復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法

專利名稱：：復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法
技術領域：
：本發明涉及一種硝酸鉀和氯化銨制備方法，特別是一種復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法。
背景技術：
：硝酸鉀俗稱火硝，無色透明斜方晶體或菱形晶體或白色粉末，無臭、無毒，有咸味，清涼感，吸濕性小，不易結塊，易溶于水，是一種重要的無機化工業原料，廣泛應用于黑火藥，煙花，玻璃原料，食品防腐劑，醫學上作利尿劑，發汗劑，及用作生產青霉素鉀鹽等，而氯化銨是速效氮肥，一般是生產硝酸鉀的副產品，目前現有的生產硝酸鉀方法主要合成法，溶劑萃取法，復分解法等如中國專利號為01108280.1《一種復分解法制備硝酸鉀的方法》和專利號為200510021224.1《復分解法制備硝酸鉀和和氯化銨》即是采用復分解方法制備生產硝酸鉀和氯化銨，前一種生產硝酸鉀方法雖然也能循環反應充分利用原料，但利用該工藝生產出的硝酸鉀產品質量和純度不高，硝酸鉀產品的純度在96%左右，僅是硝酸鉀的初級產品，還達不到我國國家標準GB/T1918-1998《工業硝酸鉀》規定的合格產品的99.0%的質量要求，而第二種發明其生產的硝酸鉀和氯化銨的產品僅適合作農用硝酸鉀及農用氯化銨使用，遠達不到國家工業品硝酸鉀合格品99.0%以上的質量標準要求，更遠達不到產品生產的高收率和高含量即硝酸鉀含量達99.5%以上的高品質硝酸鉀質量標準要求。
發明內容本發明公開了一種復分解循環法生產硝酸鉀和氯^:銨的方法，其使用復分解循環法先生產硝酸鉀半成品結晶再經復結，即熱熔結晶反應過濾清洗干燥后制備得高含量高收率的硝酸鉀及氯化銨產品。本發明的是這樣來實現的，其包括以下方法步驟(1)以KC1、NH4N03和水溶液為原料，控制反應溶液中C廠和\或朋4+濃度分別為16-22%、7-12%，反應溶液溫度為80-110。C;(2)半成品KNO,結晶將上述反應所得溶液降溫至0-3(TC，使半成品KNO:;結晶析出，過濾得濾液母液I;(3)KNO,結晶沖洗將KN03結晶用水沖洗至C1一:1-4%，NH::1.5-5%，沖洗溶液回收；(4)復結反應向(3)步半成品KNQ,結晶中加水、加熱使之充分溶解為過飽和溶液，控制溶液濃度為45-58Be;(5)過濾、清洗泥渣、KN03成品結晶將(4)步復結反應飽和溶液經過濾，清除泥渣處理后的溶液降溫至《3(TC，使KN03結晶析出，控制結晶體成品中C廠(以氯化物計)《0.01%，NH/(以銨鹽計)《0.05%;并將上述結晶成品進行脫水處理至含水量《3%，最后進行干燥至KN03含水量《0.1%即為KNO:,成品；(6)制備NHX1:將上述各步濾液回收進行蒸發濃縮、力nNHWO:,反應、冷卻結晶、分銨處理，結晶千燥制備NH工1產品，處理的濾液循環至歩驟(1)。所述的復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法，優選技術方案是反應歩驟(1)中水溶液為分銨過濾濾液和成品過濾、沖淋水，同時控制溶液中Cl一濃度為17-2P/。，NH/濃度為8-11%，反應溶液溫度為80-95°C;(2)半成品KNO:,結晶將上述反應溶液置于冷卻結晶器中降溫至10-3(TC，得固液混合物，經過濾器過濾，得半成品KN03結晶及濾液母液I;(3)KN03結晶沖洗:將半成品認03結晶用水沖洗至認03結晶中Cl一:1-3%，NH.,+:1.5_4%，沖洗的濾液回收；(4)復結反應向(3)步半成品KNO:i結晶中，注入清水，加熱充分溶解至過飽和，控制溶液濃度為47-55Be;(5)過濾、清洗泥渣、成品結晶將(4)步復結反應的飽和溶液經過濾器過濾，清除泥渣，過濾的飽和溶液送入冷卻結晶器中降溫至15-25'C使KNO:,產品結晶析出，并用清水或去離子水沖洗KN03;(6)制備NH4":將上述(4)步驟以上回收的濾液經蒸發濃縮，加NEJW3溶化反應，NH4C1飽和液冷卻結晶，分銨處理過濾得NH4C1產品，產品濾液為母液II，返回(1)步循環使用。本發明復分解循環法制備硝酸鉀的方法(5)步復結反應飽和溶液過濾采用板框過濾機過濾，濾液進入冷卻結晶器中進行結晶處理。本發明復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法步驟(6)制備NHX1是將上述(2)步的濾液母液I為原料制備NH4C1產品本發明復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法步驟(6)制備NHX1是a)將(1)-(4)步KN03半成品過濾、沖洗液和NHX1沖洗液蒸發濃縮至溶液濃度37-45Be，控制C廠20-27%NH/:10-14%;b)溶液檢測后加入NH4N03;C)將上步反應溶液進行冷卻結晶，控制溶液溫度為45-7CTC;使NH4C1結晶析出，經過濾后的濾液母液II再循環至歩驟(1);d)NHX1結晶體經脫水，干燥處理控制NH4C1結晶水分《4%，包裝入庫。本發明復分解循環法生產硝酸鉀和氯化鉸的方法，制備N&C1過程中a)歩蒸發濃縮控制溶液濃度40.5-44Be;d)步NH4C1結晶體脫水使用離心機脫水。本發明復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法(4)歩復結晶后KNO:,清洗用水為清水或去離子水。本發明KNOa和NH4C1生產工藝流程如下KN(X工藝流程KC1和NH4N03、水溶液原料溶解反應一過濾濾液為母液I—冷卻結晶一脫水分離一半成品腿03再熱熔結晶一干燥一工業KN0,產品。NH4C1生產工藝流程KN03生產工藝中半成品過濾、沖洗液和NHX1沖洗液蒸發濃縮一加入NH4N03—冷卻結晶一過濾濾液為母液II—脫水干燥一NtiCl產品。本發明與現有技術方案相比，該工藝技術利用各種不同濃度的沖洗排放液沖洗半成品、成品和氯化銨，以減少認0,的流失，減少工藝補充水，達到收率高、質量高、連續循環生產的目的。工藝采用全循環反應，實現"兩高"化生產，KNO..i產品含量高，生產收率高；原材料利用率高，在保證"兩高"的前提下，實現平衡，連續循環工業化生產大大提高了生產效率，降低生產成本提高了工藝化水平。采用本發明工藝生產出的KN03產品經國家無機鹽產品質量監督檢驗中心抽樣檢測，質量達到和超過國家GB/T1918-1998《工業硝酸鉀》規定的優等品99.7%優等品質量要求，見表l;同時更高于閂本JIS1430-1978,硝酸鉀一級品99.0%;美國軍用規格MIL-P-156B-195(1990)《軍用規格硝酸鉀》1類99.44%的質量要求；下面是本發明工藝生產的硝酸鉀產品經國家無機鹽產品質量監督檢驗中心檢驗報告產品名稱工業硝酸鉀檢驗類別生產許可證申證檢驗抽樣方法按實施細則規定抽樣地點本發明產品庫(宜春市騰達化工有限責任公司)抽樣時間2009年7月18閂抽樣基數250gX2瓶/30噸樣品狀況白色結晶表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具體實施方式:下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。本發明實施例中KC1和NH4N03原材料均為市售工業產品。本發明文件中Cl—和NH4+的控制數值在溶液中表示"濃度"，在固體結晶中表示"質量分數"。實施例1(1)第一次配料時在反應容器中先加入適量清水、KC1和NH4N03,加熱升溫至溶液溫度達到80-110°C，控制溶液中Cr濃度為16~22%和NH/濃度為7~12%;(2)KN03半成品7結晶當反應溶液符合上述濃度要求后，將其置于冷卻結晶器中降溫至0-3(TC，使半成品KN03結晶析出；(3)冷卻結晶溶液過濾，濾液(母液I)排至儲液罐，KN03結晶體則用水進行沖洗，使固體KNCb中的Cl—質量分數為1~4%;NlV質量分數為1.55%，沖洗液排至儲液罐；(4)KN03晶體復結在KN03晶體中加入清水并加熱使固體KN03充分溶解至過飽和狀態，使其溶液濃度達到45~58Be;(5)過濾將上述符合要求的KN03過飽和溶液泵入板框過濾機進行過濾，濾液進入成品冷卻結晶器；(6)KN03成品結晶經(4)步復結反應后的KN03溶液在冷卻結晶器內降溫至10-30°C，使KN03結晶析出，(7)KN03成品過濾、脫水、干燥、包裝將析出的成品KN03用干凈清水或去離子水進行清洗，使KN03晶體中C廠《0.01。/。(以氯化物計)，NH/《0.05。/。(以銨鹽計)，合格后用離心機脫水至含水量《3%，清洗液和濾液則一并排入儲液罐；脫水后的KN03進行千燥至含水量《0.01%即為KN03產品；再包裝入庫。(8)NH4C1制備將KN03半成品結晶過濾、沖洗液和NH4C1沖洗液蒸發濃縮至濃度為3745Be，控制溶液中C廠、NH/離子濃度分別為19~28%和915%;然后加入固體NH4N03，溶解后溶液泵入NH4C1冷卻結晶器中降溫至45^7(TC，使NH4C1結晶析出，再經分銨過濾處理，濾液為母液n排入儲液罐中，以作為配料工藝水使用循環，固體NH4C1進行脫水過濾至水分《4%即得成品NH4C1產品。實施例2以實施例1的生產方法及工藝參數進行，不同之處如下陳述，()在反應容器中投入反應物料進行反應，控制溶液中C廠濃度在1721%，NH4+濃度在8ll。/c，反應溶液溫度為80-95。C;(2)KN03半成品結晶中Cl—質量分數為1.53°/。，NH4+質量分數1.5~4%;(3)KN03晶體復結時，控制溶液濃度為4754Be;冷卻結晶器中降溫至15-25。C使KN0:,產品結晶析出；(4)NH4C1制備溶液濃縮至濃度為40~45Be，采用上述工藝步驟生產的KN03產品經國家權威機構抽樣檢測，均達到或超過國家優等品質量要求(見表l)本發明中C廠和NH/在溶液中表示濃度，在固體結晶中表示質量分數。權利要求1、一種復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法包括以下方法步驟(1)以氯化鉀、硝酸銨和水溶液為原料，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80-110℃；(2)半成品KNO3結晶將上述反應所得溶液降溫至0-30℃，使半成品KNO3結晶析出，過濾得濾液母液I；(3)KNO3結晶沖洗將KNO3結晶用水沖洗至Cl-1-4％，NH4+1.5-5％，沖洗溶液回收；(4)復結反應向(3)步半成品KNO3結晶中加水、加熱使之充分溶解為過飽和溶液，控制溶液濃度為45-58Be；(5)過濾、清洗泥渣、KNO3成品結晶將(4)步復結反應飽和溶液經過濾，清除泥渣處理后的溶液降溫至≤30℃，使KNO3結晶析出，控制結晶體成品中Cl-(以氯化物計)≤0.01％，NH4+(以銨鹽計)≤0.05％；并將上述結晶成品進行脫水處理至含水量≤3％，最后進行干燥至KNO3含水量≤0.1％即為KNO3成品；(6)制備NH4Cl將上述各步濾液回收進行蒸發濃縮、加硝酸銨反應、冷卻結晶、分銨處理，結晶干燥制備NH4Cl產品，處理的濾液循環至步驟(1)。2、依據權利要求1所述的復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法，其特征是所述反應步驟(1)中水溶液為分銨過濾濾液和成品過濾、沖淋水，同時控制溶液中C廠濃度為17-21%,NH/濃度為8-11%，反應溶液溫度為80-95°C;(2)半成品KNOa結晶將上述反應溶液置于冷卻結晶器中降溫至10-30'C,得固液混合物，經過濾器過濾，得半成品KN03結晶體及濾液母液I;(3)KN03結晶沖洗將半成品,03結晶體用水沖洗至KNO:,結晶體中C廠1-3%，NfV:1.5-4%,沖洗的濾液回收；(4)復結反應向(3)步半成品KNO:,結晶體中，注入清水，加熱充分溶解至過飽和，控制溶液濃度為47-55Be;(5)過濾、清洗泥渣、KN03成品結晶將(4)歩復結反應的飽和溶液經過濾器過濾，清除泥渣，過濾的飽和溶液送入冷卻結晶器中降溫至15-25'C使KN03產品結晶析出，并用清水或去離子水沖洗KNO:,;(6)制備NFW:i:將上述4步驟以上回收的濾液經蒸發濃縮，加NHW(V溶化反應，NH,C1飽和液冷卻結晶，分銨處理過濾得NH/:i產品，產品濾液為母液II，返回(1)步循環使用。3、依據權利要求1或2所述的復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法，其特征是(5)步復結反應飽和溶液過濾采用板框過濾機過濾，濾液進入冷卻結晶器中進行結晶處理。4、依據權利要求1或2所述的復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法，其特征是步驟(6)制備1是將上述(2)步的濾液母液I為原料制備NH4C1產品5、依據權利要求1或2所述的復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法，其特征是步驟(6)制備NH《1是a)將(1)-(4)歩KNO.,半成品過濾、沖洗液和氯化銨沖洗液蒸發濃縮至溶液濃度37-45Be，控制C1—:20-27%NH/:10-14%;b)溶液檢測后加入NH4N0..,;C)將上步反應溶液進行冷卻結晶，控制溶液溫度為45-70'C;使W1,C1結晶析出，經過濾后的濾液母液II再循環至步驟(1);d)NH4C1結晶體經脫水，干燥處理控制NH.,Cl結品水分《4%，包裝入庫。6、依據權利要求5所述的復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法，其特征是a)步蒸發濃縮控制溶液濃度40.5-44Be;d)步NHX1結晶體脫水使用離心機脫水。7、依據權利要求1或2所述的復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法，其特征是(4)步復結晶后KN(U胄洗用水為清水或去離子水。全文摘要本發明公開了一種復分解循環法生產硝酸鉀和氯化銨的方法其包括以下方法步驟以氯化鉀、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80-110℃；半成品KNO₃結晶；KNO₃結晶沖洗；復結反應；過濾、清洗泥渣、KNO₃成品結晶控制結晶體成品中Cl^-(以氯化物計)≤0.01％，NH₄⁺(以銨鹽計)≤0.05％；并將上述結晶體成品進行脫水處理至含水量≤3％，最后進行干燥至KNO₃含水量≤0.1％即為KNO₃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，結晶干燥制備NH₄Cl產品，處理的濾液循環至步驟(1)。文檔編號C01D9/10GK101643226SQ20091011587公開日2010年2月10日申請日期2009年9月2日優先權日2009年9月2日發明者趙家春申請人:趙家春