浅谈曼海姆法硫酸钾生产工艺与质量控制

浅谈曼海姆法硫酸钾生产工艺与质量控制

摘要：文章介绍了曼海姆法生产硫酸钾的基本原理、工艺流程、生产装置及产品的质量控制。

关键词：硫酸钾；曼海姆法；质量

钾肥有氯化钾、硝酸钾、硫酸钾和硫酸钾镁，其中氯化钾占90%以上。但有些作物不能施用氯化钾，其中的氯离子会在土壤中聚集，使土壤的盐指数增高，使作物中毒。硫酸钾是一种优质无氯的钾肥，适合烟草、葡萄、甜菜、茶树、马铃薯、亚麻及各种果树等忌氯作物的种植；它也是优质氮、磷、钾三元复合肥料的主要原料，供应钾元素。至于加工型硫酸钾的生产，目前有曼海姆法、结晶法、缔置法、溶剂法等，占主导地位的是曼海姆法。

1 曼海姆法生产硫酸钾

1.1 曼海姆法生产方法概述和工艺流程

曼海姆法工艺流程图如图1所示：

1.2 曼海姆法生产装置

曼海姆法生产装置包括曼海姆炉、反应炉系统附属设备、盐酸制备及氯化氢回收与循环水系统。

曼海姆法的核心装置是曼海姆炉。产品的纯度、转化率高低、生产能力和操作难易都与曼海姆炉有关。曼海姆炉主要由燃烧室（上部）、反应室（中部）、烟道室（下部）组成，并配有加料及机械搅拌推料装置。

燃烧室：处于反应室顶部，入口为空气进口、喷油口。重油储存中间槽，入炉油在伴有空气的条件下燃烧，燃烧室维持800～900 ℃以供给反应室之热量。燃烧气经烟道进入烟道室，空气由送风机经复热器与烟道气换热后送到燃烧室。

烟道室：处于反应室底部，高温烟道气自燃烧室出来，由烟道及烟道气管道送至继续提供反应室所需热量以保证其正常运作及热量的充分利用。

反应室：处于燃烧室与烟道室之间，下部为反应床，顶部为高温圆穹形黑矽砖。反应床上部配有旋转耙齿，转数约为1～1.5 r/min，作用为物料搅拌、混合、粉碎、成品转移和维持料床高度。主轴顶部依上而下分别装有硫酸及氯化钾分布器。硫酸钾成品出料口分布两侧与推料机相连。反应室另设氯化氢气体出口，经管道与碳精冷却器相连。反应炉顶部上部分别设有氯化钾与硫酸加料计量装置，以维持生产过程中控制合理的投料比，保证产品品质，低消耗及延长反应床耙齿之使用寿命。反应室正常作业时维持微负压。

炉子的直径决定生产能力，通常曼海姆法生产能力以反应炉日生产能力为衡量标准。由于技术和材料的限制，目前世界上最大的曼海炉直径为6 m。有些国家想通过增加炉子直径来扩大日产量，但是迄今为止，还没有报道过直径大于6 m的曼海炉。

1.3 盐酸制备过程

2 产品质量控制

2.1 硫酸钾质量控制

农业用硫酸钾于2006年由青上集团编写了国家标准GB 20406-2006《农业用硫酸钾》，标准规定了农业用硫酸钾的质量要求。见表1：

曼海姆法生产的硫酸钾为粉末状，质量要求按粉末结晶状指标执行。在炉子工作正常及原料达到质量要求时，生产的优等品和一等品能达到95%以上，合格品为100%。达不到一等品或以上要求的5%，也只是氧化钾含量和氯离子稍稍达不到一等品标准，一般都是与标准值差0.2%左右，游离酸都能达到标准的一等品或以上要求。对于达不到标准一等品或以上要求的产品，可以在中间产品（加石粉前的产品）游离酸和氯离子检测数据好的情况下，将产品慢慢添加到刮板机上返工，返工后的产品质量达到一等品或以上的比率有99%；再一次返工，此比率能达到100%。因为是高温生产，生产出来的硫酸钾温度超过100 ℃，水分几乎没有，水分可以免检。

2.2 盐酸的质量控制及外观发黄的原因

3 结语

曼海姆法生产硫酸钾历史长、工艺成熟可靠，钾回收率高，产品质量稳定，该法提供的硫酸钾占50%以上，海外加工型硫酸钾也以曼海姆法为主。曼海姆法的代表企业是青上集团和米高集团，两公司年生产力有60万t左右。其副产盐酸加以综合利用，也能产生很好的经济效益。选择硫酸钾工艺时，要充分考虑周边的资源状况，利用易得的原料进行加工，减少运输环节，能大大地降低成本，提高效益。

参考文献：

[1] 王建军.曼海姆法生产硫酸钾[J].化学工程师，2003，（3）.