芒硝制取硫酸钾的新工艺研究

硫酸钾生产工艺曼海姆法生产硫酸钾，虽然工艺成熟，但其明显缺陷是设备使用寿命短，一次性投资大，生产过程有大量的副产品盐酸产生，有一定的环境和销售负担。

而目前开发的硫酸镁转化法、芒硝转化法、硫酸转化法、光卤石分解法、硫酸铵转化法等新工艺，不仅投资小、收率高、产品质量优，而且设备使用寿命长（20年），无副产品盐酸产生。

和曼海姆相比具有明显优势。

一、硫酸钾产品介绍1、物理与化学性质硫酸钾，分子式K2SO4，分子量174.27，外观为白色结晶状固体（工业品多呈灰白色）。

理论氧化钾含量54.06%，在自然界中成单体分子的极为少见。

不溶于乙醇、丙酮和二硫化碳。

它在水中的溶解度因硫酸铵和氯化钾的存在而降低，实际上不溶于后两种化合物的饱和溶液中。

2、用途硫酸钾的用途主要作肥料施用，尤宜用于忌氯作物，也用来制钾明矾、钾水玻璃和碳酸钾等。

硫酸钾在军工行业中用于炮弹的消烟剂，农业上用作化学肥料，是制造钾盐的原料。

染料工业用于制中间体，玻璃工业用作澄清剂，香料工业用作助剂，医药上用作缓泻剂，食品工业用作通用添加剂。

还用于血清蛋白生活检验。

我国土地84%缺钾，同时我国又是一个钾资源十分匮乏的国家，因而限制了钾肥的开发利用和发展。

致使农作物土壤主要养分氮磷钾的比例严重失调。

钾肥的主要品种有氯化钾、硫酸钾、硝酸钾，由于忌氯作物不能施用氯化钾，硝酸钾价格昂贵，且为炸药，施用受到限制。

而硫酸钾同时也可提供作物需要的钾和硫，价格便宜。

因此无氯钾肥以硫酸钾为主。

3、市场供求状况：2013年以来，我国农肥行业，尤其是复合肥行业对氯化钾的需求急剧增长，目前处供不应求状态。

市场价位在3500元/t上下。

二、工艺介绍1、硫酸镁转化法制备硫酸钾（1）工艺原理：硫酸镁转化法是国外重要的硫酸钾制备方法之一，但由于受资源条件的限制，我国采用此法的甚少。

以硫酸镁和氯化钾为原料制备硫酸钾是通过两个工艺过程来实现的，其工艺原理是：以相图分析为依据，首先将硫酸镁和氯化钾按规定量与水及循环的部分软钾镁矾母液混合并在一定条件下反应，生成软钾镁矾。

氯化钾芒硝转化法制取硫酸钾的研究.
氯化钾芒硝转化法是一种常用的制取硫酸钾的方法。

该方法主要通过对氯化钾和芒硝进行反应，转化为硫酸钾。

具体的实验操作过程如下：
1. 准备氯化钾和芒硝的适量物质。

2. 将氯化钾和芒硝分别研磨成细粉。

3. 将研磨好的氯化钾和芒硝混合均匀。

4. 将混合好的粉末放入一个玻璃反应器中。

5. 加热反应器，使其进行反应。

反应温度一般在400-500摄氏度之间。

6. 在反应过程中观察反应物的变化，直到反应结束。

7. 反应结束后，将反应产物进行冷却，并将其取出。

8. 将反应产物进行分离和提纯，得到纯净的硫酸钾。

这种氯化钾芒硝转化法制取硫酸钾的方法简单易行，可以在实验室中进行。

同时，该方法制取的硫酸钾纯度较高，可以满足一些研究和实验的需要。

专利名称：一种用含铬芒硝制备硫酸钾的方法专利类型：发明专利
发明人：李先荣,张国庆,马顺友,王亭刚,胡义华申请号：CN200610000019.1
申请日：20060104
公开号：CN1803615A
公开日：
20060719
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种用含铬芒硝制备硫酸钾的方法。

本方法中，以含铬芒硝为原料，用SO作为还原剂，将原料中的有毒Cr还原成Cr，除铬以后，先加入一定量的KCI和母液，将芒硝转化为钾芒硝，再加入KCI经过二次转化反应，将钾芒硝转化成为硫酸钾。

本发明不需要添加任何催化剂，钾收率就能达到95％以上。

所有原材料和中间产物都可直接作为下次反应和制造其他产品的原材料循环使用，无污染。

申请人：四川安县银河建化集团有限公司
地址：621000 四川省绵阳市安县睢水镇
国籍：CN
代理机构：北京安博达知识产权代理有限公司
代理人：徐国文
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《芒硝法生产硫酸钾项目分析》一、概况硫酸钾是一种无色或白色正交或云方的结晶或粉末，具有苦味。

易溶于水，不溶于乙醇、丙酮以及二硫化碳。

它是制取钾盐的基本原料，如用于制取碳酸钾及硫酸钾、玻璃、染料、香料等工业，在医药上用作缓泻剂等。

在农业上，硫酸钾是主要的无氯钾肥，也是农作物所需硫的主要补充来源。

对于那些只能施用硝酸钾，硫酸钾和磷酸二氢钾等无氯钾肥的农作物来讲，目前应用最多的一种就是硫酸钾。

由于硫元素不仅能提高农产品产量，还能改善其品质，所以硫酸钾中的硫也是植物生长所需的重要营养元素。

另外，硫酸钾几乎可以和现有的所有肥料品种有机混合，用于制造复混肥。

目前无氯钾肥以硫酸钾为主，由于钾盐资源的短决，使硫酸钾发展受到很大的影响，因此，每年需进口大量的硫酸钾。

改革开放以来，农资经济逐步放开后，一些国内厂家引进国外硫酸钾生产技术和设备，并相继提出20余套生产装置，但生产规模均较小（最大单套装置的生产能力5万吨/年），总计生产能力为110万吨/年，还远不能满足消费增长的需要。

农业部根据全国土壤作物普查和各省市的化肥需求，提出全国化肥需求预测，到2012年硫酸钾的需求为380万吨/年。

二、国内硫酸钾的生产情况主要生产企业公司名称规模（万吨/年）工艺方法备注冀州市钾肥有限公司 2.4 曼海姆法陕西景盛硫酸钾钾肥有限公司 2 曼海姆法盘锦恒光化工有限责任公司 3 曼海姆法山东海化股份有限公司硫酸钾厂 2 高温盐法山东聊城鲁丰钾肥有限公司 2 曼海姆法石家庄市和合化工化肥有限公司 6 曼海姆法烟台齐丰化工有限公司 4 曼海姆法新疆罗布泊钾盐有限责任公司10 直接分离提取青上化工佛山有限责任公司8 曼海姆法天津云青化工有限公司 5 曼海姆法台湾青上化工厂股份有限公司 4 曼海姆法开封青上化工有限公司 4 曼海姆法山西钾肥有限责任公司复分解法 南风与中国烟草总公司合资河南开化集团 4 曼海姆法天津硫酸厂 2 曼海姆法烟台中光化工有限公司 2 复分解法三、硫酸钾的生产工艺路线目前国内外生产硫酸钾的方法大体可分为三大类：一类是从硫酸盐型海湖盐卤水和地下卤水中提取，二是用天然硫酸钾矿石或复杂组分的固体钾矿石制取，三是用含硫酸根物料与氯化钾转化制取硫酸钾。

用复分解法生产硫酸钾工艺分析本文主要从硫酸钾概述、芒硝法工艺分析、硫酸镁法工艺分析、注意事项等方面对复分解法生产硫酸钾工艺进行了分析。

标签：复分解法；硫酸钾；生产工艺一、前言科技改变生活，硫酸钾作为一种无氯钾肥越来越受到重视，本文主要从芒硝法以及硫酸镁法等方面对复分解法生产硫酸钾工艺进行了探讨。

二、硫酸钾概述目前，世界硫酸钾总生产能力为400万吨/年，消费量为278万吨硫酸钾/年，占世界K2O总消费量的5%。

硫酸钾生产方法有两种：一种是从矿石或卤盐中提取，另一种由KCI转化而来。

其中50%来自矿石，37%由KCI转化，13%写取自盐湖和卤水。

世界硫酸钾总生产能力的一半集中在西欧，其它还有美国、南朝鲜、台湾等。

硫酸钾是一种无色结晶体，分子式K2SO4，分子量174.24，理论含K2O54.06%，密度2.662t/m3，味苦咸，易溶于水，水溶液呈生理酸性，不溶于乙醇、丙酮和二硫化碳，吸湿性小，不易结块。

硫酸钾是无氯钾肥主要品种，约占世界钾肥总产量的5%，主要用于烟草、甜菜、甘蔗、马铃薯、葡萄、柑桔、西瓜、茶叶、菠罗等喜钾忌氯作物及海产养殖，不但能提高产量，而且还能提高农产品质量，如烟草的可燃性，葡萄、西瓜的糖度，薯类的淀粉含量等。

在干旱地区施用硫酸钾能够避免对作物有害的氯化物积累，保持稳产高产。

硫酸钾还可用来制造过硫酸钾、钾明矾、钾水玻璃和碳酸钾，在医药、染料、玻璃、炸药等行业也有广泛用途。

农业用硫酸钾K2O含量一般在50%左右，盐指数（即SO2-4含量）低，只有46.1，不会损伤作物，不吸潮结块，便于保管、运输和使用。

特别是近年来大量使用尿素、碳铵、磷铵，导致不少地区土壤中缺硫，硫酸钾已逐渐成为硫的主要补充来源，就此而言，硫酸钾具有双重肥效作用，不但其中的钾为作物所必需的常量营养元素，硫也是作物所需要的中量营养元素。

所以，尽管硫酸钾中所含的氧化钾比氯化钾中折合的氧化钾低近10%，但其价格远比氯化钾高，硫酸钾中氧化钾几乎为氯化钾中同量氧化钾价格的两倍，国际市场上硫酸钾吨价比氯化钾高出100美元左右（据资料介绍，进口氯化钾离岸价85～90美元/t，到岸价110～120美元/t）。

山东师范大学科技成果——常温芒硝法生产硫酸钾工艺成果简介硫酸钾是世界上用量最大的无氯化肥，施用钾肥还可以提高氮肥和磷肥的肥效。

硫酸钾也是最重要的化工原料，可用作钾盐原料、染料中间体、玻璃沉清剂、香料助剂、食品添加剂及医用缓泻剂等。

目前K2SO4生产工艺从原料来源分3大类：一是用天然K2S O4矿石或复杂组分的固体钾矿石制取；二是从硫酸盐型湖卤水中提取。

由于自然界中硫酸钾天然矿石和富钾卤水储存量有限，且成分复杂，使上述两种方法的加工流程复杂而导致K2SO4产品成本较高，产量较少；三是用硫酸或硫酸盐与氯化钾为原料的转化法。

转化法由于其工艺流程相对简单，产量、质量相对稳定，近年来发展较快。

该方法按使用硫酸盐原料不同分为：Mannheim（曼海姆）法、缔置法和复分解法。

其中曼海姆法存在投资高、投资回收期长；反应炉材质要求高，炉体砌成难度大；副产品对设备腐蚀严重，能耗高等缺点。

缔置法是利用缔合剂（有机胺、有机醇）与体系中HCl缔合形成有机相，从而使反应2KCl+H2SO4→K2SO4+2HCl向右进行。

存在缺点：缔合剂、解缔剂价格高，生产过程中有机物分离回收困难，污染严重；原料硫酸腐蚀设备严重；工艺流程复杂，对操作技术要求高，投资较高等缺点。

复分解法分为硫酸镁法、硫酸铵法、硫酸亚铁法、硫酸钙法、芒硝法等，其中前四种方法普遍存在反应温度高达100℃，能耗高；原材料成本高；副产品纯度低，环境污染严重等缺点。

针对上述问题，本生产工艺以我国富产的Na2SO4、氯化钾为原料，经过一次转化、二次转化、分解、冷析、蒸发、干燥等六个工序，在常温下生产市场短缺的K2SO4。

原材料易得，生产成本低；常温反应，能耗低；设备简单，投资少，易进行工业化推广；生产过程闭路循环、无三废排出，为清洁生产工艺。

与现有工艺相比，主要有以下优点：（1）在转化反应（一次、二次）与分解反应中，无需采用特殊设计的“管轴式”（draft tube）反应器控制物料加入点来控制过饱和度，可用定型或非定型（经设计）的化工设备。

芒硝法生产硫酸钾的关键技术研究及其工业化应用概述说明1. 引言1.1 概述芒硝法生产硫酸钾是一种重要的化工工艺，其具有较高的技术难度和经济价值。

本文旨在研究芒硝法生产硫酸钾的关键技术，并探讨其在工业应用中的现状和问题。

通过对原理、性质与用途的介绍，分析相关研究现状和问题，并提出改进方案，以期为芒硝法生产硫酸钾的优化提供有益参考。

1.2 文章结构本文共分为五个部分，包括引言、芒硝法生产硫酸钾的关键技术研究、关键技术研究、工业化应用案例分析以及结论与展望。

引言部分主要概述了文章的目的和结构安排，为读者提供了整体框架，引导他们理解本文内容。

芒硝法生产硫酸钾的关键技术研究部分将探讨该方法的原理和历史背景，介绍硫酸钾的性质与用途，并分析目前相关研究存在的现状和问题。

关键技术研究部分主要通过原料选择与准备工作、硫酸钾结晶工艺优化以及生产过程控制与设备改进等方面，深入研究芒硝法生产硫酸钾的核心技术。

工业化应用案例分析部分将具体介绍某个工厂的生产现状和问题，设计相应的技术改造方案，并对其效果进行评估与展望。

最后，结论与展望部分对整篇文章进行总结，并提出下一步研究方向。

1.3 目的本文旨在通过对芒硝法生产硫酸钾关键技术的详细研究和工业化应用实例的分析，总结该工艺方法的优势和不足，并提出相应的技术改进方案。

希望借此可以进一步推动芒硝法生产硫酸钾在实际应用中更加高效、可靠地运行，促进相关行业发展。

2. 芒硝法生产硫酸钾的关键技术研究2.1 芒硝法的原理与历史背景芒硝法是一种传统的生产硫酸钾的方法，其原理是通过将石硝石（NH4NO3）和氯化钾（KCl）在水溶液中反应生成氯化铵（NH4Cl）和硫酸钾（K2SO4）。

芒硝法的历史可以追溯到16世纪，它是早期重要的无机盐工业生产方法之一。

2.2 硫酸钾的性质与用途硫酸钾具有多种重要性质和广泛应用。

首先，它是一种常见的无机化学品，具有白色结晶或粉末形式，在常温下可溶于水。

其次，硫酸钾具有良好的化学稳定性和热稳定性，在高温下不易分解。

[19]中华人民共和国专利局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1189456A [43]公开日1998年8月5日[21]申请号97107952.8[22]申请日97.1.31[71]申请人彭赛军地址410004湖南省长沙市韶山路159号[72]发明人彭赛军 [74]专利代理机构湖南省专利服务中心代理人陈立武[51]Int.CI 6C01D 5/08权利要求书 1 页 说明书 2 页[54]发明名称硫酸钾生产工艺[57]摘要本发明提供了一种硫酸钾生产工艺,属于无机化工技术领域,它以芒硝、氯化钾、制盐母液过饱和液,硫酸钾母液等为原料按一定配比混和进行一段复分解反应后分离获得钾芒硝母液和钾芒硝,再蒸发钾芒硝母液及以钾芒硝加氯化钾加水按一定配比混和进行二段复分解反应后分离获得硫酸钾、副产品氯化钠,具有主副产品质量高、价值高、原料利用率高、生产成本低、无废料等特点。

97107952.8权 利 要 求 书第1/1页 1、一种以芒硝和氯化钾为主要原料的硫酸钾生产工艺。

其特征在于它取用芒硝、氯化钾、制盐母液过饱和液、硫酸钾母液依次按1∶0.08～0.11∶1.9～2.0∶1.0～1.1重量组份混和进行一段复分解反应，反应时间0.5～2.5小时，转化温度20～50℃，然后进行固液分离得钾芒硝母液和钾芒硝，高温蒸发其中的钾芒硝母液使之浓缩结晶后进行固液分离得制盐母液和副产品氯化钠，该制盐母液经负压蒸发成制盐母液过饱和液参与上述一段复分解反应，而上述钾芒硝加氯化钾加水依次按1∶0.65～0.75∶1.80～1.95重量组份混和进行二段复分解反应，反应时间0.5～2.5小时，转化温度20～50℃，然后进行固液分离得硫酸钾。

97107952.8说 明 书第1/2页硫酸钾生产工艺本发明是一种以芒硝和氯化钾为主要原料的硫酸钾生产工艺，属于无机化工技术领域。

芒硝(Na2SO410H2O)是一种现代盐湖沉积产物，在海盐、井矿盐生产中可由盐卤经自然或机械冷冻制得。

芒硝法生产硫酸钾分析计算钦贺;杨雯雯【摘要】通过相图分析确定以芒硝及氯化钾为原料,采用芒硝法制取硫酸钾,并详细介绍了3种基本工艺流程及条件,包括一步法制取硫酸钾,二步法制取硫酸钾不回收母液,二步法制取硫酸钾回收母液.利用Na+、K+//Cl-、SO42--H2O四元体系25℃相图,定量计算制取硫酸钾、钾芒硝过程,以及用水分解钾芒硝析出硫酸钾的过程.【期刊名称】《采矿技术》【年(卷),期】2017(017)004【总页数】4页(P98-101)【关键词】芒硝;氯化钾;相图分析;硫酸钾;钾芒硝【作者】钦贺;杨雯雯【作者单位】国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司,新疆哈密市 839000;国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司,新疆哈密市 839000【正文语种】中文芒硝法生产硫酸钾工艺是以芒硝和氯化钾为原料,经过复分解反应制取硫酸钾。

该方法的理论基础是Na＋、K＋//Cl－、SO42－－H2O四元体系25℃相图(见图1)。

用氯化钾和芒硝制取硫酸钾的工艺流程有:一步法制取硫酸钾;二步法制取硫酸钾不回收母液;回收母液,冷冻回收芒硝法等。

回收母液,冷冻回收芒硝法法生产硫酸钾是利用两段转化、一次蒸发来完成硫酸钾及副产品工业盐的生产,其主要原料是芒硝、氯化钾、水,整个系统封闭循环。

进入系统的水主要有二转化加入的工艺水、原料芒硝带入的结晶水;流出系统的水主要是蒸馏水。

只有二者达到平衡整个系统才能稳定运行。

笔者研究该工艺时将芒硝中的结晶水归类为外加水,方便流程计算和指导生产。

通过3种不同工艺流程理论分析,明确最佳反应路线及物料间的配比计算,进一步巩固分析相图的理论基础,为实际生产提供技术支撑。

相图分析表明,为了最大限度制取产品,应使系统控制在对产品之外的其他固相刚饱和而未析出时为最佳,为了提高产品的回收率,相图中代表产品产量的杠杆臂长度与液相量的比值应尽可能大。

析出产品后的母液中,含产品盐元素离子越少越好,或者是含另一种产品盐越多越好,这就表明反应进行的更完全。