年产2万吨硫酸钾工艺比较简述

年产2万吨硫酸钾工艺比较简述

杨众喜2009---金昌

硫酸钾氯离子平衡示意图：

氯化钾（95%），1.7万吨（含氯0.768万吨）

成品硫酸钾（含氯1.5%）2.0万吨

2万吨/年硫酸钾需纯度为95%的氯化钾1.7万吨（其中氯0.768万吨），2.0万吨成品硫酸钾（硫酸钾中氯离子平均含量1.5%）含氯0.03万吨。2.4万吨盐酸含氯0.735万吨。

排污（0.40t /d）

5.2

蒸汽(4.8t/d)

单位：吨/天项目水平衡图

排放

我国硫酸钾生产企业情况统计（单位：吨/年,K2O计）

世界上硫酸钾的生产主要有两种原料路线，一是从含硫酸钾的矿或盐卤中直接提取硫酸钾；二是用氯化钾经化学转化法生产硫酸钾。由于天然硫酸盐型钾矿资源缺乏，其发展受到制约。据统计，世界硫酸钾总生产能力的一半以上是用氯化钾转化而生产的。

由于我国没有天然硫酸钾资源，我国硫酸钾主要靠氯化钾与硫酸（或硫酸盐）转化法生产。我国在氯化钾转化生产硫酸钾方面做了大量的工作，并相继研究开发出了芒硝法、混合盐法、硫酸铵法、缔置法及液相沉淀法等多种硫酸钾生产工艺。同时，还引进了近50套世界上公认技术先进、成熟的曼海姆硫酸钾生产装置。下面对我国目前已采用的氯化钾转化法生产硫酸钾工艺的生产、技术状况进行具体分析：

曼海姆工艺：该法在国内已有50多家企业约150万吨/年生产能力，个别厂在近几年内还有进一步的扩产计划。

芒硝法：目前我国工业化芒硝法硫酸钾生产装置仅有运城南风化工集团公司一家，年生产能力为15万吨，最大单套能力为10万吨/年，其中5万吨/年装置1996年底建成投产，目前该装置运行状况良好，属国内芒硝法硫酸钾较为成功的一例。芒硝法硫酸钾的工艺特点是常温、常压操作，设备腐蚀小。但由于钾钠离子较近似，彻底分离困难，原料消耗较高，单位投资大，另外副产品氯化钠附加价值低，如没有芒硝资源等优势，经济上较难过关。

液相沉淀法：该工艺是将生产钛白粉等工艺副产的硫酸亚铁与碳铵、氯化钾反应，联产高纯氧化铁并副产氯化铵。该工艺投资较大，但副产品附加价值高，如没有市场问题，该工艺经济效益较好。

混合盐法：该法是天津海水淡化研究所开发的技术,是利用海水提盐后副产的混合盐作为原料与氯化钾反应生产硫酸钾。该工艺只能在沿海等地区建设，且由于混合盐资源有限，而比较分散,该法的发展也受到一定的限制。

硫酸铵法：即用硫酸铵和氯化钾反应生产硫酸钾副产氯化铵。此法在国内已有生产装置，其中最具代表性的是北京平谷新平化工厂，年生产能力为15000t。该法工艺流程简单，投资较小，但受硫酸铵资源及价格的限制，只有小规模生产。

缔置法：该法是在缔置剂的作用下将氯化钾、硫酸与氨反应，生产硫酸钾并副产氯化铵。有两个厂曾利用该技术进行2万吨/年扩大试验，但由于技术条

件不成熟，最后均以改变原料路线而告终。该工艺目前尚无成熟的工业化生产装置。

离子交换法：该法是美国先进分离技术公司最近开发研制的硫酸钾生产技术，即利用硫酸或硫酸钠为原料与氯化钾通过离子交换树脂来制取硫酸钾，该技术尚处于中试阶段，直接工业化生产还有一定风险。

根据对有关生产、科研单位的实际调查,现将世界常见的几种硫酸钾生产工艺的技术经济指标比较如下:

表4-1：几种常见转化法硫酸钾生产工艺主要消耗指标及投资比较表：

从消耗指标及投资比较可以看出：曼海姆工艺具有原料消耗较低，电耗低，技术成熟可靠、工艺流程简单、投资省等优点。其缺点是操作温度高，关键设备反应炉需采用耐腐、耐高温材料，副产盐酸不易处理。但目前国内已经解决了反应炉所采用的耐腐、耐高温材料，且副产盐酸对新疆地区来说是市场紧俏产品，并可直接作拟建项目的原料，副产盐酸成为了本产品方案的优势。

从我国资源优势及技术成熟情况来分析，曼海姆法是我国硫酸钾工业发展中具有竞争力的工艺路线。

如年产2万吨硫酸钾比较；

主要原材料需要量及供应方式

工艺流程简图如下：

氯化钾

硫酸

建设项目污染物排放状况

项目概况

设计主体工程为2万吨/年硫酸钾、2.4万吨/年盐酸生产装置，以及配套的公用工程、辅助设施。

项目主要生产装置的能力及工艺技术方案详见下表。

主要装置能力和工艺技术一览表

装置环保状况

装置采用先进的曼海姆工艺，环境友好，对环境无“三废”污染。装置中煤

，经尾气吸收处理后燃烧后的烟气可实现达标排空；盐酸废气含微量HC1和SO

2

达标排空。装置无工业废水，厂区设置有废水池，当设备和地面清洗时，酸性废水放入废水池，经处理后达标排放。

装置中硫酸钾粗料筛分、粉碎产生的微量粉尘，经布袋过滤达标后放空。废水、废气、废渣的组成及排放量

该工艺无废水、废渣排出，只有煅烧炉燃烧废气和吸收塔尾气，主要成份是二氧化碳和微量氯化氢。三废治理措施

煅烧炉燃烧废气经水吸收、吸收塔尾气经环保塔进一步吸收后尾气均可实现达标排放。环境保护设施费用

环境保护设施投资估算表

另说明：

1、煤气发生炉无破碎和脱硫装置，炉体上仅有二级除尘，煤气也无水洗装置。

2、现暂无法作煤气发生炉的硫平衡图，

3、除尘风机风量约4000—8000m3 /h，风机型号4-72NO4.5A。

4、盐酸吸收用风机2台（一推一拉）风量约50m3/min。

5、硫酸吸收加水仅在原始清洗罐体时用。

6、制酸区围堰、罐区围堰的面积分别为140m2、80m2。

7、废水排放点在制酸区和罐区，排放量均约为1m3/d。

8、打疤风机风量约6000 m3 /h。

一、曼海姆工艺，环境友好，对环境无“三废”污染。装置中煤燃烧后的烟气可实现达标排空；盐酸废气含微量HC1，经尾气吸收处理后达标排空。装置无工业废水，厂区设置有废水池，当设备和地面清洗时，酸性废水放入罐区废水池，经中和处理后达标排放。只有设备发生泄漏和地面冲洗时，才会产生废水，废水主要污染物Cl-和PH值，H+通过在废水池加入碳酸钙或片碱中和至6-9后达标排放。新川化工有限公司拟建废水处理站规模100m3/h，接纳水量约4000m3，该废水站位于本项目北面，距本装置约250米。酸性废水在废水池中和处理后经废水管网进入废水处理站，本项目排放废水产生废水量极少，并在PVC废水管网设计中考虑了本项目的废水，汇入废水处理站是可靠和可行的。

二、工艺先进性

世界上硫酸钾的生产主要有两种原料路线，一是从含硫酸钾的矿或盐卤中直接提取硫酸钾；二是用氯化钾经化学转化法生产硫酸钾。由于天然硫酸盐型钾矿资源缺乏，其发展受到制约。据统计，世界硫酸钾总生产能力的一半以上是用氯化钾转化而生产的。

由于我国没有天然硫酸钾资源，我国硫酸钾主要靠氯化钾与硫酸（或硫酸盐）转化法生产。我国在氯化钾转化生产硫酸钾方面做了大量的工作，并相继研究开发出了芒硝法、混合盐法、硫酸铵法、缔置法及液相沉淀法等多种硫酸钾生产工艺。同时，还引进了近50套世界上公认技术先进、成熟的曼海姆硫酸钾生产装置。下面对我国目前已采用的氯化钾转化法生产硫酸钾工艺的生产、技术状况进行具体分析：

曼海姆工艺：该法在国内已有50多家企业约150万吨/年生产能力，个别厂在近几年内还有进一步的扩产计划。

芒硝法：目前我国工业化芒硝法硫酸钾生产装置仅有运城南风化工集团公司一家，年生产能力为15万吨，最大单套能力为10万吨/年，其中5万吨/年装置1996年底建成投产，目前该装置运行状况良好，属国内芒硝法硫酸钾较为成功的一例。芒硝法硫酸钾的工艺特点是常温、常压操作，设备腐蚀小。但由于钾钠离子较近似，彻底分离困难，原料消耗较高，单位投资大，另外副产品氯化钠附加价值低，如没有芒硝资源等优势，经济上较难过关。

液相沉淀法：该工艺是将生产钛白粉等工艺副产的硫酸亚铁与碳铵、氯化钾反应，联产高纯氧化铁并副产氯化铵。该工艺投资较大，但副产品附加价值高，如没有市场问题，该工艺经济效益较好。

混合盐法：该法是天津海水淡化研究所开发的技术,是利用海水提盐后副产的混合盐作为原料与氯化钾反应生产硫酸钾。该工艺只能在沿海等地区建设，且由于混合盐资源有限，而比较分散,该法的发展也受到一定的限制。