СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛИЯ Советский патент 1995 года по МПК C01D5/02 

Изобретение относится к технологии получения бесхлорного калийного удобрения сульфата калия из хлорида калия и серной кислоты. Способ может быть использован на заводах минеральных удобрений, на заводах, имеющих в своем составе сернокислотное производство, либо на заводах, использующих соляную кислоту.

Процесс сернокислотного разложения хлорида калия с получением сульфата калия требует высокой температуры, отличается высокой коррозионной активностью реакционной среды и комкованием реакционной массы. Существующие способы получения сульфата калия из хлористого калия и серной кислоты не позволяют организовать крупнотоннажное производство и решить поставленную задачу увеличения производства сульфата калия дефицитного бесхлорного калийного удобрения.

Известен способ получения сульфатов калия или натрия и хлористого водорода, заключающийся в том, что кристаллы хлорида калия или натрия распыливают в атмосфере газов, содержащих окись серы, кислород и водяной пар при температуре 787-843^оС.

Недостатком этого способа является высокая температура процесса, запыленность продукционного HCl, что затрудняет получение в качестве побочного продукта стандартной соляной кислоты.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ, по которому сульфат калия получают из хлорида калия и серной кислоты в несколько стадий. На первой стадии серную кислоту смешивают с частью готового продукта сульфата калия в мольном соотношении 1: 3 при 50-150^оС. Полученную смесь вместе с хлористым калием перерабатывают на второй стадии при 500-700^оС. Полученный сульфат калия охлаждают и частично отправляют на склад, а частично возвращают в начало процесса.

Недостатком данного способа является значительный ретур готового продукта ≈300% из четырех моль образующегося сульфата калия 3 моль возвращают в виде ретура в начало процесса и только 1 моль выпускается в виде готового продукта, что значительно увеличивает нагрузку на оборудование и снижает выход готового продукта. Кроме того, при непосредственном контакте реакционной массы с теплоносителем весь хлористый водород разбавлен, имеет невысокую концентрацию и абсорбция его затруднена.

Целью данного изобретения является увеличение выхода сульфата калия и повышение концентрации хлористого водорода.

Поставленная цель достигается описываемым способом, заключающимся в том, что в начале серную кислоту смешивают с сульфатом калия в мольном соотношении 1:1-2,0 при температуре 20-218^оС, полученный продукт смешивают с хлористым калием и перед подачей на конверсию нагревают до 300-400^оС.

Отличительными признаками данного способа является то, что серную кислоту с сульфатом калия смешивают в мольном соотношении 1:1-2,0 и полученную смесь с хлористым калием перед конверсией нагревают до 300-400^оС.

Предварительное смешивание серной кислоты с ретурным сульфатом калия в вышеуказанном мольном соотношении позволяет связать серную кислоту в бисульфат калия сухой кристаллический продукт, который до температуры своего плавления 218^оС с KCl не реагирует, что в свою очередь дает возможность приготовить смесь реагентов с высокой степенью однородности без комкования и налипания на поверхность реактора. Подача на смешивание на 1 моль H₂SO₄ больше, чем 2 моль K₂SO₄ нецелесообразна, так как это увеличивает ретур и соответственно резко снижает выход готового продукта.

П р и м е р 1. 17,77 мас.ч. сульфата калия смешивают с 10,42 мас.ч. серной кислоты (98 мас. H₂SO₄) при 100^оС в течение 10 мин (мольное соотношение K₂SO₄ и H₂SO₄ равно 1:1). Полученные при этом 28,19 мас.ч. сухого кристаллического продукта совместно измельчают до крупности 0,5 мм и смешивают в течение 5 мин при температуре около 50^оС с 15,2 мас.ч. хлористого калия. Образующиеся 43,30 мас.ч. реакционной смеси подвергают нагреву при температуре 350^оС в течение 10 мин при постоянном перемешивании. При этом образовалось 38,51 мас.ч. полупродукта и 4,38 мас.ч. хлористого водорода (в том числе 0,42 мас.ч. воды). Полупродукт подвергают нагреву при температуре 500^оС в течение 30 мин. При этом было получено 35,54 мас.ч. сульфата калия и 2,97 мас. ч. хлористого водорода. Половина полученного сульфата калия (17,77 мас. ч.) направляют в начало процесса для смешивания с серной кислотой, а половина является полезным продуктом.

П р и м е р 2. (мольное соотношение H₂SO₄ и K₂SO₄ равно 1:2) 35,44 мас. ч. сульфата калия смешивали с 10,42 мас.ч. серной кислоты (98% H₂SO₄) при температуре 200^оС в течение 10 мин. Полученные при этом 45,86 мас.ч. сухого кристаллического продукта смешивали в течение 5 мин и измельчали до крупности 0,5 мм с 15,2 мас.ч. хлористого калия. Образующиеся 61,06 мас.ч. реакционной смеси подвергали нагреву при температуре 400^оС в течение 8 мин при постоянном перемешивании. При этом образовалось 4,40 мас.ч. хлористого водорода и 56,66 мас.ч. полупродукта, который подвергли конверсии при температуре 500^оС в течение 30 мин. При этом было получено 2,95 мас.ч. хлористого водорода и 53,71 мас.ч. сульфата калия, из которых 35,44 мас.ч. возвращаются на смешивание с серной кислотой, т.е. ретур в этих условиях увеличивается в 2 раза, соответственно снижается выход по готовому продукту по отношению к ретуру.

В таблице представлены сравнительные показатели известного и предложенного способов.

Предлагаемый способ, как показано в табл. имеет следующие преимущества перед известными способами:
увеличение выхода готового продукта за счет уменьшения ретура сульфата калия и снижения нагрузки на оборудование,
увеличение производительности процесса вследствие ускорения реакции при переработке совместно измельченной однородной смеси реагентов,
повышение концентрации образующегося хлористого водорода за счет предварительной стадии конверсии при температуре 300-400^оС.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛИЯ путем конверсии хлористого калия с серной кислотой при температуре 500-700^oС с предварительным смешением последней с сульфатом калия, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и концентрации образующегося на стадии конверсии хлористого водорода, серную кислоту с сульфатом калия смешивают в мольном соотношении 1: 1-2,0 и полученную смесь с хлористым калием перед конверсией нагревают до 300-400^oС.