從相圖出發(fā)淺談硝酸鉀生產(chǎn)的工藝問題

1、從相圖出發(fā)淺談硝酸鉀生產(chǎn)的工藝問題學(xué)號:222007316011014 姓名:余平高摘 要 文章根據(jù)硝酸鉀生產(chǎn)中實(shí)際的情況，利用K+ 、NH /Cl+ 、NO - H2O四元水鹽體系相圖，計(jì)算了硝酸鉀生產(chǎn)中各過程的理論值，分析了硝酸鉀生產(chǎn)的工藝問題，并提出了具體措施。關(guān)鍵詞: 相圖分析; 硝酸鉀; 溫度; 措施1 前言硝酸鉀是一種雙元高品位化肥，含氮13.5%，鉀45%，養(yǎng)分總含量為60%左右，適用于各種糧食作物及蔬菜、棉花、瓜果、煙草等經(jīng)濟(jì)作物，可提高作物抗旱、抗寒、抗病性能，近幾年來，由于無氯鉀肥在農(nóng)業(yè)上施用量不斷增加，作為優(yōu)質(zhì)無氯鉀肥的硝酸鉀產(chǎn)品的市場需求也在不斷擴(kuò)大，硝酸鉀已成為我國化

2、工行業(yè)的熱點(diǎn)投資項(xiàng)目。柳州 化 工 股份有限公司投資了一套硝酸鉀生產(chǎn)裝置，年設(shè)計(jì)能力為1萬口a。其工藝原理是利用氯化鉀和硝酸錢為原料復(fù)分解循環(huán)法生產(chǎn)農(nóng)用硝酸鉀。同時副產(chǎn)農(nóng)用氯化按，根據(jù)相關(guān)資料，硝酸鉀生產(chǎn)三步循環(huán)法節(jié)能降耗，控制操作較為簡單，故公司采用三步循環(huán)法生產(chǎn)，其工藝流程圖用方框圖如圖1所示，其工藝流程主要包括KN03冷卻結(jié)晶與NH4Cl蒸發(fā)結(jié)晶兩個過程。 說明 : 二 次濾液與KCI、NH4N03、H20按一定比例溶解后得到二次母液硝酸鉀冷卻結(jié)晶采用真空冷卻結(jié)晶器蒸汽抽真空降溫的方法進(jìn)行。析出硝酸鉀后的母液為一次母液，進(jìn)人NH4Cl蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，NH4CI蒸發(fā)結(jié)晶采用一效，二效蒸發(fā)器循

3、環(huán)蒸發(fā)到一定濃度后從一效取出，進(jìn)NH4Cl冷卻攪拌裝置冷卻至60。析出NH4Cl后得到二次濾液。 2 問題的提出 我國部分工廠自2 0 5年 9月份投產(chǎn)以來，產(chǎn)量低，每個班僅為It一Zt的產(chǎn)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)能力，而且產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定。硝酸鉀產(chǎn)品K20含量不夠，氯根高，氯化錢質(zhì)量有時連續(xù)不合格，氯化鉸含凡0多，達(dá)到ro%一20%，含氮量低，總氮含量低于2.5%，而且生產(chǎn)一定時間后，氯化錢稠厚器的晶漿細(xì)，氯化錢離心機(jī)根本分離不出來，造成母液成份很差，沒法開下去，不得不停止投料，重新調(diào)整母液。初步分析一次母液，二次母液的組成未控制好，特別是鉀離子的濃度未控制好。為此，根據(jù)實(shí)際情況，對K+ 、NH

4、/Cl+ 、NO - H2O四元水鹽體系相圖進(jìn)行了分析，確定各母液的理論組成。據(jù)相關(guān)資料介紹，三步循環(huán)法中，KNO3的冷卻應(yīng)冷卻到0，所得產(chǎn)量多。但是考慮到實(shí)際情況，本套裝置硝酸鉀在真空冷卻結(jié)晶器里冷卻0所需時間為3.sh，而且冷卻到0的過程中，已有大量結(jié)晶析出品，真空泵不易打量，反而效果不好。并且耗蒸汽多，實(shí)際生產(chǎn)中，我們選硝酸鉀冷卻至20，約2.sh。每個班可生產(chǎn)2槽，每槽st產(chǎn)量，基本上達(dá)到年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。流程示意圖如圖2。 3 生產(chǎn)過程相圖分析根據(jù)選 定 的工藝流程及溫度，在相圖上表示為A*B*C神A的母液循環(huán)過程(見圖3)。A點(diǎn) 為 加 入氯化鉀，硝酸錢后的二次母液組成(干基)從上海

5、化工研究院發(fā)表的論文氯化鉀一硝酸錢氯分解法制硝酸鉀生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)來看，要求A點(diǎn)組成KCI:NH4N03(摩爾比)=0.4:0.6水丫(KCI+NH4N03)=4.23在相圖上對應(yīng)A點(diǎn)x鉀二0.4，Y氯二0.4 經(jīng)計(jì)算 ， A點(diǎn)溶液組成為(以100g溶液含多少摩爾離子表示):K+=0 .4 x39=15.6，NH4+=18xo.6=10.8，Cl-=0.4x35.5=14.2，N03-=62x0.6=37.2H20=18x4.2=76.14 , K += 0. 4/(15.6+10.8+14.2+37.2+76.14)=0.26mol/100g溶液同理 :CI- = 0. 26mol/ 100g溶

6、液，NO= 0. 39mol/100g溶液NH + =0 .39mol/l00g溶液，H2O=2.75mol/100g溶液B點(diǎn) : 硝 酸鉀析出后溶液組成，從相圖上可查得:X鉀離子 =0.26，Y氯離子=0.47，X按離子=0.74，Y硝酸根離子=0.53從 A 點(diǎn)到 B點(diǎn)析出硝酸鉀，可得故可得 l mol B點(diǎn)干鹽對應(yīng)的水份為4.68mol，經(jīng)計(jì)算B點(diǎn)溶液組成為:K+= 0. 16mol/ 100g溶液，CI- =0.30mo/100g溶液，NH了=0.46mol/100g溶液，NO= 0.29mol/100g溶液，H2O=3.17mol/100g溶液C點(diǎn) : (為 二次濾液的組成)從相圖上

7、可查得:X鉀 =0 .34，Y氯=0.35，X銨離子=0.68，Y硝酸根離子=0.65由上?；ぱ芯吭赫撐穆然浺幌跛徨X氯分解法制硝酸鉀生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)的要求，二次濾液水份含量為28%，經(jīng)計(jì)算C點(diǎn)溶液的組成為:K+ = 0.31mol/100g溶液，CI一=0.32mol/100g溶液，NH =0.6lmol/100g溶液，NO =0.60mol/100g溶液，H2O =1.6mol/l00g溶液經(jīng)過相圖分析，我們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品氯化錢(含鉀高，含氮量低于2.5%)不合格時，一次母液(二次母液析出硝酸鉀后的母液)的組成跟理論值相差很大，進(jìn)一步分析，其主要原因是每槽粗鉀產(chǎn)量低，硝酸鉀析出不完全，造成一次母液

8、含鉀量高于理論值，再經(jīng)一效蒸發(fā)很容易同氯化按一起析出來，稠厚器易溢流帶料，既破壞了系統(tǒng)離子平衡，又造成離心機(jī)有時根本不能分離出氯化錢，再配料生產(chǎn)時很容易形成惡性循環(huán)。4 采取的措施從相圖 出 發(fā)對氯化銨含鉀高的原因分析后，我們采取的措施是:一是嚴(yán)格控制一次母液，二次母液的組成。二是嚴(yán)格控制硝酸鉀冷卻結(jié)晶溫度及氯化銨冷卻結(jié)晶溫度。三是嚴(yán)格控制一效蒸發(fā)出口溶液的濃度。四是由于真空泵中途停易引起二次母液冷卻不均勻，或者配料水量過大的原因，每槽硝酸鉀產(chǎn)量低于一定產(chǎn)量而造成一次母液組成不合格，即跟理論值相差很大，將這部分不合格一次母液用備用槽裝起來，而是跟合格一次母液摻著用，不再直接進(jìn)人一效、二次蒸發(fā)系

9、統(tǒng)，以免氯化按析出含鉀量高，破壞系統(tǒng)離子間的平衡。通過 這 些 措施，硝酸鉀，氯化錢的產(chǎn)量及質(zhì)量大幅度提高。硝酸鉀含鉀量高，氯根小于1.5%，硝酸鉀班產(chǎn)最高達(dá)到巧“班，氯化鉸質(zhì)量明顯提高，含氮量高，總氮含量達(dá)到23.5%，含鉀量為3%一6%，明顯低于以前投料時氯化銨含鉀10%一12%的范圍，硝酸鉀具備了大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的條件。批次產(chǎn)老鹵(ml)老鹵成份（g/100ml）老鹵顏色老鹵比重（g/ml）終止沸點(diǎn)（。C）CaSO4MgSO4MgCl2NaCl1200微黃色1.2922245微黃色1.28636970.035.9323.198.16微黃色1.276104.346850.035.7822.848.36微黃色1.278104.55 結(jié)論(1) 鹽田飽和鹵水中的Ca2+可以采用D4I2贅合樹脂部分去除。有利于傳熱蒸發(fā)，延緩垢層的生成;(2 ) 非極性大孔吸附樹脂對飽和鹵水的脫色有明顯的效果;(3) 加 人NaCO3和輕質(zhì)碳酸鎂，更有利于改善NaCl的物性。解決吸潮結(jié)塊間題，又不含有有害的亞鐵氰化鉀;(4 )室 內(nèi) 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出的成品鹽粒大、流動性好、白度高。這是飽和鹵水凈化的結(jié)果。同時還保存了營養(yǎng)元素，富含鎂，口感鮮美;(5) 該工藝完全適于工業(yè)化。綜上實(shí) 驗(yàn) 結(jié)果及討論，采用鹽田飽和鹵水生產(chǎn)高品質(zhì)食鹽工藝合理，產(chǎn)品品質(zhì)更好，技術(shù)指標(biāo)更高，更適于食用.參考文獻(xiàn)1李天文.復(fù)分解法硝