阅读说明：本技术 一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法和系统 (Method and system for preparing potassium sulfate and co-producing hydrochloric acid by using potassium chloride and sulfuric acid ) 是由 张飞龙 张光荣 于 2021-02-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法和系统,包括以下步骤：S1：原料硫酸通过硫酸泵加压后进入硫酸钾反应器内与钾离子发生反应分别产生氢离子和硫酸钾；S2：氯化钾溶液经氯化钾溶液泵加压后进入盐酸解析塔,将外购的氢离子液进入盐酸解析塔,在盐酸解析塔内氢离子与氯化钾溶液发生解析反应产生钾离子液和氯化氢气体；S3：氯化氢气体由盐酸解析塔顶部采出进入盐酸吸收塔内用水吸收产生盐酸产品；S4：钾离子液和原料硫酸进入硫酸钾反应器,从硫酸钾反应器内出来的反应物经离心机分离得到硫酸钾产品和氢离子母液,氢离子母液循环至化盐槽。本发明的方法和系统能缩短工艺过程,降低投资和运行成本,改进产品质量,提高企业的经济效益。(The invention relates to a method and a system for preparing potassium sulfate and co-producing hydrochloric acid by potassium chloride and sulfuric acid, which comprises the following steps: s1: pressurizing a raw material sulfuric acid by a sulfuric acid pump, and then feeding the raw material sulfuric acid into a potassium sulfate reactor to react with potassium ions to respectively generate hydrogen ions and potassium sulfate; s2: pressurizing the potassium chloride solution by a potassium chloride solution pump, then feeding the potassium chloride solution into a hydrochloric acid analysis tower, feeding purchased hydrogen ion liquid into the hydrochloric acid analysis tower, and carrying out analysis reaction on hydrogen ions and the potassium chloride solution in the hydrochloric acid analysis tower to generate potassium ion liquid and hydrogen chloride gas; s3: the hydrogen chloride gas is extracted from the top of the hydrochloric acid analysis tower and enters a hydrochloric acid absorption tower to be absorbed by water to generate a hydrochloric acid product; s4: potassium ion liquid and raw material sulfuric acid enter a potassium sulfate reactor, reactants discharged from the potassium sulfate reactor are separated by a centrifugal machine to obtain a potassium sulfate product and hydrogen ion mother liquor, and the hydrogen ion mother liquor is circulated to a salt dissolving tank. The method and the system of the invention can shorten the process, reduce the investment and the operation cost, improve the product quality and improve the economic benefit of enterprises.)

一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法和系统

技术领域

本发明涉及无机化工技术领域，特别是涉及一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法和系统。

背景技术

硫酸钾是一种广泛使用的优质钾肥，特别是随着农业产业的升级，其需求量更大，事关国家农业生产安全战略。经典的曼哈姆法硫酸钾生产工艺能耗高，设备腐蚀重，污染大，成本高，单炉的产能难以扩大；缔置法的生产规模偏小，缔合剂损失大，运行成本高；复分解法生产流程长、投资大，钾的转化率低，产品质量差，经济效益差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种流程短，减少投资和生产运行成本，提高产品质量，改善生产环境，降低安全风险的氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法和系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法，包括以下步骤：

S1：将原料硫酸输送至硫酸储罐(1)内,原料硫酸通过硫酸泵(2)加压后进入硫酸钾反应器(7)内与钾离子发生反应分别产生氢离子和硫酸钾；

S2：将氯化钾输送至化盐槽(3)溶解制成氯化钾溶液，氯化钾溶液经氯化钾溶液泵(4)加压后进入盐酸解析塔(5)，将外购的氢离子液进入盐酸解析塔(5)，仅在原始开车是需要使用外购的氢离子液，流程打通后，由氢离子母液循环提供，在盐酸解析塔(5)内氢离子与氯化钾溶液发生解析反应产生钾离子液和氯化氢气体；

S3：氯化氢气体由盐酸解析塔(5)顶部采出进入盐酸吸收塔(6)内用水吸收产生盐酸产品；

S4：钾离子液和原料硫酸进入硫酸钾反应器(7)，从硫酸钾反应器(7)内出来的反应物经离心机(8)分离得到硫酸钾产品和氢离子母液，氢离子母液循环至化盐槽(3)。

其中，步骤S1中，原料硫酸的浓度为70～98％，所述硫酸钾反应器的压力为常压，温度为常温。

其中，步骤S2中，外购的氢离子液和氢离子母液中氢离子浓度为1～5％，其余为水。

其中，步骤S2中，盐酸解析塔(5)内装填有填料，塔顶操作压力为常压，温度80～90℃，塔釜操作温度120～130℃，塔釜液中钾离子含量35～45％。

其中，步骤S4中，钾离子液中钾离子浓度为35～45％，氯离子含量小于2％，硫酸钾产品浓度大于45％。

本发明还公开了一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的系统，包括：

硫酸储罐(1)，用于储存原料硫酸；

硫酸泵(2)，用于对硫酸进行输送；

化盐槽(3)，用于将氯化钾溶解制成氯化钾溶液；

氯化钾溶液泵(4)，用于对氯化钾溶液进行输送；

盐酸解析塔(5)，用于氢离子与氯化钾溶液进行反应生产钾离子液和氯化氢气体；

盐酸吸收塔(6)，用于水吸收和氯化氢生产盐酸产品；

硫酸钾反应器(7)，用于钾离子液和硫酸进行反应；

离心机(8)，用于氢离子母液和硫酸钾产品分离。

综上，本发明是以氢离子液作为反应的启动药剂与氯化钾溶液在高温条件下发生解析反应得到钾离子和氯化氢气体，氯化氢气体用水吸收得到盐酸产品，钾离子与硫酸发生复分解反应得到硫酸钾产品和氢离子母液，氢离子母液循环利用。本发明实现了氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸，改变了传统的硫酸钾生产工艺，改善了生产环境和降低了安全风险，缩短了工业流程，减少了投资和生产运行成本，改进了产品质量，提高了企业的经济效益。

反应原理：(1)H++KCl→K++HCl↑

(2)2K++H2SO4→2H++K2SO4

本专利申请公开的氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸，改变了传统的硫酸钾生产工艺，改善了生产环境和降低了安全风险，缩短了工业流程，减少了投资和生产运行成本，改进了产品质量，提高了企业的经济效益，有较高的经济价值和社会效益。并且，本申请具有流程短、钾收率高99.5％，副产高品质盐酸(或高纯氯化氢气体)高，硫酸钾产品品质高，运行成本低等优势，提高了硫酸钾生产经济效益，降低了安全风险和环境污染。

附图说明

图1为本发明所述的一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法和系统的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1所示，一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的方法，包括以下步骤：

S1：将原料硫酸输送至硫酸储罐1内,原料硫酸通过硫酸泵2加压后进入硫酸钾反应器7内与钾离子发生反应分别产生氢离子和硫酸钾；

S2：将氯化钾输送至化盐槽3溶解制成氯化钾溶液，氯化钾溶液经氯化钾溶液泵4加压后进入盐酸解析塔5，将外购的氢离子液进入盐酸解析塔5，仅在原始开车是需要使用外购的氢离子液，流程打通后，由氢离子母液循环提供，在盐酸解析塔5内氢离子与氯化钾溶液发生解析反应产生钾离子液和氯化氢气体；

S3：氯化氢气体由盐酸解析塔5顶部采出进入盐酸吸收塔6内用水吸收产生盐酸产品；

S4：钾离子液和原料硫酸进入硫酸钾反应器7，从硫酸钾反应器7内出来的反应物经离心机8分离得到硫酸钾产品和氢离子母液，氢离子母液循环至化盐槽3。

其中，步骤S1中，原料硫酸的浓度为70～98％，所述硫酸钾反应器的压力为常压，温度为常温。

其中，步骤S2中，外购的氢离子液和氢离子母液中氢离子(H⁺)浓度为1～5％，其余为水，无其他杂质。

其中，步骤S2中，盐酸解析塔5内装填有填料，塔顶操作压力为常压，温度80～90℃，塔釜操作温度120～130℃，塔釜液中钾离子含量35～45％。

其中，步骤S4中，钾离子液中钾离子浓度为35～45％，氯离子含量小于2％，硫酸钾产品浓度大于45％。

本发明还公开了一种氯化钾与硫酸制硫酸钾联产盐酸的系统，包括：

硫酸储罐1，用于储存原料硫酸；

硫酸泵2，用于对硫酸进行输送；

化盐槽3，用于将氯化钾溶解制成氯化钾溶液；

氯化钾溶液泵4，用于对氯化钾溶液进行输送；

盐酸解析塔5，用于氢离子与氯化钾溶液进行反应生产钾离子液和氯化氢气体；

盐酸吸收塔6，用于水吸收和氯化氢生产盐酸产品；

硫酸钾反应器7，用于钾离子液和硫酸进行反应；

离心机8，用于氢离子母液和硫酸钾产品分离。

实施例一：

如附图图1，按附图图1的工艺流程的要求，控制氯化钾溶液100kg/h,氯化钾含量:25％；

氢离子浓度5％，流量6.7kg/h；

解析塔塔釜温度120℃，塔顶温度90℃，钾离子浓度40％；

盐酸吸收塔常温常压操作；

硫酸钾反应器常温常压操作；

硫酸浓度98％流量16.5kg/h；

按上述工艺条件，控制反应连续进行，反应4小时后:

离心机分离得到硫酸钾产品，产品主含量97.2，氯离子含量0.23％；

盐酸吸收塔得到盐酸产品，盐酸浓度32.1％。

实施例二：

如附图图1，按附图图1的工艺流程的要求，控制氯化钾溶液100kg/h,氯化钾含量:25％；

氢离子浓度5％，流量6.7kg/h；

解析塔塔釜温度110℃，塔顶温度80℃，钾离子浓度35％；

盐酸吸收塔常温常压操作；

硫酸钾反应器常温常压操作；

硫酸浓度98％流量16.5kg/h；

按上述工艺条件，控制反应连续进行，反应4小时后:

离心机分离得到硫酸钾产品，产品主含量96.2，氯离子含量0.56％；

盐酸吸收塔得到盐酸产品，盐酸浓度30.3％。

实施例三：

如附图图1，按附图图1的工艺流程的要求，控制氯化钾溶液100kg/h,氯化钾含量:25％；

氢离子浓度5％，流量6.7kg/h；

解析塔塔釜温度130℃，塔顶温度95℃，钾离子浓度45％；

盐酸吸收塔常温常压操作；

硫酸钾反应器常温常压操作；

硫酸浓度98％流量16.5kg/h；

按上述工艺条件，控制反应连续进行，反应4小时后:

离心机分离得到硫酸钾产品，产品主含量98.5，氯离子含量0.15％；

盐酸吸收塔得到盐酸产品，盐酸浓度31.6％。

本申请具有流程短、钾收率高99.5％，副产高品质盐酸(或高纯氯化氢气体)高，硫酸钾产品品质高，运行成本低等优势，提高了硫酸钾生产经济效益，降低了安全风险和环境污染。

最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等统计数的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。