一种硫基氮钾肥联产硫基复合肥的方法技术

本发明专利技术是将来自氯化钾转化设备的一部分熔融态硫酸氢钾，用适量的水配制成硫酸氢钾溶液，再送入氮钾肥生产设备的反应器中通氨中和，形成反应料浆，然后经过冷却形成液固相混合物料，再经过滤、干燥、冷却获得硫基氮钾肥产品；过滤出的液相物料作为母液循环使用，当母液中N含量达到一定浓度后，将部分母液以及剩余的熔融态硫酸氢钾，送去复合肥生产装置生产硫基复合肥。本发明专利技术生产的硫基氮钾肥，既可直接作为肥料施用，也可作为生产硫基复合肥的生产原料；作为肥料直接施用时，与硫基复合肥一样，广泛适用于各种作物，尤其适用于烟草、土豆、葡萄、柑桔、甘蔗等忌氯作物；作为硫基复合肥的生产原料时，产品物性好，方便运输，有利于产业化。

A Method of Co-production of Sulphur-based Compound Fertilizer with Sulphur-based Nitrogen and Potassium Fertilizer

In the present invention, a part of molten potassium bisulfate from potassium chloride conversion equipment is prepared into potassium bisulfate solution with appropriate amount of water, which is then fed into the reactor of nitrogen and potassium fertilizer production equipment to neutralize ammonia to form a reaction slurry, which is then cooled to form liquid-solid mixture, and then filtered, dried and cooled to obtain sulfur-based nitrogen and potassium fertilizer products. When the concentration of N in mother liquor reaches a certain level, part of mother liquor and the remaining molten potassium bisulfate are sent to the compound fertilizer production plant to produce sulfur-based compound fertilizer. The sulfur-based nitrogen-potassium fertilizer produced by the invention can be used directly as fertilizer or as raw material for production of sulfur-based compound fertilizer; when used directly as fertilizer, it is widely applicable to various crops, especially chlorine-resistant crops such as tobacco, potatoes, grapes, citrus and sugarcane; when used as raw material for production of sulfur-based compound fertilizer, the product has good physical properties and is convenient. Transportation is conducive to industrialization.

【技术实现步骤摘要】
一种硫基氮钾肥联产硫基复合肥的方法
本专利技术涉及桥梁钢结构维修保养
，尤其是一种硫基氮钾肥联产硫基复合肥的方法。
技术介绍
目前的氮钾肥(或复合肥)产品，按照其钾素养分来源，可分为氯基氮钾肥(或复合肥)和硫基氮钾肥(或复合肥)两大类。氯基氮钾肥(或复合肥)是指钾素养分来源于氯化钾，硫基氮钾肥(或复合肥)是指钾素养分来源于硫酸钾。与氯基氮钾肥(或复合肥)相比较而言，硫基氮钾肥(或复合肥)具有含氯低、品质好、用途广的特点。氯基氮钾肥(或复合肥)由于氯含量较高，一般不能施用于烟草、蔬菜、果树、甜菜等厌氯植物；硫基氮钾肥(或复合肥)不含氯(或含氯极低)，能广泛适用于各种作物，尤其适用于烟草、土豆、葡萄、柑桔、甘蔗等忌氯作物。此外，施用硫基氮钾肥(或复合肥)，不仅能提高农产品的产量，还能提高农产品的品质。硫基氮钾肥(或复合肥)的生产方法，目前主要是将硫酸钾作为提供钾素养分的生产原料，将其直接加入复混肥(或复合肥)的生产装置中，与其它固态氮肥、磷肥的生产原料一起充分混合后，在造粒机内通过蒸汽加热、加湿(或在造粒机内，通过加入部分其它液态、气态原料的反应料浆)、造粒，然后经过干燥、冷却、筛分等工序生产而成。这种硫基氮钾肥(或复合肥)的生产方法所需的硫酸钾，目前国内外主要是通过“曼海姆法”、利用“盐湖卤水制取硫酸钾法”或利用“可溶性硫酸盐矿制取硫酸钾法”来生产的。利用“盐湖卤水制取硫酸钾法”与“曼海姆法”比较，工艺设备简单，可建成规模很大的设备，投资相对较低，主要缺点是钾收率低(一步法收率57％左右，二步法收率78％左右)，只有在氯化钾来源充足且价格低廉的条件下才具有竞争性，且硫酸钾的优级品率较低，副产物的排放和污染问题还未能很好解决。利用“可溶性硫酸盐矿制取硫酸钾法”，因生产过程中的复盐不能完全分解，钾的利用率一般小于60％，而我国可利用的钾矿资源较少，且品位低、分布具有地域性。上述原因，致使“盐湖卤水制取硫酸钾法”和“可溶性硫酸盐矿制取硫酸钾法”的广泛应用受到了一定的限制。目前国内大多数企业均采用“曼海姆法”，该生产方法提供的硫酸钾在市场上占50％左右。“曼海姆法”生产硫酸钾是将氯化钾和w(H2SO4)＝98％的硫酸，按一定的配料比连续投入曼海姆炉内进行反应生成硫酸钾，主要反应式为2KCl+H2SO4→K2SO4+2HCl-Q，实际的反应分两步进行。KCl+H2SO4→HCl+KHSO4+Q(1)KHSO4+KCl→K2SO4+HCl-Q(2)第(1)步反应是放热反应，可在较低温度下进行；第(2)步反应是强吸热反应，只有在500℃-600℃条件下，该反应才能进行得较完全，反应所需热量通常是由重柴油在炉顶燃烧室燃烧提供，燃烧室温度需要维持在800℃-900℃。该方法生产的硫酸钾虽然产品质量好、钾含量高，但也存在能耗高、污染物排放多、治理难度大的缺陷。采用上述三种方法生产的硫酸钾作为原料生产硫基氮钾肥(或复合肥)，与氯基氮钾肥(或复合肥)比较，由于硫酸钾的原料成本较高，从而导致硫基氮钾肥(或复合肥)的生产成本也较高。为了降低硫基氮钾肥(或复合肥)的生产成本，国内90年代中后期开发成功了“低温转化法”生产硫基复合肥的技术，即将氯化钾与硫酸在较低温条件下转化成硫酸氢钾，反应方程式为KCl+H2SO4→HCl+KHSO4+Q，然后将硫酸氢钾与稀磷酸混合，再与氨反应，将磷酸中和制成料浆送入“造粒-干燥”机内生产硫基复合肥。该技术存在的主要问题是产品的N含量较低(≤15％)、品种单一(通常为15-15-15品种)，并且受到“造粒-干燥”机直径过大，运输、安装不便的限制，单系列生产设备规模较小(一般最大规模为10万吨/年)。以氯化钾为原料生产硫酸钾的技术还有多种，例如：“硫酸铵与氯化钾复分解反应法”、“芒硝和氯化钾复分解反应法”、“硫酸镁和氯化钾为原料的两步法复分解反应法”等。这些生产技术，一般条件下复分解反应都比较缓慢，反应率较低，反应设备效率较低；当循环母液达到一定浓度后，需将其中的一部分蒸发浓缩来生产含氮副产品；需要经过冷却、结晶、重结晶等比较复杂的工艺过程，能耗、物耗较高，因此这些生产技术目前还未能实现广泛的工业化应用。目前也有采用“氯化钾和硫酸配置成水溶液用氨中和生产硫酸钾联产氯化铵”的技术，即在搅拌条件下将一定量的硫酸和氨加入KCl水溶液中反应，经过蒸发浓缩结晶得到粗品K2SO4，通过重结晶制备工业级K2SO4，母液用于吸收反应放出的HCl气体，待吸收液达到一定浓度，经蒸发、冷却、结晶得到副产品NH4Cl，母液用于溶解KCl。该方法的工艺流程也比较复杂，还未能很好地实现工业化。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种硫基氮钾肥联产硫基复合肥的方法，包括以下步骤：1.将60％K2O的氯化钾和98％H2SO4的硫酸投入氯化钾转化设备，控制反应温度在110℃-130℃，其中氯化钾和硫酸的投料摩尔比为1：1，反应过程中氯化钾中85％-90％的KCl转化成KHSO4，得到K2O％≥35.00、Cl％≤4.10的熔融态硫酸氢钾物料A；KCl转化成KHSO4的过程中产生HCl气体，用水吸收HCl气体副产盐酸或用于生产其它含氯产品；2.将一部分熔融态硫酸氢钾物料A1送入氮钾肥生产设备的配液槽内，熔融态硫酸氢钾物料A1的重量(重量是指干基重量，下同)占氮钾肥生产设备投入原料总重量的89％-91％，再向配液槽中加入适量的水(此水正常生产中主要由氮钾肥生产设备的过滤循环母液提供)，控制含水量在40％-60％，控制温度在70℃-90℃，形成硫酸氢钾溶液B1；3.将硫酸氢钾溶液B1送入氮钾肥生产设备的反应器(此反应器为管式反应器或槽式反应器)内，同时将重量占氮钾肥生产设备投入原料总重量9％-11％的氨(液氨或气氨，下同)加入反应器，氨与硫酸氢钾溶液B1中的KHSO4、少量的H2SO4和KCl发生反应，形成反应料浆C1，并产生少量反应尾气，产生的少量反应尾气送入复合肥生产设备的尾气洗涤系统，反应过程中，控制KHSO4和KCl的反应率≥70％、H2SO4的反应率≥99％；具体反应方程式如下：2KHSO4+2NH3＝K2SO4↓+(NH4)2SO4H2SO4+2NH3＝(NH4)2SO4KCl+KHSO4+NH3＝K2SO4↓+NH4Cl4.将反应料浆C1送入氮钾肥生产设备的冷却槽(冷却水入口温度为25℃-30℃、出口温度40℃-50℃)中冷却降温至50℃-60℃，停留1-2小时，形成一种固相以K2SO4为主，同时含有少量KHSO4、NH4Cl和(NH4)2SO4，液相以(NH4)2SO4为主，同时含有少量的NH4Cl、KHSO4和K2SO4的混合物料D1；5.将混合物料D1进行过滤，得到固相半成品物料E1和液相物料F，固相半成品物料E1经干燥、冷却、包装得到硫基氮钾肥产品，干燥尾气以及冷却、包装工序的通风尾气送入复合肥生产设备的尾气洗涤系统,液相物料F作为母液返回配液槽；6.当液相物料F母液溶质中的氮含量达到N％≥17.0时，将一部分液相物料F1作为母液返回配液槽循环使用,另一部分液相物料F2以及制备硫酸氢钾溶液B1剩余的熔融态硫酸氢钾物料A2，送去复合肥生产设备生产硫基复合肥产品，具体步骤如下：6.1将重量占复合肥生产设备投入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫基氮钾肥联产硫基复合肥的方法，其特征在于，主要包括以下步骤，步骤1：将60% K2O的氯化钾和98% H2SO4的硫酸投入氯化钾转化设备，控制反应温度在110℃‑130℃，其中氯化钾和硫酸的投料摩尔比为1：1，反应过程中氯化钾中85%‑90%的KCl转化成KHSO4，得到K2O%≥35.00、Cl%≤4.10的熔融态硫酸氢钾物料A；步骤2：将一部分熔融态硫酸氢钾物料A1送入氮钾肥生产设备的配液槽内，熔融态硫酸氢钾物料A1的重量占氮钾肥生产设备投入原料总重量的89%‑91%，再向配液槽中加入适量的水，控制含水量在40%‑60%，控制温度在70℃‑90℃，形成硫酸氢钾溶液B1；步骤3：将硫酸氢钾溶液B1送入氮钾肥生产设备的反应器内，同时将重量占氮钾肥生产设备投入原料总重量9%‑11%的氨加入反应器，氨与硫酸氢钾溶液B1发生反应，形成反应料浆C1，并产生少量反应尾气，产生的少量反应尾气送入复合肥生产设备的尾气洗涤系统，反应过程中，控制KHSO4和KCl的反应率≥70%、H2SO4的反应率≥99%；步骤4：将反应料浆C1送入氮钾肥生产设备的冷却槽中冷却降温至50℃‑60℃，停留1‑2小时，形成一种固相以K2SO4为主，同时含有少量KHSO4、NH4Cl和(NH4)2SO4，液相以(NH4)2SO4为主，同时含有少量的NH4Cl、KHSO4和K2SO4的混合物料D1；步骤5：将混合物料D1进行过滤，得到固相半成品物料E1和液相物料F，固相半成品物料E1经干燥、冷却、包装得到硫基氮钾肥产品，干燥尾气以及冷却、包装工序的通风尾气送入复合肥生产设备的尾气洗涤系统,液相物料F作为母液返回配液槽；步骤6：当液相物料F母液溶质中的氮含量达到N%≥17.0时，将一部分液相物料F1作为母液返回配液槽循环使用,另一部分液相物料F2以及制备硫酸氢钾溶液B1剩余的熔融态硫酸氢钾物料A2，送去复合肥生产设备生产硫基复合肥产品。...

【技术特征摘要】
1.一种硫基氮钾肥联产硫基复合肥的方法，其特征在于，主要包括以下步骤，步骤1：将60%K2O的氯化钾和98%H2SO4的硫酸投入氯化钾转化设备，控制反应温度在110℃-130℃，其中氯化钾和硫酸的投料摩尔比为1：1，反应过程中氯化钾中85%-90%的KCl转化成KHSO4，得到K2O%≥35.00、Cl%≤4.10的熔融态硫酸氢钾物料A；步骤2：将一部分熔融态硫酸氢钾物料A1送入氮钾肥生产设备的配液槽内，熔融态硫酸氢钾物料A1的重量占氮钾肥生产设备投入原料总重量的89%-91%，再向配液槽中加入适量的水，控制含水量在40%-60%，控制温度在70℃-90℃，形成硫酸氢钾溶液B1；步骤3：将硫酸氢钾溶液B1送入氮钾肥生产设备的反应器内，同时将重量占氮钾肥生产设备投入原料总重量9%-11%的氨加入反应器，氨与硫酸氢钾溶液B1发生反应，形成反应料浆C1，并产生少量反应尾气，产生的少量反应尾气送入复合肥生产设备的尾气洗涤系统，反应过程中，控制KHSO4和KCl的反应率≥70%、H2SO4的反应率≥99%；步骤4：将反应料浆C1送入氮钾肥生产设备的冷却槽中冷却降温至50℃-60℃，停留1-2小时，形成一种固相以K2SO4为主，同时含有少量KHSO4、NH4Cl和(NH4)2SO4，液相以(NH4)2SO4为主，同时含有少量的NH4Cl、KHSO4和K2SO4的混合物料D1；步骤5：将混合物料D1进行过滤，得到固相半成品物料E1和液相物料F，固相半成品物料E1经干燥、冷却、包装得到硫基氮钾肥产品，干燥尾气以及冷却、包装工序的通风尾气送入复合肥生产设备的尾气洗涤系统,液相物料F作为母液返回配液槽；步骤6：当液相物料F母液溶质中的氮含量达到N%≥17.0时，将一部分液相物料F1作为母液返回配液槽循环使用,另一部分液相物料F2以及制备硫酸氢钾溶液B1剩余的熔融态硫酸氢钾物料A2，送去复合肥生产设备生产硫基复合肥产品。2.根据权利要求1所述的硫基氮钾肥联产硫基复合肥的方法，其特征在于，生产硫基复合肥产品的具体包括以下步骤，步骤6.1：将重量占复合肥生产设备投入原料总重量4%-15%的液相物料F2送入复合肥生产设备的尾气洗涤系统，与尾气洗涤系统补充的工艺水一起洗涤吸收氮钾肥生产设备和复合肥生产设备送入的尾气中的粉尘和少量未反应的氨，含水量控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑秀兴，梁红江，关风禹，吴舒，宋安新，
申请(专利权)人：郑秀兴，
类型：发明
国别省市：河北,13