硫酸钾生产工艺的比较和选择

1、硫酸钾生产工艺的比拟和选择随着我国农业经济的开展，忌氯作物如烟草、柑桔、西瓜和茶叶等 种值量逐年上升，无氯钾肥显得越来越重要，需求量随之不断提高硫酸 钾一直被认为是生产无氯钾肥的最好原料，尤为突出的是硫酸钾不仅含 钾，同时也是一种硫肥，这对缺硫地区更为重要。据对我国南方10省市 土壤分析，缺硫耕地面积在600万公顷左右，约占耕地总面积的25%； 与此同时，我国又是世界忌氯作物最大种植国之一，全国西瓜种植面积 近1333万公顷，需硫酸钾20万t/a。然而我国又是贫钾国，还未发现可直接生产硫酸钾的矿源。历年来 我国所需的硫酸钾几乎全部从国外进口，每年进口量在5O80万t左右， 预计本世纪末国内年需

2、求量达100万t。因此，加速开展我国硫酸钾生产 技术已势在必行。1.国内外生产消费状况目前，世界硫酸钾总生产能力为420万t/a，消费量为300万t/a， 占世界K2O总消费量的6%。硫酸钾生产方法有两种：一种是从矿石或卤 盐中提取，另一种由KCl转化。其中13%取自盐湖和卤水.50%来自矿 石，37%由KC l转化。世界硫酸钾总生产能力的一半集中在西欧，其它 还有美国、南朝鲜、台湾、前苏联和日本等，全球硫酸钾贸易量已超出 200万t/a。我国是硫酸钾消费大国，年需求量在6080万t，是世界上 消费量上升最快的国家。1992年9月化工部召开了“硫酸钾技术交流会， 目的在于探讨我国建立硫酸钾装置

3、的可行性。此后，云南磷肥厂引进日 本技术建立了我国首套硫酸钾生产装置，随后我国又自行开发了由KCI 转化为硫酸钾的技术。现国内已有硫酸钾装置约20套，总生产能力在10 12万t,离实际需求量相差甚远。国内硫酸钾市场仍以进口为主。国内市 场，氯化钾到岸价120美元/ t，市场价9001000元/ t，硫酸钾到岸价 240美元/t，市场价20002200元/t，硫酸钾价格是氯化钾的两倍。由 于国家烟草局等部门对硫酸钾仍实行局部补贴，有的地区硫酸钾价格在 17001900元/to但随着市场经济的改革及白行调整，预测硫酸钾价格 维持在2200元/t，并呈继续上升趋势。2 .生产工艺方法的比拟及选择世界

4、上由氯化钾转化为硫酸钾生产工艺见表1，这些工艺除石膏法外 国内都有装置。表1硫酸钾生产工艺2.1从原料来源比拟曼海姆法和硫铵法原料最普遍，硫酸市场货源充足，且很多厂家本 身就有硫酸装置。硫铵法可以采用农用级或工业级硫铵，货源较充足， 也可以采用钢铁厂、有机化工厂或制药厂等副产硫铵因此拟建厂家选择 硫铵法，原料来源是十分广宽的。假设利用有机化工厂或制药厂副产硫 铵母液作原料，不仅大大降低产品本钱，而且消除了环境污染，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益。假设采用芒硝法或硫酸镁法，拟建厂必须拥有或靠近芒硝矿场、盐 湖或盐场苦卤资源。因为芒硝和苦卤加工本钱在500600元/t,假设需 长途运输是不

5、经济的，且芒硝和苦卤资源也有限石膏法可以采用副产磷 石膏作原料，本钱低廉。但无论采用复盐法还是加压氨解法，技术和设 备要求高，操作难，到目前为止还未能工业化。缔置法需要的原科有硫 酸、液氨、缔合剂等多种，所用的缔合剂价格高（23万元/t），货源紧， 不能完全回收，且有一定毒性。从投资、本钱情况比拟国内宜采用的工艺方法的投资等综合比拟见表2。从本钱上看，硫酸镁法和芒硝法本钱最低，但建厂有条件限制。硫 铵法适中，但投资费用最低（只占曼海姆法的13%，芒硝法的20%，缔置 法的60%），资金回收周期短。缔置法和曼海姆法本钱最高，投资最高， 回收期长。从产品质量看，虽然硫铵法指标略差一些，但作为无氯复

6、台 肥的农用硫酸钾已完全符合要求了。拟建厂者假设采用曼海姆法需要大 量资金投人，否那么不宜选择此法。从技术、设备和操作情况比拟曼海姆法技术先进、成熟，国外大多数装置采用此法，但此法操作 温度高（炉温700C以上），操作难度大，设备材质要求高，所用的耐火 材料需全部进口，炉体砌成难度大，能耗高，炉体维修困难。硫铵法工 艺流程简单，可靠性高，连续性好，操作温度低6070C），能耗低，采 用先进的循环连续反响工艺，是较适宜的工艺之一。芒硝法和硫酸镁法 操作温度较低，产品质量较高，但为了提高钾回收率和转化率，工艺过 程中屡次进展蒸发、结晶、别离等步骤，流程长且复杂，能耗较高，操 作较繁，从工艺、技术先

7、进性来看没有突出之处。缔置法钾转化率较高， 反响条件温和是较先进的工艺之一，但由于采用萃取反萃取步骤，流程 较复杂，技术条件尚不十分成熟。从副产物比拟曼海姆法和芒硝法副产盐酸和氯化钠是市场滞销产品，生产经常因 副产物满库难以平衡而停产。硫铵法副产氯化铵，其本身是一种普通氮 肥，是市场紧销的普通复合肥的重要原料。综上所述，对一般厂家来说，硫铵法是适合国内的最正确方法。国 内正在运行的装置约60%是采用硫铵法生产的。国内拥有硫铵法生产技术的有上海化工研究院、南化（集团）公司研究 院、湖南化肥工业公司、河北工学院等单位，还有多家生产厂家正在自 行开发。各开发的硫铵法也有些差异，如上海院采用不循环，一

8、步制取;南化院和湖南化肥公司采用循环法；河北工学院工艺所采用的相图数据 是最准确的，由于数据准确，配料循环量准确，生产稳定。北京万t/a 装置即采用此技术。经多套装置运行总结，硫铵法也存在许多问题，如传热效率不好，结晶效果不佳，产品组成波动较大，生产不稳定，设备 腐蚀较严重等等。3硫铵法生产工艺简述以硫酸铉和氯化钾为原料，水相转化制取硫酸钾和氯化铉，反响如下：2 (m+1)KC1+(m+1)(NH)SO/ m K SO *(NH XSO + 2mNHC1- KC1 42424、4244其工艺流程见图1。K C 1 (N H t)zSO -硫酸钾成品 氯化氨副产物图l硫铉法工艺流程3.1原料规格氯化钾KO%57%氯化钾KO%57%青海产K O%60%进口硫酸铉N%硫酸铉N%N20%或副产硫铉母液产品规格3.3消耗定额4完毕语硫铵复分解法生产硫酸钾因其工艺适合国内生产，迄今，该工艺已 有多套装置在运行，各项工艺指标均达设计要求。其优点是：a工艺技术较先进，操作方便，原料消耗指标低，能耗低，投资省， 产品本钱低，利润高。b主副产品均为肥料，工艺过程中无废气、废渣、废水排放。c可利用副产的硫铵母液为原料，