一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，该方法直接使用工业副产物硫酸铵作为原料与氯化钾通过热复分解的方法制备硫酸钾，其中，所述的工业副产物硫酸铵为以有机腈类化合物或者酰胺类化合物为原料，以硫酸作为催化剂制备有机酸或酯类化合物而副产得到的含有少量有机杂质的硫酸铵，本发明专利技术提供的方法，在对原料的加热过程中，硫酸铵中的有机杂质能够燃烧从而被除去，同时，反应体系利用有机杂质在燃烧时释放的热量促进硫酸铵与氯化钾的热复分解反应的进行，从而降低了制备过程中能源的消耗，同时解决了含有有机杂质的硫酸铵无法利用，难以排放的问题。

Method for producing potassium sulfate by utilizing industrial by-product ammonium sulfate

The invention discloses a method for producing potassium sulfate using industrial by-product ammonium sulfate, preparation method of the direct method using ammonium sulfate by-product as raw materials and potassium chloride by thermal decomposition of the complex preparation of potassium sulfate, wherein the by-product ammonium sulfate in organic nitriles and amides as with sulfuric acid as raw materials, ammonium sulfate catalyst preparation of organic acids or esters and by-product obtained containing a small amount of organic impurities, the method provided by the invention, the heating process of raw materials, organic impurities in ammonium sulphate can burn to be removed, at the same time, reaction in the combustion heat release system promotion of ammonium sulfate and potassium chloride by organic impurities in the thermal decomposition, which reduces the energy consumed in the preparation process, and solve the sulfuric acid containing organic impurities. Ammonium can not be used, difficult to emit problems.

【技术实现步骤摘要】
一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法
本专利技术涉及化工生产领域，尤其涉及一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法。
技术介绍
以有机腈类化合物或者酰胺类化合物为原料，以硫酸作为催化剂制备有机酸或酯类化合物时，会副产大量的硫酸铵或者硫酸氢铵，在工业上，副产物硫酸氢铵也会通过向体系中通入氨气的方法转化为硫酸铵。但是，不论是直接还是间接得到的副产物硫酸铵通常都会夹带少量有机杂质，将夹带杂质的副产物硫酸铵在经过纯化后能够得到纯净的硫酸铵固体，尽管纯化后的硫酸铵可以作为农用肥料销售，但纯化过程增加了能耗成本，而且硫酸铵产能过剩严重，副产硫酸铵的销售及处理面临着较大压力。硫酸钾是一种重要的化学肥料，而我国是传统农业大国，因此，对硫酸钾的需求量越来越高。硫酸钾传统生产方法是用氯化钾和硫酸在曼海姆炉中进行反应，该工艺腐蚀性极强、生产成本高，消耗硫酸并产生大量副产物盐酸需要进行无害化处理，然而，采用硫酸铵法制备硫酸钾则可以避免上述问题，但是目前在工业上通常使用复分解法用硫酸铵制备硫酸钾，复分解法不仅工艺条件复杂，操作繁琐，如工艺步骤中包括蒸发、结晶、过滤等多参数、高能耗的步骤，而且母液循环量大，常常有废水排放，不符合环保要求。目前，现有技术中存在以氯化钾和硫酸铵为原料制备硫酸钾的方法，如中国专利CN1127220A公开了一种一步法制取硫酸钾的方法，该方法将氯化钾与硫酸铵混合球磨造粒，再经焙烧制备硫酸钾以及氯化铵，其中，制得的氯化铵用水吸附，形成氯化铵饱和溶液，该方法需要使用球磨机和造粒机；而且其焙烧温度较高，既增加了能耗，又导致硫酸铵分解严重，硫酸铵消耗高，若要获得固态氯化铵产品还需要对氯化铵饱和溶液进行冷却结晶分离，操作繁琐且生产成本高。又如中国专利CN1120017A公开了氯化钾和硫酸铵热复分解法制硫酸钾及其工艺，该工艺也需要将原料预先粉碎至200目，而且该工艺在原料需额外加入硫酸溶液、碳酸铵、表面活性剂等反应助剂，极大地增加了生产成本。此外，上述方法均是利用纯化后硫酸铵为原料与氯化钾进行反应制备硫酸钾，而无法直接利用夹带有机杂质的硫酸铵原料。因此，亟需开发一种能够直接利用夹带有有机杂质的工业副产物硫酸铵，而且制备工艺简单、操作条件温和的制备硫酸钾的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种直接利用含有有机杂质的工业副产物硫酸铵制备化学肥料硫酸钾的方法，以解决含有有机杂质的硫酸铵难于处理，化学肥料硫酸钾生产工艺复杂、成本高的问题。为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：以有机腈类化合物或者酰胺类化合物为原料，以硫酸作为催化剂制备有机酸或酯类化合物而副产得到的硫酸铵含有少量有机杂质，直接使用上述副产硫酸铵作为原料与氯化钾通过热复分解的方法制备硫酸钾，在对原料的加热过程中，硫酸铵中的有机杂质能够燃烧从而被除去，同时，反应体系利用有机杂质在燃烧时释放的热量促进硫酸铵与氯化钾的热复分解反应的进行，从而降低了制备过程中能源的消耗，同时解决了含有有机杂质的硫酸铵无法利用，难以排放的问题，从而完成了本专利技术。本专利技术提供了一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，其特征在于中，所述方法包括以下步骤：步骤1，将硫酸铵与氯化钾混合；步骤2，焙烧步骤1混合后的体系；步骤3，捕集步骤2中产生的气体；优选地，在步骤3后还包括：步骤4，对捕集后的尾气进行无害化处理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所用硫酸钾制备系统的工艺流程示意图。附图标号说明1-预混器11-第一预混进料口12-第二预混进料口13-预混出料口2-高温反应器21-筒身22-搅拌装置23-焙烧进料口24-焙烧出气口25-焙烧出料口26-焙烧进气口3-气体捕集器31-捕集器进气口32-捕集器出气口33-捕集器出料口4-水洗器41-水洗器进气口42-水洗器出气口43-水洗器进液口44-水洗器出液口45-喷淋装置46-循环装置5-硫酸钾冷却器51-冷却器进料口52-冷却器出料口53-冷却介质入口54-冷却介质出口6-鼓风机具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下详述本专利技术。根据本专利技术，提供一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，该方法包括以下步骤：步骤1，将硫酸铵与氯化钾混合。在本专利技术步骤1中，所述硫酸铵为工业副产物硫酸铵，其为夹带有有机杂质的混合物，优选为以丙烯酸原料制备甲基丙烯酸甲酯所产生的副产物硫酸铵，其中，基于工业副产物硫酸铵的总重量，以硫酸铵的重量计，硫酸铵的重量分数为70wt％以上，优选为80wt％以上，其中所含有的杂质主要为有机类化合物(总含量约0.5-3％)，如甲基丙烯酸甲酯、丙酮、丙烯酸、丙烯酸钠等。所述硫酸铵含有近30wt％的有机杂质，由于大量有机杂质的存在，导致硫酸铵副产物的气味、颜色均不能满足农用硫酸铵的要求，而且其中含有的有机杂质对人体有害，通常无法直接使用，必须进一步纯化后才能使用，如
技术介绍
中所述，而本专利技术人发现，硫酸铵副产物中的有机杂质大多为小分子有机物，在充分燃烧时能够释放出大量的热，而这些热量恰好能够使硫酸铵与氯化钾反应生成高纯度的硫酸钾，这一方面除尽了硫酸铵体系中的杂质，另一方面利用了杂质的热能，取得了双重的效果。进一步地，所述硫酸铵的含水率为5wt％～15wt％，优选为8wt％～12wt％。本专利技术人发现，上述副产物硫酸铵的含水率恰好适用于生产硫酸钾，当硫酸铵的含水率大于15wt％时，后续制备硫酸钾时需要消耗较多较量用于除去水分，导致能耗较高；当硫酸铵的含水率小于5wt％时，硫酸铵原料流动性差，易结块、团聚，导致硫酸铵与氯化钾混合不够充分和均匀。在本专利技术步骤1中，所述氯化钾为现有技术中任意一种含量大于96wt％的氯化钾。在本专利技术步骤1中，所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比为氯化钾的摩尔量:硫酸铵的摩尔量＝2:(0.9～1.2)，优选为2:(1.0～1.1)，其中，氯化钾的摩尔量以氯离子的摩尔量计，硫酸铵的摩尔量以硫酸根离子的摩尔量计。本专利技术人发现，当所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比大于2:0.9时，硫酸钾产品中会残留大量过量的氯化钾，导致氯含量过高无法达到化肥对氯元素含量的要求，对于施用钾肥的农作物通常要求化肥中氯元素的含量低于0.5wt％，当所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比小于2:1.2时，过量的硫酸铵分解产生难以处理的含硫氧化物，造成环保问题，因此，本专利技术选择所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比为氯化钾的摩尔量:硫酸铵的摩尔量＝2:(0.9～1.2)。在本专利技术步骤1中，在硫酸铵与氯化钾混合时，将氯化钾加入硫酸铵中。本专利技术人发现，副产物硫酸铵是浆状，而氯化钾是粉状，因此将粉状的氯化钾加入浆状的副产物硫酸铵中，便于两种原料的充分混均。在本专利技术步骤1中，硫酸铵与氯化钾的混合方式为机械混合，优选为搅拌，更优选地，搅拌速率为10～200rpm，优选为20～40rpm，搅拌停留时间为10～100min，优选为30～60min。在本专利技术中，当硫酸铵与氯化钾混合后，随即取很少量样品分析组成，达到预设配比即可确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，将硫酸铵与氯化钾混合；步骤2，焙烧步骤1混合后的体系；步骤3，捕集步骤2中产生的气体。

【技术特征摘要】
1.一种利用工业副产物硫酸铵生产硫酸钾的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，将硫酸铵与氯化钾混合；步骤2，焙烧步骤1混合后的体系；步骤3，捕集步骤2中产生的气体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤3之后还包括：步骤4，对捕集后的尾气进行无害化处理。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤1中，所述硫酸铵为工业副产物硫酸铵，其为夹带有有机杂质的混合物，优选为以丙烯酸原料制备甲基丙烯酸甲酯所产生的副产物硫酸铵，其中，基于工业副产物硫酸铵的总重量，以硫酸铵的重量计，硫酸铵的重量分数为70wt％以上，优选为80wt％以上，其中所含有的杂质主要为有机类化合物，如甲基丙烯酸甲酯、丙酮；和/或所述硫酸铵的含水率为5wt％～15wt％，优选为8wt％～12wt％。4.根据权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述氯化钾与所述硫酸铵的摩尔量之比为氯化钾的摩尔量:硫酸铵的摩尔量＝2:(0.9～1.2)，优选为2:(1.0～1.1)，其中，氯化钾的摩尔量以氯离子的摩尔量计，硫酸铵的摩尔量以硫酸根离子的摩尔量计；和/或在硫酸铵与氯化钾混合时，将氯化钾加入硫酸铵中。5.根据权利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，在步骤2中，所述焙烧的温度为300℃～500℃，优选为350℃～450℃；和/或在焙烧时，向体系中不断通入空气；和/或向体系中通入空气的流速为2～30m3/h，优选为5～10m3/h；通入的空气的温度为室温；和/或焙烧的停留时间为0.2h～3h，优选为0.5h～1h。6.根据权利要求1～5之一所述的方法，其特征在于，步骤3中，收集并冷却步骤2生成的气体，优选地，冷却的温度为100℃～300℃，优选为150℃～200℃。7.根据权利要求1～6之一所述的方法，其特征在于，步骤4中，所述无害化处理包括水洗和焚烧。8.根据权利要求1～7之一所述的方法，其特征在于，权利要求1所述方法在硫酸钾制备系统进行，所述硫酸钾制备系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，钟颜麟，柳亚玲，郑道敏，姚如杰，丁永良，郑伯川，宫晓川，
申请(专利权)人：重庆紫光化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50