本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨生產(chǎn)硫酸鉀的方法。
背景技術(shù)：
以有機(jī)腈類化合物或者酰胺類化合物為原料，以硫酸作為催化劑制備有機(jī)酸或酯類化合物時(shí)，會(huì)副產(chǎn)大量的硫酸銨或者硫酸氫銨，在工業(yè)上，副產(chǎn)物硫酸氫銨也會(huì)通過(guò)向體系中通入氨氣的方法轉(zhuǎn)化為硫酸銨。但是，不論是直接還是間接得到的副產(chǎn)物硫酸銨通常都會(huì)夾帶少量有機(jī)雜質(zhì)，將夾帶雜質(zhì)的副產(chǎn)物硫酸銨在經(jīng)過(guò)純化后能夠得到純凈的硫酸銨固體，盡管純化后的硫酸銨可以作為農(nóng)用肥料銷售，但純化過(guò)程增加了能耗成本，而且硫酸銨產(chǎn)能過(guò)剩嚴(yán)重，副產(chǎn)硫酸銨的銷售及處理面臨著較大壓力。
硫酸鉀是一種重要的化學(xué)肥料，而我國(guó)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)，因此，對(duì)硫酸鉀的需求量越來(lái)越高。硫酸鉀傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是用氯化鉀和硫酸在曼海姆爐中進(jìn)行反應(yīng)，該工藝腐蝕性極強(qiáng)、生產(chǎn)成本高，消耗硫酸并產(chǎn)生大量副產(chǎn)物鹽酸需要進(jìn)行無(wú)害化處理，然而，采用硫酸銨法制備硫酸鉀則可以避免上述問(wèn)題，但是目前在工業(yè)上通常使用復(fù)分解法用硫酸銨制備硫酸鉀，復(fù)分解法不僅工藝條件復(fù)雜，操作繁瑣，如工藝步驟中包括蒸發(fā)、結(jié)晶、過(guò)濾等多參數(shù)、高能耗的步驟，而且母液循環(huán)量大，常常有廢水排放，不符合環(huán)保要求。
目前，現(xiàn)有技術(shù)中存在以氯化鉀和硫酸銨為原料制備硫酸鉀的方法，如中國(guó)專利cn1127220a公開了一種一步法制取硫酸鉀的方法，該方法將氯化鉀與硫酸銨混合球磨造粒，再經(jīng)焙燒制備硫酸鉀以及氯化銨，其中，制得的氯化銨用水吸附，形成氯化銨飽和溶液，該方法需要使用球磨機(jī)和造粒機(jī)；而且其焙燒溫度較高，既增加了能耗，又導(dǎo)致硫酸銨分解嚴(yán)重，硫酸銨消耗高，若要獲得固態(tài)氯化銨產(chǎn)品還需要對(duì)氯化銨飽和溶液進(jìn)行冷卻結(jié)晶分離，操作繁瑣且生產(chǎn)成本高。
又如中國(guó)專利cn1120017a公開了氯化鉀和硫酸銨熱復(fù)分解法制硫酸鉀及其工藝，該工藝也需要將原料預(yù)先粉碎至200目，而且該工藝在原料需額外加入硫酸溶液、碳酸銨、表面活性劑等反應(yīng)助劑，極大地增加了生產(chǎn)成本。
此外，上述方法均是利用純化后硫酸銨為原料與氯化鉀進(jìn)行反應(yīng)制備硫酸鉀，而無(wú)法直接利用夾帶有機(jī)雜質(zhì)的硫酸銨原料。
因此，亟需開發(fā)一種能夠直接利用夾帶有有機(jī)雜質(zhì)的工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨，而且制備工藝簡(jiǎn)單、操作條件溫和的制備硫酸鉀的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種直接利用含有有機(jī)雜質(zhì)的工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨制備化學(xué)肥料硫酸鉀的方法，以解決含有有機(jī)雜質(zhì)的硫酸銨難于處理，化學(xué)肥料硫酸鉀生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高的問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：以有機(jī)腈類化合物或者酰胺類化合物為原料，以硫酸作為催化劑制備有機(jī)酸或酯類化合物而副產(chǎn)得到的硫酸銨含有少量有機(jī)雜質(zhì)，直接使用上述副產(chǎn)硫酸銨作為原料與氯化鉀通過(guò)熱復(fù)分解的方法制備硫酸鉀，在對(duì)原料的加熱過(guò)程中，硫酸銨中的有機(jī)雜質(zhì)能夠燃燒從而被除去，同時(shí)，反應(yīng)體系利用有機(jī)雜質(zhì)在燃燒時(shí)釋放的熱量促進(jìn)硫酸銨與氯化鉀的熱復(fù)分解反應(yīng)的進(jìn)行，從而降低了制備過(guò)程中能源的消耗，同時(shí)解決了含有有機(jī)雜質(zhì)的硫酸銨無(wú)法利用，難以排放的問(wèn)題，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種利用工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨生產(chǎn)硫酸鉀的方法，其特征在于中，所述方法包括以下步驟：
步驟1，將硫酸銨與氯化鉀混合；
步驟2，焙燒步驟1混合后的體系；
步驟3，捕集步驟2中產(chǎn)生的氣體；
優(yōu)選地，在步驟3后還包括：
步驟4，對(duì)捕集后的尾氣進(jìn)行無(wú)害化處理。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明所用硫酸鉀制備系統(tǒng)的工藝流程示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1-預(yù)混器
11-第一預(yù)混進(jìn)料口
12-第二預(yù)混進(jìn)料口
13-預(yù)混出料口
2-高溫反應(yīng)器
21-筒身
22-攪拌裝置
23-焙燒進(jìn)料口
24-焙燒出氣口
25-焙燒出料口
26-焙燒進(jìn)氣口
3-氣體捕集器
31-捕集器進(jìn)氣口
32-捕集器出氣口
33-捕集器出料口
4-水洗器
41-水洗器進(jìn)氣口
42-水洗器出氣口
43-水洗器進(jìn)液口
44-水洗器出液口
45-噴淋裝置
46-循環(huán)裝置
5-硫酸鉀冷卻器
51-冷卻器進(jìn)料口
52-冷卻器出料口
53-冷卻介質(zhì)入口
54-冷卻介質(zhì)出口
6-鼓風(fēng)機(jī)
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更為清楚、明確。
以下詳述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種利用工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨生產(chǎn)硫酸鉀的方法，該方法包括以下步驟：
步驟1，將硫酸銨與氯化鉀混合。
在本發(fā)明步驟1中，所述硫酸銨為工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨，其為夾帶有有機(jī)雜質(zhì)的混合物，優(yōu)選為以丙烯酸原料制備甲基丙烯酸甲酯所產(chǎn)生的副產(chǎn)物硫酸銨，其中，基于工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨的總重量，以硫酸銨的重量計(jì)，硫酸銨的重量分?jǐn)?shù)為70wt％以上，優(yōu)選為80wt％以上，其中所含有的雜質(zhì)主要為有機(jī)類化合物(總含量約0.5-3％)，如甲基丙烯酸甲酯、丙酮、丙烯酸、丙烯酸鈉等。
所述硫酸銨含有近30wt％的有機(jī)雜質(zhì)，由于大量有機(jī)雜質(zhì)的存在，導(dǎo)致硫酸銨副產(chǎn)物的氣味、顏色均不能滿足農(nóng)用硫酸銨的要求，而且其中含有的有機(jī)雜質(zhì)對(duì)人體有害，通常無(wú)法直接使用，必須進(jìn)一步純化后才能使用，如背景技術(shù)中所述，而本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，硫酸銨副產(chǎn)物中的有機(jī)雜質(zhì)大多為小分子有機(jī)物，在充分燃燒時(shí)能夠釋放出大量的熱，而這些熱量恰好能夠使硫酸銨與氯化鉀反應(yīng)生成高純度的硫酸鉀，這一方面除盡了硫酸銨體系中的雜質(zhì)，另一方面利用了雜質(zhì)的熱能，取得了雙重的效果。
進(jìn)一步地，所述硫酸銨的含水率為5wt％～15wt％，優(yōu)選為8wt％～12wt％。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述副產(chǎn)物硫酸銨的含水率恰好適用于生產(chǎn)硫酸鉀，當(dāng)硫酸銨的含水率大于15wt％時(shí)，后續(xù)制備硫酸鉀時(shí)需要消耗較多較量用于除去水分，導(dǎo)致能耗較高；當(dāng)硫酸銨的含水率小于5wt％時(shí)，硫酸銨原料流動(dòng)性差，易結(jié)塊、團(tuán)聚，導(dǎo)致硫酸銨與氯化鉀混合不夠充分和均勻。
在本發(fā)明步驟1中，所述氯化鉀為現(xiàn)有技術(shù)中任意一種含量大于96wt％的氯化鉀。
在本發(fā)明步驟1中，所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比為氯化鉀的摩爾量:硫酸銨的摩爾量＝2:(0.9～1.2)，優(yōu)選為2:(1.0～1.1)，其中，氯化鉀的摩爾量以氯離子的摩爾量計(jì)，硫酸銨的摩爾量以硫酸根離子的摩爾量計(jì)。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比大于2:0.9時(shí)，硫酸鉀產(chǎn)品中會(huì)殘留大量過(guò)量的氯化鉀，導(dǎo)致氯含量過(guò)高無(wú)法達(dá)到化肥對(duì)氯元素含量的要求，對(duì)于施用鉀肥的農(nóng)作物通常要求化肥中氯元素的含量低于0.5wt％，當(dāng)所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比小于2:1.2時(shí)，過(guò)量的硫酸銨分解產(chǎn)生難以處理的含硫氧化物，造成環(huán)保問(wèn)題，因此，本發(fā)明選擇所述氯化鉀與所述硫酸銨的摩爾量之比為氯化鉀的摩爾量:硫酸銨的摩爾量＝2:(0.9～1.2)。
在本發(fā)明步驟1中，在硫酸銨與氯化鉀混合時(shí)，將氯化鉀加入硫酸銨中。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，副產(chǎn)物硫酸銨是漿狀，而氯化鉀是粉狀，因此將粉狀的氯化鉀加入漿狀的副產(chǎn)物硫酸銨中，便于兩種原料的充分混均。
在本發(fā)明步驟1中，硫酸銨與氯化鉀的混合方式為機(jī)械混合，優(yōu)選為攪拌，更優(yōu)選地，攪拌速率為10～200rpm，優(yōu)選為20～40rpm，攪拌停留時(shí)間為10～100min，優(yōu)選為30～60min。
在本發(fā)明中，當(dāng)硫酸銨與氯化鉀混合后，隨即取很少量樣品分析組成，達(dá)到預(yù)設(shè)配比即可確定已混合均勻，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述攪拌條件下，當(dāng)攪拌停留時(shí)間為10～100min時(shí)，即可充分混均。
在本發(fā)明步驟1中，混合時(shí)使用預(yù)混器1，優(yōu)選地，所述預(yù)混器1上開設(shè)有用于加入硫酸銨的第一預(yù)混進(jìn)料口11、用于加入氯化鉀的第二預(yù)混進(jìn)料口12和排出混合物料的預(yù)混出料口13。
步驟2，焙燒步驟1混合后的體系。
在本發(fā)明步驟2中，所述焙燒的溫度為300℃～500℃，優(yōu)選為350℃～450℃，如400℃。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)體系的溫度保持在300℃～500℃時(shí)，特別是溫度為350℃～450℃時(shí)，硫酸銨分解的速度適中，能夠與高溫的氯化鉀充分發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而生成氨氣和氯化氫氣體和硫酸鉀固體，其中，氨氣和氯化氫氣體逸出反應(yīng)體系，經(jīng)冷卻后生成固態(tài)的氯化銨，而生成的硫酸鉀則保留在反應(yīng)體系中，從而實(shí)現(xiàn)硫酸鉀與氯化銨的自然分離，因此，本發(fā)明在生產(chǎn)過(guò)程中在線分離硫酸鉀與氯化銨，無(wú)需額外的分離純化步驟，不僅減少了工藝步驟，而且硫酸鉀與氯化銨的分離效果好，制得硫酸鉀的純度高。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)焙燒溫度低于300℃時(shí)，生成的氯化銨以固態(tài)的形式存在，難以從反應(yīng)體系中除去，導(dǎo)致硫酸鉀中殘留了大量的氯化銨，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品中硫酸銨的含量很低，當(dāng)溫度高于500℃時(shí)，硫酸銨過(guò)度分解，產(chǎn)物中含有大量含硫氧化物，因此，本發(fā)明選擇焙燒溫度為300℃～500℃。
在本發(fā)明步驟2中，在焙燒時(shí)，向體系中不斷通入空氣，使反應(yīng)體系保持有氧狀態(tài)，從而使硫酸銨中的有機(jī)雜質(zhì)能夠在上述溫度下燃燒而被除去，同時(shí)，其燃燒所釋放出來(lái)的熱量被用于硫酸銨和氯化鉀的復(fù)分解，從而減少了對(duì)反應(yīng)體系熱量補(bǔ)給的需求。
此外，硫酸銨中的水分受熱蒸發(fā)，在逸出固體時(shí)對(duì)固體物質(zhì)也起到一定的攪拌混合的作用，增強(qiáng)了傳質(zhì)過(guò)程。
在本發(fā)明中，向體系中通入空氣的流速為2～30m3/h，優(yōu)選為5～10m3/h；通入的空氣的溫度為室溫，如20℃。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，向體系中按照上述方式通入空氣，高溫反應(yīng)器2中的氧氣充足，能夠使原料中的有機(jī)雜質(zhì)充分燃燒，釋放熱量，而且由于空氣引起的熱量損失小。
在本發(fā)明步驟2中，所述焙燒的時(shí)間為0.2～3h，優(yōu)選為0.5～1h。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)焙燒時(shí)間小于0.2h時(shí)，原料焙燒得不夠充分，產(chǎn)物中殘留大量未反應(yīng)的原料，當(dāng)焙燒時(shí)間達(dá)到3h時(shí)，原料已經(jīng)充分反應(yīng)，繼續(xù)延長(zhǎng)焙燒時(shí)間反而會(huì)造成能源的浪費(fèi)。
在本發(fā)明步驟2中，在攪拌的條件下焙燒反應(yīng)體系，從而使體系中的物料受熱充分均勻，進(jìn)而復(fù)分解反應(yīng)充分，優(yōu)選地，反應(yīng)體系中的物料被攪拌的同時(shí)被運(yùn)往出料口，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)。
在本發(fā)明中，焙燒時(shí)攪拌反應(yīng)體系的攪拌速率為10～200rpm，優(yōu)選為20～40rpm。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)攪拌速率大于200rpm時(shí)，原料尚未反應(yīng)充分就被運(yùn)送到出料口；而當(dāng)攪拌速率小于10rpm時(shí)，對(duì)物料攪拌的速率過(guò)小，易造成物料板結(jié)成塊，而塊狀物內(nèi)部的物料難以充分反應(yīng)，這兩種情況都會(huì)造成反應(yīng)不夠徹底充分，降低硫酸鉀的產(chǎn)率，因此，本發(fā)明選擇焙燒時(shí)攪拌反應(yīng)體系的攪拌速率為10～200rpm。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述焙燒是在高溫反應(yīng)器2中進(jìn)行的，優(yōu)選地，所述高溫反應(yīng)器包括筒身21和設(shè)置于筒身21內(nèi)部的攪拌裝置22，在筒身21底部開設(shè)有用于進(jìn)混合料的焙燒進(jìn)料口23和用于通入氣體的焙燒進(jìn)氣口26，在筒身21頂部開設(shè)有用于排出氣體的焙燒出氣口24，在筒身21上部的側(cè)壁上開設(shè)有用于排出固體物料的焙燒出料口25。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述高溫反應(yīng)器2內(nèi)部設(shè)置的攪拌裝置，在對(duì)反應(yīng)體系中的物料進(jìn)行攪拌的同時(shí)能夠?qū)⒁呀?jīng)進(jìn)行反應(yīng)的物料運(yùn)送至高溫反應(yīng)器2的焙燒出料口25。
在本發(fā)明一種更為優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述高溫反應(yīng)器的筒身21與水平方向具有預(yù)定的角度，即，筒身21傾斜，優(yōu)選地，所述預(yù)定的角度為5～40度，優(yōu)選為10～20度，從而強(qiáng)化傳質(zhì)，避免死角，保證反應(yīng)。
在本發(fā)明中，原料進(jìn)入高溫反應(yīng)器的方向?yàn)榈卓谶M(jìn)上口出，從而使得原料在高溫反應(yīng)器中強(qiáng)制攪拌，強(qiáng)化傳質(zhì)，避免死角。
在本發(fā)明中，在高溫反應(yīng)器2制得的硫酸鉀由焙燒出料口25進(jìn)入硫酸鉀冷卻器5，所述硫酸鉀冷卻器5上開設(shè)有冷卻器進(jìn)料口51、冷卻器出料口52、冷卻介質(zhì)入口53和冷卻介質(zhì)出口54，在所述冷卻器出料口52設(shè)置有包裝機(jī)，其中，冷卻器進(jìn)料口51與焙燒出料口25連通，高溫的硫酸鉀在冷卻后由冷卻器出料口52出料并被包裝機(jī)封裝。
步驟3，捕集步驟2中產(chǎn)生的氣體。
收集并冷卻步驟2生成的氣體，優(yōu)選地，冷卻的溫度為100～300℃，優(yōu)選為150～200℃。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，步驟2生成的氨氣和氯化氫氣體經(jīng)過(guò)冷卻，溫度降低至300℃以下時(shí)，氨氣與氯化氫氣體化合成氯化銨固體。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，從高溫反應(yīng)器中逸出的氨氣和氯化氫通入氣體捕集器3中，其中，氨氣和氯化氫在氣體捕集器3冷卻，并且化合成氯化銨固體，生成的氯化銨固體沉積在氣體捕集器3內(nèi)部，當(dāng)氯化銨的沉積量足夠大時(shí)，收集氯化銨固體，優(yōu)選地，將收集到的氯化銨固體封裝。
在本發(fā)明步驟3中，所用的氣體捕集器3包括捕集器進(jìn)氣口31、捕集器出氣口32和捕集器出料口33，其中，捕集器進(jìn)氣口31與焙燒出氣口24連通，使得高溫反應(yīng)器2逸出的氣體全部進(jìn)入氣體捕集器3。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氣體捕集器3上設(shè)置有用于冷卻捕集器內(nèi)氣體的硫酸鉀冷卻器5，優(yōu)選地，所述冷卻裝置設(shè)置于氣體捕集器3的頂端。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氣體捕集器3內(nèi)部的溫度為100℃～300℃，優(yōu)選為150℃～200℃。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣體捕集器3內(nèi)部的溫度低于100℃時(shí)，水會(huì)被冷凝下來(lái)；當(dāng)氣體捕集器3內(nèi)部的溫度高于300℃時(shí)，生成的氯化銨在氣體捕集器3中冷卻不夠充分，大部分仍以氣態(tài)形式存在，導(dǎo)致逸出氣體中氯化銨過(guò)多，因此，本發(fā)明選擇氣體捕集器3內(nèi)部的溫度為100℃～300℃。
優(yōu)選地，在步驟3后還包括：
步驟4，對(duì)捕集后的尾氣進(jìn)行無(wú)害化處理。
在本發(fā)明中，所述無(wú)害化處理包括水洗和焚燒。
在本發(fā)明中，隨著生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行，在氣體捕集器3中持續(xù)生成大量粒徑微小的氯化銨固體顆粒，因此，難免會(huì)有氯化銨固體小顆粒隨著尾氣一起排出氣體捕集器3，易造成環(huán)境污染，然而氯化銨極易溶解于水，而且，氯化銨在水中的溶解度極大，因此，本發(fā)明首先對(duì)尾氣進(jìn)行水洗，以除去尾氣中易溶于水的有害物質(zhì)，如氯化銨等。
在本發(fā)明中，所述水洗可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意一種氣體水洗的方法，如將氣體通入裝有洗滌液的吸收池，或者采用噴淋的方法進(jìn)行洗滌，由于氯化銨的溶解性極強(qiáng)，將氣體通入吸收池容易造成洗滌液倒灌，因此，本發(fā)明優(yōu)選使用噴淋的方法對(duì)尾氣進(jìn)行水洗。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述水洗是在水洗器4中進(jìn)行的，所述水洗器4包括設(shè)置于水洗器底部的水洗器進(jìn)氣口41、設(shè)置于水洗器頂端的水洗器出氣口42、水洗器進(jìn)液口43、水洗器出液口44、設(shè)置于水洗器4內(nèi)部頂端并且與水洗器進(jìn)液口連通的噴淋裝置45和設(shè)置于水洗器4外部的循環(huán)裝置46，用于洗滌尾氣的水通過(guò)水洗器進(jìn)液口43進(jìn)入噴淋裝置45水洗器4內(nèi)的吸收液在水洗器4內(nèi)部和循環(huán)裝置46之間循環(huán)，當(dāng)洗滌液飽和后更換洗滌液。
在本發(fā)明中，在對(duì)尾氣進(jìn)行水洗后，尾氣中還可能殘余有未充分燃燒的有機(jī)氣體，如一氧化碳等，因此，本發(fā)明選擇對(duì)尾氣進(jìn)行焚燒以除盡尾氣中的有害氣體，減少環(huán)境污染。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明所述方法在硫酸鉀制備系統(tǒng)進(jìn)行，所述硫酸鉀制備系統(tǒng)包括：預(yù)混器1、高溫反應(yīng)器2、氣體捕集器3、水洗器4、硫酸鉀冷卻器5和鼓風(fēng)機(jī)6。
在本發(fā)明中，所述預(yù)混器1上開設(shè)有第一預(yù)混進(jìn)料口11、第二預(yù)混進(jìn)料口12和預(yù)混出料口13，在所述預(yù)混器1內(nèi)部設(shè)置有攪拌器和擋板，其中，第一預(yù)混進(jìn)料口11用于工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨的進(jìn)料，所述第二預(yù)混進(jìn)料口12用于氯化鉀的進(jìn)料，所述預(yù)混出料口13用于混合完成的混合料的出料。
在本發(fā)明中，所述高溫反應(yīng)器2包括筒身21和設(shè)置于筒身21內(nèi)部的攪拌裝置22，在筒身21底部開設(shè)有用于進(jìn)混合料的焙燒進(jìn)料口23和用于進(jìn)入氣體的焙燒進(jìn)氣口26，在筒身21頂部開設(shè)有用于排出氣體的焙燒出氣口24，在筒身21上部的側(cè)壁上開設(shè)有用于排出固體物料的焙燒出料口25。
在本發(fā)明中，所述氣體捕集器3上開設(shè)有用于進(jìn)氣的捕集器進(jìn)氣口31、用于排出尾氣的捕集器出氣口32和用于排出固體物料的捕集器出料口33，在捕集器出料口33設(shè)置有包裝機(jī)，其中，氨氣和氯化氫氣體的混合氣由捕集器進(jìn)氣口31進(jìn)入氣體捕集器3，剩余的尾氣由捕集器出氣口32排出氣體捕集器3，收集得到的氯化銨固體由捕集器出料口33排出氣體捕集器3，并被包裝。
在本發(fā)明中，所述水洗器4包括設(shè)置于水洗器底部的水洗器進(jìn)氣口41、設(shè)置于水洗器頂部的水洗器出氣口42、水洗器進(jìn)液口43、水洗器出液口44、設(shè)置于水洗器4內(nèi)部頂端并且與水洗器進(jìn)液口連通的噴淋裝置45和設(shè)置于水洗器4外部的循環(huán)裝置46，用于洗滌尾氣的水通過(guò)水洗器進(jìn)液口43進(jìn)入噴淋裝置45水洗器4內(nèi)的吸收液在水洗器4內(nèi)部和循環(huán)裝置46之間循環(huán)，當(dāng)洗滌液飽和后更換洗滌液。
在本發(fā)明中，所述硫酸鉀冷卻器5上開設(shè)有冷卻器進(jìn)料口51、冷卻器出料口52、冷卻介質(zhì)入口53和冷卻介質(zhì)出口54，在冷卻器出料口52設(shè)置有包裝機(jī)，其中，冷卻器進(jìn)料口51與焙燒出料口25連通，高溫的硫酸鉀在冷卻后由冷卻器出料口52出料并被封裝。
在本發(fā)明中，所述鼓風(fēng)機(jī)6為現(xiàn)有技術(shù)中任意一種鼓風(fēng)機(jī)。
在本發(fā)明中，所述預(yù)混出料口13與高溫反應(yīng)器的焙燒進(jìn)料口23連通，高溫反應(yīng)器上的焙燒出氣口24與氣體捕集器的捕集器進(jìn)氣口31連通，捕集器出氣口32與水洗器的水洗器進(jìn)氣口41連通，形成原料-氣態(tài)產(chǎn)物通路；高溫反應(yīng)器的焙燒出料口25與硫酸鉀冷卻器的冷卻器進(jìn)料口51連通，形成原料-固態(tài)產(chǎn)物通路；硫酸鉀冷卻器的冷卻器進(jìn)氣口與鼓風(fēng)機(jī)6連通，硫酸鉀冷卻器的冷卻介質(zhì)出口54與高溫反應(yīng)器的焙燒進(jìn)氣口26連通，形成空氣通路。
在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨和氯化鉀分別從預(yù)混器1的第一預(yù)混進(jìn)料口11和第二預(yù)混進(jìn)料口12進(jìn)入預(yù)混器1內(nèi)，混合均勻后進(jìn)入高溫反應(yīng)器2中，同時(shí)，由鼓風(fēng)機(jī)6鼓入并經(jīng)過(guò)硫酸鉀冷卻器5的高溫空氣也進(jìn)入高溫反應(yīng)器2，為混合物料提供燃燒所用的氧氣，在高溫反應(yīng)器中反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物通過(guò)焙燒出料口25進(jìn)入硫酸鉀冷卻器5，被鼓風(fēng)機(jī)6鼓入的冷空氣冷卻后由包裝機(jī)封裝；在高溫反應(yīng)器中反應(yīng)得到的氣體產(chǎn)物隨著高溫空氣一同進(jìn)入氣體捕集器3，在氣體捕集器3中被冷卻，其中，氣態(tài)的氨氣與氯化氫氣體在氣體捕集器3中生成固態(tài)的氯化銨而被固定下來(lái)，通過(guò)捕集器出料口33另行收集，封裝，而氣體捕集器3中剩余的尾氣則通過(guò)捕集器出氣口32進(jìn)入水洗器4進(jìn)行洗滌，水洗后的尾氣在被焚燒后排放入大氣中。
根據(jù)本發(fā)明提供的利用工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨生產(chǎn)硫酸鉀的方法，具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明所使用的原料為含有有機(jī)雜質(zhì)的工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨，本發(fā)明提供的工藝不需要對(duì)所用的硫酸銨進(jìn)行凈化，而是直接與氯化鉀預(yù)混即可進(jìn)入反應(yīng)爐，省去了硫酸銨結(jié)晶、離心等純化工序；
(2)在硫酸銨與氯化鉀高溫焙燒階段，向反應(yīng)體系中通入空氣，既利用了硫酸銨中有機(jī)雜質(zhì)的熱值，又除去了硫酸銨中的雜質(zhì)，提高了產(chǎn)品的純度，從而省去產(chǎn)品精制工序；
(3)工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨中的水分和有機(jī)雜質(zhì)的逸出或燃燒反應(yīng)，強(qiáng)化了氯化銨生成反應(yīng)的傳質(zhì)過(guò)程，使得熱復(fù)分解反應(yīng)更加快速和徹底；
(4)本工藝的產(chǎn)品硫酸鉀和氯化銨價(jià)值高，變廢為寶，經(jīng)濟(jì)效果明顯；
(5)解決了工業(yè)副產(chǎn)物硫酸銨的環(huán)保問(wèn)題。
實(shí)施例
實(shí)施例1
2000kg硫酸銨(制備甲基丙烯酸甲酯的副產(chǎn)物，其中，含水率為10％，含有機(jī)雜質(zhì)0.8％)與2054kg氯化鉀(純度98.0％)攪拌混合，混合2.0h，投入高溫反應(yīng)器中，在400℃下，在60rpm(攪拌速度)下焙燒2.0h，同時(shí)，向高溫反應(yīng)器中通入20℃空氣，空氣的流量為6m3/h，焙燒后的固體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)硫酸鉀冷卻器冷卻后回收，焙燒后的氣體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)氣體捕集器固定，其中，硫酸鉀產(chǎn)品以鉀元素的重量進(jìn)行計(jì)，鉀的回收率為98.5％，制得硫酸鉀的純度為98.7％，滿足農(nóng)用需求；氯化銨產(chǎn)品以氮元素的重量計(jì)，銨的回收率為98％，氯化銨的純度為98.0％，以目前的市場(chǎng)價(jià)值計(jì)算，相比于硫酸銨和氯化鉀的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，硫酸鉀和氯化銨的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值增加約10％，減少污染物排放約200kg。
在本實(shí)施例中，制得產(chǎn)物中硫酸根的含量為54.4％，鉀元素的含量為44.3％，銨根離子的含量為0.27％，氯元素的含量為0.53％，即，制得的產(chǎn)物中硫酸鉀的含量為98.7％。
實(shí)施例2
2000kg硫酸銨(制備甲基丙烯酸甲酯的副產(chǎn)物，其中，含水率為12％，含有機(jī)雜質(zhì)1.2％)與1999kg氯化鉀(純度98.0％)攪拌混合，混合1.5h，投入高溫反應(yīng)器中，在420℃下，在40rpm(攪拌速度)下焙燒3.0h，同時(shí)，向高溫反應(yīng)器中通入20℃空氣，空氣的流量為10m3/h，焙燒后的固體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)硫酸鉀冷卻器冷卻后回收，焙燒后的氣體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)氣體捕集器固定，其中，硫酸鉀產(chǎn)品以鉀元素的重量進(jìn)行計(jì)，鉀的回收率為98.8％，制得硫酸鉀的純度為98.5％，滿足農(nóng)用需求；氯化銨產(chǎn)品以氮元素的重量計(jì)，銨的回收率為97.8％，氯化銨的純度為98.4％，以目前的市場(chǎng)價(jià)值計(jì)算，相比于硫酸銨和氯化鉀的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，硫酸鉀和氯化銨的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值增加約10％，減少污染物排放約240kg。
在本實(shí)施例中，制得產(chǎn)物中硫酸根的含量為54.29％，鉀元素的含量為44.21％，銨根離子的含量為0.34％，氯元素的含量為0.66％，即，制得的產(chǎn)物中硫酸鉀的含量為98.5％。
實(shí)施例3
2000kg硫酸銨(制備甲基丙烯酸甲酯的副產(chǎn)物，其中，含水率為5％，含有機(jī)雜質(zhì)0.5％)與2176kg氯化鉀(純度98.0％)攪拌混合，混合1.5h，投入高溫反應(yīng)器中，在300℃下，在60rpm(攪拌速度)下焙燒2.5h，同時(shí)，向高溫反應(yīng)器中通入20℃空氣，空氣的流量為2m3/h，焙燒后的固體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)硫酸鉀冷卻器冷卻后回收，焙燒后的氣體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)氣體捕集器固定，其中，硫酸鉀產(chǎn)品以鉀元素的重量進(jìn)行計(jì)，鉀的回收率為98.9％，制得硫酸鉀的純度為98.0％，滿足農(nóng)用需求；氯化銨產(chǎn)品以氮元素的重量計(jì)，銨的回收率為95.8％，氯化銨的純度為98.2％，以目前的市場(chǎng)價(jià)值計(jì)算，相比于硫酸銨和氯化鉀的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，硫酸鉀和氯化銨的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值增加約10％，減少污染物排放約100kg。
在本實(shí)施例中，制得產(chǎn)物中硫酸根的含量為54.02％，鉀元素的含量為43.98％，銨根離子的含量為0.44％，氯元素的含量為0.86％，即，制得的產(chǎn)物中硫酸鉀的含量為98.0％。
實(shí)施例4
2000kg硫酸銨(制備甲基丙烯酸甲酯的副產(chǎn)物，其中，含水率為15％，含有機(jī)雜質(zhì)3.0％)與1888kg氯化鉀(純度98.0％)攪拌混合，混合1.5h，投入高溫反應(yīng)器中，在500℃下，在200rpm(攪拌速度)下焙燒0.2h，同時(shí)，向高溫反應(yīng)器中通入20℃空氣，空氣的流量為30m3/h，焙燒后的固體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)硫酸鉀冷卻器冷卻后回收，焙燒后的氣體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)氣體捕集器固定，其中，硫酸鉀產(chǎn)品以鉀元素的重量進(jìn)行計(jì)，鉀的回收率為98.3％，制得硫酸鉀的純度為98.0％，滿足農(nóng)用需求；氯化銨產(chǎn)品以氮元素的重量計(jì)，銨的回收率為97.2％，氯化銨的純度為98.4％，以目前的市場(chǎng)價(jià)值計(jì)算，相比于硫酸銨和氯化鉀的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，硫酸鉀和氯化銨的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值增加約10％，減少污染物排放約300kg。
在本實(shí)施例中，制得產(chǎn)物中硫酸根的含量為54.02％，鉀元素的含量為43.98％，銨根離子的含量為0.57％，氯元素的含量為1.13％，即，制得的產(chǎn)物中硫酸鉀的含量為98.0％。
實(shí)施例5
2000kg硫酸銨(制備甲基丙烯酸甲酯的副產(chǎn)物，其中，含水率為8％，含有機(jī)雜質(zhì)1.5％)與2084kg氯化鉀(純度98.0％)攪拌混合，混合1.5h，投入高溫反應(yīng)器中，在450℃下，在100rpm(攪拌速度)下焙燒2.5h，同時(shí)，向高溫反應(yīng)器中通入20℃空氣，空氣的流量為20m3/h，焙燒后的固體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)硫酸鉀冷卻器冷卻后回收，焙燒后的氣體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)氣體捕集器固定，其中，硫酸鉀產(chǎn)品以鉀元素的重量進(jìn)行計(jì)，鉀的回收率為99.2％，制得硫酸鉀的純度為98.9％，滿足農(nóng)用需求；氯化銨產(chǎn)品以氮元素的重量計(jì)，銨的回收率為97.9％，氯化銨的純度為98.2％，以目前的市場(chǎng)價(jià)值計(jì)算，相比于硫酸銨和氯化鉀的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，硫酸鉀和氯化銨的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值增加約10％，減少污染物排放約160kg。
在本實(shí)施例中，制得產(chǎn)物中硫酸根的含量為54.51％，鉀元素的含量為44.39％，銨根離子的含量為0.24％，氯元素的含量為0.46％，即，制得的產(chǎn)物中硫酸鉀的含量為98.9％。
以上結(jié)合具體實(shí)施方式和范例性實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，不過(guò)這些說(shuō)明并不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價(jià)替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。