠作为副产品；（ｅ）在含水介质中使剩余的无水硫酸钠与钾盐一起转化产生钾芒硝和第一母液；（ｆ）使钾芒硝与钾盐和水转化形成硫酸钾沉淀和第二母液；（ｇ）使第二母液返回步骤（ｅ）；（ｈ）向蒸发结晶器中引入第一母液使氯化钠析出；（ｉ）回收所说的母液用于转化成钾盐。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同时生产硫酸钾，硫酸钠和氯化钠的方法本专利技术涉及生产硫酸钾的方法，更具体地说，涉及用钾盐和硫酸钠源生产硫酸钾，硫酸钠和氯化钠的方法。已知有各种方法用硫酸钠的水合物生产硫酸钠。通常用芒硝(Na2SO4·10H2O)生产高质量工业硫酸钠。用存在于各种寒冷的气候下的天然矿物(“芒硝”)可以得到芒硝。冷却天然的盐水(一种通过溶液采矿获得的溶液，或生产用液流)也可以得到芒硝，在槽中或结晶器(表面冷却的或真空冷却的)中进行这种冷却。用芒硝生产无水硫酸钠，一般是在多功能蒸发器或机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发器中用蒸发结晶法，或在旋转干燥器中用脱水法进行，或熔化后通过蒸发或通过用氯化钠盐析法进行。熔化芒硝析出无水硫酸钠的过程一般产生不可接受的细的产品。此外，芒硝常含有高质量无水硫酸钠不能接受的不溶物，因此，为了获得合适质量的材料、溶解、过滤(如抽去矿泥等辅助分离方法)，和蒸发结晶操作都是必须的。一般地，为了防止杂质和产品一起析出，要提纯某些母液。另外，可以熔化芒硝生产低质量的“盐饼”级硫酸钠。然后过滤并蒸发饱和母液生产高质量硫酸钠。在用钾盐和硫酸钠生产硫酸钾的过程中，热力学和经济方面的约束要求以两个阶段生产硫酸钾。在传统的方法中，这些阶段包括：1)用硫酸钠，钾盐，和阶段2的溶液生产钾芒硝(K3Na(SO4)2)；2)用钾盐，水，和阶段1的钾芒硝生产硫酸钾。-->在阶段1产生的母液含有大量的溶解的钾和硫酸盐，一般需要回收。目前已知的方法不同于用于回收这些钾和硫酸盐的本方案。几种方法(此后称为“类型1”法)利用了氯化钾，氯化钠，和硫酸钠/芒硝在高温和低温下的不同溶解能力。把从阶段1出来的组成为‘a’的流出物(25℃下)(见图1b)冷却到约0℃，析出要再使用的芒硝，可能还含有氯化钠，这取决于系统中水的平衡。钾的量在液相中浓缩。分离后，在高温下蒸发溶液，产生氯化钠并进一步浓缩溶液中的钾离子。除去作为副产品的氯化钠，冷却热溶液，析出作为KCl和/或钾芒硝的钾，然后溶液再返回反应阶段。另外，热盐水与从冷却结晶阶段回收的芒硝反应产生钾芒硝悬浮液，再返回阶段1。其它循环过程(此后称为“类型II”法)利用氯化钠和氯化钾在高温下溶解能力的差异。确定加入到反应阶段的水量，以得到钾芒硝和溶液‘b’(25℃)(图1b)。然后钾芒硝与钾盐和水反应生成硫酸钾产品和组成‘c’的液体(25℃)。该溶液返回到阶段1。在高温下(75-110℃)蒸发阶段1的流出液产生纯NaCl，最终的溶液返回到阶段1。必须强调的是即使氯化钠副产品可以上市，用钾盐和硫酸钠生产硫酸钾也是低附加值的方法，上述的多阶段方法是资金密集的并且是能量密集的。类型I的方法特别复杂，要求大量的单元操作。包括4到6个过滤步骤，还不包括水洗硫酸钾产品的过滤。此外，用冷却结晶使阶段I的流出物的温度达到0℃。芒硝的巨大结晶热(18.4kcal/m)也必须在低温排除。伴随这个阶段的冷却和加热费用加上昂贵的设备-->(结晶器、热交换器、冷却系统，等)是其严重的缺点。类型II的方法没有低于室温条件的冷却阶段。然而，该方法有非常大的循环液流量(～10吨/吨生产的K2SO4)这增大了能量消耗。在蒸发结晶阶段中，蒸发的水对生产量的低比值急剧地降低了天然料浆的密度，要求更大的结晶器和/或更复杂的结晶工艺。虽然芒硝是一种相当便宜的硫酸钠源，芒硝中多余的水降低了反应阶段的转化，并增加了阶段I的流出物的硫酸盐组分。有些循环方法用芒硝不能操作，而其它方法需要附加的单元操作(例如，蒸发)。到目前为止，还没有用硫酸钠或芒硝生产农业级硫酸钾的经济可行的工业方法。因此，普遍认为需要一种用硫酸钠生产硫酸钾的方法，有这样的方法将是有利的，该方法将比目前已知的方法更有效率而且更经济。根据本专利技术，提供了一种用钾盐和硫酸钠/水源生产硫酸钾或硫酸钾、硫酸钠和氯化钠的方法，包括：(a)处理硫酸钠/水源产生含有无水硫酸钠的料浆；(b)浓缩该料浆形成一种浓缩物和一种稀释物；(c)处理该稀释物析出无水硫酸钠；(d)取出一部分从步骤(b)和/或(c)得到的无水硫酸钠作为副产品，留下剩余的从步骤(b)和/或步骤(c)得到的无水硫酸钠；(e)在含水介质中使剩余的从步骤(b)和/或步骤(c)得到的无水硫酸钠与钾盐一起转化产生钾芒硝和第一种母液；(f)使钾芒硝与钾盐和水转化形成硫酸钾沉淀和第二种母液；(g)使第二种母液返回步骤(e)；(h)直接使第一种母液蒸发结晶使得氯化钠在第三种母液中析出；(i)回收第三种母液用于转化成钾盐。根据下述的本专利技术的优选的实施方案中的另外的特点，通过蒸-->发结晶或通过与氯化钠一起盐析来处理含水硫酸钠溶液。本专利技术提供了一种用钾盐和便宜可得的硫酸钠源-芒硝联合生产硫酸钾和氯化钠与硫酸钠的方法，成功地克服了目前已知的方法的缺点。芒硝的使用和高质量硫酸钠的同时生产降低了原料成本并增加了总的产品价值，使附加值几乎增加了一倍。本专利技术利用可原位产生的盐饼级硫酸钠，获得硫酸钾产品。除了降低蒸发负荷，联合生产法能更有效地利用能源，包括废蒸气。此外，省掉了或极大地减少了硫酸钠母液的提纯。本文参考附图通过实例来描述本专利技术，其中：图1a，1b和1c分别是Na2SO4/2NaCl/K2SO4/2KCl/H2O系统在0℃，25℃和100℃的溶液相图；图2是示意描述根据本专利技术的方法的方框图。本专利技术是用钾盐和硫酸钠/水源联合生产硫酸钾和氯化钠与硫酸钠的方法。其中硫酸钠/水源可以是低质量的含水硫酸钠，如芒硝或半无水硫酸钠，即，硫酸钠和芒硝或部分水化硫酸钠的一种混合物。参看附图及其说明可以更好地理解根据本专利技术的方法的原理和操作。为了说明本专利技术的优点和好处，考虑两个分开的方法是有启发性的，其中，硫酸钾是用钾盐和芒硝生产的，硫酸钠是用芒硝生产的。在硫酸钾的生产中，使用芒硝作为唯一的硫酸钠源在目前已知的方法中是有问题的。某些循环方法用芒硝不能操作，或需要额外的单元操作(例如，蒸发)。在其它方法中，使用芒硝大大增加了内部液流的体积和必须用昂贵的冷却结晶法回收的芒硝的量。-->在目前已知的方法中，在钾回收阶段每生产一吨硫酸钾的蒸发负荷增加到～3.0-3.5吨，所有这些物质在富氯溶液中在高温下蒸发，需要昂贵的结构材料，如蒙乃尔高强度耐蚀镍铜合金或钛。因此，已知的能利用芒硝的方法甚至比消耗无水硫酸钠的方法投资更大，消耗能量更多。假定为了生产具有要求尺寸分布的高纯度硫酸钠，完全溶解芒硝，则每生产一吨无水硫酸钠的蒸发负荷为～2.3吨。在分开的方法中，是每生产一吨硫酸钠的蒸发负荷为5.5吨。在图2中，用实施例提供了本专利技术提出的方法的方框图。在熔化器中生产的无水硫酸钠具有足够的质量用于生产农业级硫酸钾，使得联合法每吨硫酸钾和硫酸钠的蒸发负荷仅为4.6-4.8吨。此外，蒸发结晶阶段可以联系起来，废蒸汽从一个阶段送到另一个阶段，这降低了系统中的废蒸汽总量。而且，在熔化阶段，相对于每个单独的方法，热需要量几乎加倍。因此，在根据下述的本专利技术的一种方法中，可得到的废蒸汽量和低压蒸汽需要量更加平衡，降低了冷却水、冷凝器等的成本。类似地，对于联合法，存在更基本的能量优化的可能性，包括同时产生蒸汽与发电和/或至少对蒸发系统之一采用机械蒸汽再压缩。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
用钾盐和硫酸钠／水源生产硫酸钾、硫酸钠和氯化钠的一种方法，包括以下步骤：（ａ）处理硫酸钠／水源产生含有无水硫酸钠的料浆；（ｂ）浓缩所说的料浆形成一种浓缩物和一种稀释物；（ｃ）处理所说的稀释物析出无水硫酸钠；（ｄ）取出一部分从 步骤（ｂ）和／或（ｃ）得到的所说的无水硫酸钠作为副产品，留下剩余的从步骤（ｂ）和／或步骤（ｃ）得到的所说的无水硫酸钠；（ｅ）在含水介质中使所说的剩余的从步骤（ｂ）和／或步骤（ｃ）得到的所说的无水硫酸钠与钾盐一起转化产生钾芒硝和第一种母液 ；（ｆ）使所说的钾芒硝与钾盐和水转化形成硫酸钾沉淀和第二种母液；（ｇ）使所说的第二种母液返回步骤（ｅ）；（ｈ）直接向蒸发结晶器中引入所说的第一种母液使氯化钠在第三种母液中析出；（ｉ）回收所说的第三种母液用于转化成钾盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用钾盐和硫酸钠/水源生产硫酸钾、硫酸钠和氯化钠的一种方法，包括以下步骤：(a)处理硫酸钠/水源产生含有无水硫酸钠的料浆；(b)浓缩所说的料浆形成一种浓缩物和一种稀释物；(c)处理所说的稀释物析出无水硫酸钠；(d)取出一部分从步骤(b)和/或(c)得到的所说的无水硫酸钠作为副产品，留下剩余的从步骤(b)和/或步骤(c)得到的所说的无水硫酸钠；(e)在含水介质中使所说的剩余的从步骤(b)和/或步骤(c)得到的所说的无水硫酸钠与钾盐一起转化产生钾芒硝和第一种母液；(f)使所说的钾芒硝与钾盐和水转化形成硫酸钾沉淀和第二种母液；(g)使所说的第二种母液返回步骤(e)；(h)直接向蒸发结晶器中引入所说的第一种母液使氯化钠在第三种母液中析出；(i)回收所说的第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：I艾福赖姆，S兰珀特，C霍登格拉伯，
申请(专利权)人：死海工业有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]