一种食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺制造技术

本发明专利技术属于磷化工领域，提供了一种食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺，包括如下步骤：S1.废气预处理：将含二氧化碳的废气进行除杂及降温处理；S2.碳酸化：将S1预处理后的废气与含钾碱液进行碳酸化反应，得到碳酸钾和碳酸氢钾的混合液，并控制反应pH不超过8.5；S3.结晶分离：对S2得到的混合液降温结晶、离心分离，得到含碳酸氢钾的碳酸钾母液和含碳酸钾的碳酸氢钾固体；S4.洗涤干燥：向S3得到的含碳酸钾的碳酸氢钾固体中加入溶解有二氧化碳的纯水中进行洗涤，再将洗涤后的碳酸氢钾固体进行干燥，得到食品级碳酸氢钾；本发明专利技术可将废气再利用并转化为高纯度的食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾。碳酸氢钾。碳酸氢钾。

【技术实现步骤摘要】
一种食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺


[0001]本专利技术涉及资源利用领域，具体涉及一种食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺。

技术介绍

[0002]碳酸氢钾在化工生产、食品加工、医药等领域有应用。具体地，如碳酸氢钾在化工生产上可用作生产碳酸钾、醋酸钾、亚砷酸钾的原料，也用于石油、化学品之灭火剂。也可用于医药，用来补充钾，用于治疗低钾症，也用作营养增补剂、赋形剂。在食品工业中作焙粉、发泡盐、化学膨松剂。在分析化学中碳酸氢钾常用作分析试剂。在实验室作酸度调节剂。中国碳酸氢钾主要消费领域还是食品领域，作为食品添加剂在烘焙领域、酸度调节剂领域代替碳酸氢钠的使用，其次是农业化肥、畜牧业、纸浆处理、灭火器等。与碳酸钾性质接近，只是碳营养的比例更高，钾营养的比例略低。
[0003]二氧化碳是全球目前产量最大的温室气体，是气候变暖的重要因素，据国际能源署报道，2010年世界二氧化碳排放量达到331.6亿吨，其中我国二氧化碳排放约83.3亿吨。而燃煤、燃气等产生的烟道气中含有大量的二氧化碳，具有稳定集中、处理量大等特点，是实现减排目标重要方向。为了减轻污染，烟道气在排放前往往需要经过吸收和处理。目前，关于烟道气的处理和利用主要采用碱水吸收法对二氧化碳进行吸收之后再进行解吸、回收二氧化碳，如专利(CN101318651)公开了一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备和方法，该设备包括吸收塔和连接到吸收塔的循环冷却器，使得高温吸收剂从吸收塔被回收，冷却至预设的温度，且随后被再次提供到吸收塔中，以散发当从烟道气吸收二氧化碳时产生的吸收热。此类方法只能对烟道气中的二氧化碳先进行回收储存，再释放、利用，步骤繁琐，回收成本也较高。
[0004]因此，如何经济、高效的吸收利用烟道气中的二氧化碳，并将其转废为宝成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺，其可经济、高效的将烟道气再利用并转化为高纯度的食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种食品级碳酸氢钾的生产工艺，包括如下步骤：
[0008]S1.废气预处理：将含二氧化碳的废气进行水洗降温及碱洗；含二氧化碳的废气可以是燃煤、燃气等产生的烟道气，因天然气燃烧炉排放的烟道气含有少量固体颗粒杂质和酸性气体(SO2和NO2)，且温度较高(约120℃)，不能直接送到碳酸化系统进行反应，需要经过烟道气处理系统进行净化和降温，本专利技术中在预处理时，烟道气处理系统主要由水洗塔和碱洗塔组成，水洗塔的主要作用是除去烟道气中固体颗粒杂质和大部分酸性气体(SO2和NO2)，同时对烟道气进行降温，因此水洗塔内设置有冷却盘管或在水洗塔液相出口管路设
置有冷却器，本领域技术人员可根据实际生产需求进行合理选择；水洗降温后的烟道气进入碱洗塔，碱洗液为碳酸钾或碳酸氢钾或两者的混合物，优选为5～20％的碳酸氢钾溶液，更优地为10％的碳酸氢钾溶液，从而完全洗涤脱出大部分酸性气体(SO2和NO2)。
[0009]S2.碳酸化：将步骤S1预处理后的废气与含钾碱性物质进行碳酸化反应，得到碳酸钾和碳酸氢钾的混合液，并控制反应pH不超过8.5；
[0010]洗涤后的气体进入碳酸化系统，本专利技术中碳酸化系统主要由烟道气压缩机、碳化塔和尾气吸收塔等设备组成，压缩机将净化后的烟道气加压至0.06MPa(g)，进入碳化塔进行碳酸化反应，得到碳酸钾和碳酸氢钾的混合液，反应温度40～80℃，优选为60℃，未被吸收的二氧化碳进入尾气吸收塔，尾气吸收塔中为30～48％含钾碱性物质，如氢氧化钾或碳酸钾溶液或两者的混合物，优选为浓度为45％的氢氧化钾，对二氧化碳进行充分吸收，吸收得到碳酸钾稀溶液，稀溶液再泵入碳化塔进行碳化反应；需要说明的是，氢氧化钾浓度不能低于30％，不能高于48％，低于30％时，会导致碳酸化时生成的碳酸氢钾浓度变低，不利于结晶析出；到浓度高于48％，会导致碳酸化时生成的碳酸氢钾浓度变大，在碳酸化的过程中析出结晶，堵塞管道和设备；
[0011]专利技术人创造性的发现：在进行碳酸化反应时，当pH达到8.5时，若继续通入烟道气，会出现以下问题：一是碳酸氢钾浓度增加缓慢，二是碳酸氢钾因浓度增大有析出晶体使设备堵塞风险，因此本专利技术在当pH达到8.5时，停止碳酸化反应，得到碳酸钾：碳酸氢钾质量比约为3：1的碳化混合溶液。
[0012]S3.结晶：对步骤S2得到的混合液降温至
‑
20～20℃，结晶析出含少量碳酸钾的碳酸氢钾固体；
[0013]将得到的碳化混合溶液泵入结晶釜，再向结晶釜夹套中通入冷却水，将碳化混合溶液冷却至
‑
20～20℃，并保冷10～60min，优选为30min，因碳酸钾和碳酸氢钾各自的溶解度不同，结晶出的固体中碳酸钾：碳酸氢钾的质量比为1：19～1：13，母液中碳酸钾：碳酸氢钾的质量比约为5：1～8：1。
[0014]S4.分离：对步骤S3得到的混合物进行离心分离，得到含少量碳酸氢钾的碳酸钾母液和含少量碳酸钾的碳酸氢钾固体；
[0015]S5.洗涤：向步骤S4得到的含少量碳酸钾的碳酸氢钾固体中加入洗涤水进行洗涤，再将洗涤后的碳酸氢钾固体进行干燥，得到食品级碳酸氢钾；所述洗涤水为溶解有二氧化碳的纯水。
[0016]具体地，在压力0.1～0.6MPa(g)条件下，优选为0.2MPa(g)，温度5～30℃，优选为20℃，使食品级二氧化碳溶解于纯水中，纯水电导率在1
‑
50μs/cm之间，二氧化碳将和水发生反应CO2+H2O＝H2CO3，H2CO3又会电离出H
+
和HCO3‑
，用溶解有二氧化碳的水洗涤含少量碳酸钾的碳酸氢钾固体，在同离子效应下，H2CO3电离出的HCO3‑
能够阻止碳酸氢钾溶解，而不会阻止碳酸钾溶解，同时还能使部分碳酸钾转换为碳酸氢钾，从而将碳酸氢钾中少量的碳酸钾通过洗涤和转换的方式除去，完成洗涤后得到不含碳酸钾的高纯碳酸氢钾固体，将洗涤后的高纯的碳酸氢钾固体进行干燥，得到食品级碳酸氢钾。需要说明的是，洗涤水为溶解有二氧化碳的纯水，二氧化碳压力0.1～0.6MPa(g)，压力低于0.1MPa(g)，会导致二氧化碳溶解度变小，洗涤时会使碳酸氢钾溶解而被带出，导致碳酸氢钾收率降低，压力大于0.6MPa(g)时，二氧化碳与水生产的碳酸浓度将不会显著增加，导致装置能耗变高；洗涤水的温度
低于5℃，水有结冰的风险，高于30℃，二氧化碳溶解度变小，洗涤时会使碳酸氢钾溶解而被带出，导致碳酸氢钾收率降低。
[0017]作为优选的，洗涤水用量与碳酸氢钾固体(湿基)质量的比值为1：1至1：10之间，优选为1：5，再将洗涤后的高纯的碳酸氢钾固体进行干燥，得到食品级碳酸氢钾。
[0018]本专利技术中专利技术人创造性的提出利用烟道气先转换成碳酸钾和碳酸氢钾的混合物，然后再将混合物进行分离分别得到高纯度产品的思路；而对混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1.废气预处理：将含二氧化碳的废气进行除杂及降温处理；S2.碳酸化：将步骤S1预处理后的废气与含钾碱液进行碳酸化反应，得到碳酸钾和碳酸氢钾的混合液，并控制反应pH不超过8.5；S3.结晶分离：对步骤S2得到的混合液降温结晶、离心分离，得到含少量碳酸氢钾的碳酸钾母液和含少量碳酸钾的碳酸氢钾固体；S4.洗涤干燥：向步骤S3得到的含少量碳酸钾的碳酸氢钾固体中加入洗涤水进行洗涤，再将洗涤后的碳酸氢钾固体进行干燥，得到食品级碳酸氢钾；所述洗涤水为溶解有二氧化碳的纯水。2.根据权利要求1所述的食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺，其特征在于，S1中，预处理时包括水洗降温及碱洗；碱洗时加入的碱洗液为碳酸钾或碳酸氢钾或两者的混合物。3.根据权利要求1所述的食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺，其特征在于，S2中进行碳酸化反应时，反应温度为40～80℃，反应压力为0.04～0.08MPa。4.根据权利要求1所述的食品级碳酸钾和食品级碳酸氢钾的生产工艺，其特征在于，S2中碳酸化反应时未反应的二氧化碳用含钾碱性溶液循环吸收得到含少量碳酸钾的含钾碱液，并继续用于碳酸化反应中。...

【专利技术属性】
技术研发人员：何加秀，唐宗寿，冯冬娅，张强，刘海燕，
申请(专利权)人：华融化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：