國(guó)內(nèi)外硫酸鉀生產(chǎn)技術(shù)比較

1、國(guó)內(nèi)外硫酸鉀生產(chǎn)技術(shù)比較1 全世界生產(chǎn)方法比較 （ 見(jiàn)表 1） 裹 1 國(guó)外主要硫蘸 鉀生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)雌力 目前國(guó)際市場(chǎng)上采用的主要生產(chǎn)方法為曼海姆 法和硫酸鎂復(fù)分解法， 主要集 中在美國(guó)、 德國(guó)、 比利 對(duì) 、 意大利 、 芬 蘭、 西班牙。產(chǎn)量約 占世界總產(chǎn)量 的 3 4 。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上比較活躍的就是采用曼海姆法的 蘇州精細(xì)化工集團(tuán)、 臺(tái)灣青上的合資廠和南風(fēng)集團(tuán) 鉀肥廠。由于我國(guó)芒硝資源比較豐富， 芒硝中富含 有微量元素鈣、 鎂、 鋅 、 硼等作物需要的有益元素， 因 此芒硝法生產(chǎn)的硫酸鉀呈中性且含有微量元素。2 硫酸鉀的主要生產(chǎn)技術(shù) 2 1 硫酸分解法一 曼海姆法 該法以氯化鉀和硫酸為原

2、料轉(zhuǎn)化制取硫酸鉀 其主要方程式為：2 姐十 S04 S04 十 2140實(shí)際上反應(yīng)分兩步進(jìn)行：KC1十 SO一吼十HC1K I" f,0, 十 K 0 一 504 十第一步是放熱反應(yīng)， 可在較低溫度下進(jìn)行， 第二 步是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，要在600 700 C的專門(mén)加熱爐中進(jìn)行。這是最古老的硫酸鹽生產(chǎn)方法，l 9 世紀(jì)末由德國(guó) Mannhei m Ver ei m 首創(chuàng)， 故稱曼海姆法。這種方 法生產(chǎn)技術(shù)很成熟， 反應(yīng)爐為雙層結(jié)構(gòu)， 內(nèi)層為反應(yīng) 室， 設(shè)有耙臂和耙齒 ， 將從中心部位加人的物料慢慢 耙向外側(cè) ， 生成的硫酸鉀從外側(cè)排出， 冷卻后即為成 品， 氯化氫氣體從爐上部引出， 鉀的收率

3、高。但由于 反應(yīng)物料的腐蝕性和磨蝕力很強(qiáng)， 反應(yīng)爐的耐腐蝕 問(wèn)題不易解決。同時(shí)單臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)能力低， 維修工 作量大， 投資費(fèi)用高。比利時(shí)的 Fe ssende6o H AM 廠 是世界上最大的用曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀的生產(chǎn)廠， 年產(chǎn) 50 萬(wàn) t， 有 35 臺(tái)直徑為 6 m 的反應(yīng)爐。 HAM 廠 已積累了長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)， 反應(yīng)爐的大修問(wèn)隔期最長(zhǎng)兩年。 副產(chǎn)鹽酸， 若無(wú)穩(wěn)定的用戶也會(huì)造成環(huán)境污染， 因此 目 前國(guó)內(nèi)有十家企業(yè)生產(chǎn)， 并段有全部開(kāi)車(chē)。2 2 硫酸鎂復(fù)分解法德國(guó)鉀鹽公司（K + S擁有儲(chǔ)量豐富的氯化鉀礦藏在礦體中， 同時(shí)含有硫酸鎂， 他們用氯化鉀和硫 酸鎂為原料， 采用兩步法生產(chǎn)硫酸鉀，

4、生產(chǎn)能力 60萬(wàn)a。美國(guó)大鹽湖（G sL公司也用同樣方法生 產(chǎn)硫酸鉀，年產(chǎn)37萬(wàn)t。反應(yīng)原理為：2 so, 71 J20 + 2K0 一 M q SO4 6H20 + M g + 8 o a so, ' K2SO4 ' 6H20 + 2KCI 2K2SO4 + dgC1 2+ 6 0 他們的生產(chǎn)方法為氯化鉀與硫酸鎂在第一級(jí)反 應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)， 生成軟鉀鎂礬和氯化鎂， 從反應(yīng)器 出來(lái)的物料在轉(zhuǎn)鼓式過(guò)濾機(jī)中分離， 復(fù)鹽送人第二 級(jí)反應(yīng)器與氯化鉀進(jìn)一步反應(yīng)， 氯化鎂溶液排放到 地下礦井或鹽湖 中去。第二級(jí)反應(yīng)器出來(lái)的硫酸鉀 與氯化鎂溶液在轉(zhuǎn)鼓式分離機(jī)中分離， 硫酸鉀經(jīng)洗 滌， 脫水

5、， 干燥后， 作為成品送往倉(cāng)庫(kù)。 據(jù)介紹， 兩步法鉀的回收率可達(dá)78， 一步法鉀的收率最大 57， 采用 復(fù)分 解法 ， 鉀 的 回收率無(wú) 法再提高。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是， 工藝設(shè)備比較簡(jiǎn)單， 可建成 規(guī)模很大的裝置， 投資相對(duì)較低， 主要缺點(diǎn)是鉀的收 率低， 只有在氯化鉀來(lái)源充分且價(jià)格低廉的條件下 才有競(jìng)爭(zhēng)性。且硫酸鉀的優(yōu)級(jí)品率低， 副產(chǎn)氯化鎂 的排放和污染問(wèn)題未能很好解決。國(guó)內(nèi)也有采用此 法的生產(chǎn)廠家， 但由于產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量消耗等問(wèn)題 使它的發(fā)展受到限制。2 3 締置 法 這是 國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)以氯化鉀 、 硫酸 、 氨為原料 ， 經(jīng)締合、 置換、 解締等反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鉀的方法。 生產(chǎn)原理為用不溶于

6、水的有機(jī)締合劑與硫酸締 合 ， 然后再用氯化鉀溶液將締合到締合劑上的硫酸 根離子置換下來(lái)， 從而得到硫酸鉀溶液。然后用氨 解締， 使在締合劑上的氯與氨作用， 生成氯化銨 利 用各種鹽在不同溫度下溶解度的差異， 使硫酸鉀和 氯化銨分別結(jié)晶出來(lái)。實(shí)際上， 這種方法是以硫酸、 氯化鉀 、 氨為原料 ， 制成硫酸鉀和氯化銨成品。 這個(gè)技術(shù)于 1993 年 1 月 中試裝置通過(guò)鑒定 ， 特 點(diǎn)是在常壓下操作， 反應(yīng)溫度低， 腐蝕性小， 設(shè)備壽 命長(zhǎng)， 產(chǎn)品質(zhì)量較高， 投資少且無(wú)污染， 四川 I 什邡化 肥集團(tuán)和太原興安化工廠分別建成了年產(chǎn) 2 萬(wàn) t 生 產(chǎn)裝置 因無(wú)長(zhǎng)期的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)， 締制劑的損耗大，

7、導(dǎo) 致成本高 ， 且工業(yè)進(jìn)程中還遇到一些難題 尚未解決 ， 建成的生產(chǎn)單位都處于停產(chǎn)狀態(tài)。2 4 其它復(fù)分解法 采用氯化鉀和含硫酸根的鹽類(如硫酸銨 、 芒硝、 石膏、 硫酸鎂等 )進(jìn)行反應(yīng)， 生成溶解度較小的復(fù) 鹽 ， 得到產(chǎn)品硫酸鉀及其副產(chǎn)物 ， 反應(yīng)原理如下 ： 2KC1+ cBso4 SO4 + CaCl 2 2K C1+ N a2SO4 一 SO 4 + 2N aC I 2KC 1+ (H H )2SO 4一 SO , + 2 ' ,C 雖然理論上硫酸鈣作為原料比較適宜， 但是將 工藝概念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)所遇到的問(wèn)題是難以克服硫酸 鈣的溶解度太低， 導(dǎo)致平衡偏向原料端 ，因而需要十

8、 分復(fù)雜的工藝過(guò)程。另外幾種方法的副產(chǎn)品氯化鎂 和氯化鈣排放 到排水系統(tǒng)時(shí)會(huì) 引起嚴(yán)重的環(huán) 境問(wèn) 題，只有將裝置建設(shè)在沿海地區(qū)， 排放氯化鎂和氯化 鈣才可以考慮。我國(guó)是鉀資源貧乏的國(guó)家， 但芒硝類礦產(chǎn)卻居 世界首位， 因此采用芒硝復(fù)分解法是我國(guó)生產(chǎn)硫酸 鉀的發(fā)展方 向之一。從副產(chǎn)品應(yīng)用問(wèn)題上考慮，硫酸鈉 6 j 取硫酸鉀的生產(chǎn)路線是最適宜的。副產(chǎn)氯化鈉可以作為工業(yè) 用鹽或食鹽。該工藝的特點(diǎn)是投資省、 能耗低、 無(wú)污 染、原料的選擇余地大， 但生產(chǎn)過(guò)程中復(fù)鹽不能充分 分解，消耗還欠佳， 很多單位在形成能力后產(chǎn)品質(zhì)量 有待提高。世界上以硫酸鈉為原料 ，生產(chǎn)硫酸鉀 的生產(chǎn)裝 置很少在俄羅斯 Be L

9、orussi a Soli gorsk 有一套用該法 的生產(chǎn)裝置 ，采用一步法。反應(yīng)原理為 ：2 KC I+ SO4 SO , + 2NAG 1 這種方法鉀的利用率小于6o ，并且副產(chǎn)的氯化鈉溶液濃度很低， 作為一種污水排放， 且會(huì)造成污 染，現(xiàn)已停產(chǎn)很久 。3 綜合比較3 1 從原料來(lái)源比較 曼海姆法和硫銨法原料最普遍， 硫酸市場(chǎng)貨源 充足，且很多廠本身就有硫酸裝 置。硫銨法可以采 用農(nóng)業(yè)級(jí)和工業(yè)硫銨， 貨源較充足 用硫酸鈉或硫酸鎂建廠必須擁有或靠近芒硝礦 場(chǎng)、鹽湖或苦鹵資源， 因硫酸鈉和苦鹵加工成本在500 600元/ I,長(zhǎng)途運(yùn)輸不經(jīng)濟(jì)。 我國(guó)是芒硝資源十分 豐富的國(guó)家 ，直接用芒硝 做

10、原料(Na2 10 0 )拉到 廠中成本 不超過(guò)4o元/ t，有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì) 。3 2 從投資、成本情' 兄比較(1) 從成本來(lái)看，締置法最低， 但工業(yè)化生產(chǎn)中尚存在一些難以克服的問(wèn)題， 締置劑消耗高， 無(wú)法正 常開(kāi)產(chǎn)。其次就是芒硝法， 因原料芒硝成本低， 當(dāng)氯化鉀 消耗達(dá)規(guī)定值時(shí)， 全套實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化， 與國(guó)外成熟技術(shù) 曼海姆法相比， 少了設(shè)備維修費(fèi)， 有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。(2) 從投資看，硫銨法最少， 資金回收周期短， 但它的產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法達(dá)到 國(guó)標(biāo)優(yōu)級(jí)品要求 ，做煙草、 蔬 菜等專用肥時(shí)， 配比上不去， 使其用途受到限制。 其次投資少 的就是芒硝法 ，它的產(chǎn)品質(zhì)量能滿足優(yōu)級(jí)品要求3 3 從技術(shù)、 設(shè)備和操作情況比較(1)曼海姆法技術(shù)先進(jìn)、 法， 但操作溫度高， 高 ， 維修難。(2)硫銨法操作溫度低， 不到優(yōu)級(jí)。成熟， 國(guó)外大多采用此難度太， 設(shè)備要求全進(jìn) 口， 能耗能耗低， 但產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)(3) 硫酸鎂法操作溫度低， 產(chǎn)品質(zhì)量較高， 但鉀 的回收率低， 且反應(yīng)流程中多次進(jìn)行蒸發(fā)、 結(jié)晶、 分 離 ， 能耗高， 操作頻繁 ， 技術(shù)工藝上無(wú)突出之處。(4)