[發明專利]一種制備硫酸鉀的裝置及方法

有效

• 申請號: 201510460864.6
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN105177619B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 張旭;韓效釗;汪小堯;柳先超;馬朋飛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C25B1/14
• 分類號: C25B1/14;C25B9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及無氯鉀肥生產技術領域，尤其涉及一種制備硫酸鉀的裝置及方法。

背景技術

硫酸鉀是一種無氯鉀肥，不僅含有較高含量的K₂O，還含有18％的硫元素，同時硫酸鉀鹽指數低，對土壤的鹽度影響比較小，另外，硫酸鉀還具備一些獨特的優勢：不結塊、不吸潮、便于運輸等。因此，硫酸鉀是缺鉀忌氯的農作物(如煙草、茶葉、柑橘等)補充鉀元素的優良鉀源。

根據原料來源，制備硫酸鉀的方法包括三大類：1.由天然硫酸鉀礦石或固體鉀礦石制取；2.從硫酸鹽型海、鹽湖和地下鹵水提取；3.用含硫酸根物質與氯化鉀反應制取硫酸鉀—轉化法。其中使用轉化法制備的硫酸鉀占總產量的75％，相比其它兩類方法，該方法工藝簡單、產量與質量相對穩定，因此，是世界上應用最廣泛的方法。根據生產工藝不同，轉化法主要分為：

曼哈姆法工藝成熟，使用該方法生產的產量占世界產量的50％以上。主要反應式為：

2KCl+H₂SO₄＝K₂SO₄+2HCl↑

曼哈姆法在高溫(600-700℃)強酸的條件下進行的，因此該法存在設備腐蝕嚴重、能耗高、投資費用高和副產鹽酸難以銷售等問題

溶劑萃取法是在曼海姆法的基礎上，向體系中加入有機溶劑，使得反應在溫和的條件下進行。中國專利1059132A介紹了一種向反應體系中加入烷基叔胺制備硫酸鉀的方法。溶劑萃取法工藝流程復雜、需要萃取劑的反萃過程、操作技術要求高、設備腐蝕嚴重等。

復分解法是利用可溶性硫酸鹽與氯化鉀進行復分解反應制備硫酸鉀，關鍵在于充分利用相圖數據選擇最佳轉化點及結晶點。比如現有技術公開一種用飽和(NH₄)₂SO₄溶液加入粉碎后的固體KCl制備硫酸鉀的復分解方法(王建朝，高念澤，硫酸銨轉化法生產硫酸鉀的應用研究，無機鹽工業.1998，30(2)：31-32.)。復分解法反應溫度低、工藝簡單，但其主要問題在于母液周轉處理量大且具有腐蝕性，對設備傷害大等。

雖然現有技術能夠制備得到質量較好的硫酸鉀產品，但是制備的過程或多或少會存在能耗高、投資費用高、對設備腐蝕嚴重、存在污染、工藝流程復雜等問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種制備硫酸鉀的裝置及方法，采用本發明提供的裝置及方法制備硫酸鉀，工藝流程簡單、投資費用低、能耗低、對設備腐蝕小、污染小。

本發明提供了一種制備硫酸鉀的裝置，包括：

膜堆、陰電極、陽電極、第一電解液進樣裝置、第二電解液進樣裝置、第一鹽溶液進樣裝置、第二鹽溶液進樣裝置、第三鹽溶液生成裝置、第四鹽溶液生成裝置、電源；

所述陰電極與所述電源的負極相連；

所述陽電極與所述電源的正極相連；

所述陰電極和所述陽電極分別設置于所述膜堆的兩邊；

所述膜堆內部形成陰極室、陽極室、第一鹽室、第二鹽室、第三鹽室和第四鹽室六個隔室；

所述第一電解液進樣裝置的出口與所述陰極室進料口相連，所述第一電解液進樣裝置的進口與所述陰極室出料口相連；

所述第二電解液進樣裝置的出口與所述陽極室進料口相連，所述第二電解液進樣裝置的進口與所述陽極室出料口相連；

所述第一鹽溶液進樣裝置的出口與所述第一鹽室進口相連，所述第一鹽溶液進樣裝置的進口與所述第一鹽室出口相連；

所述第二鹽溶液進樣裝置的出口與所述第二鹽室進口相連，所述第二鹽溶液進樣裝置的進口與所述第二鹽室出口相連；

所述第三鹽溶液生成裝置的出口與所述第三鹽室進口相連，所述第三鹽溶液生成裝置的進口與所述第三鹽室出口相連；

所述第四鹽溶液生成裝置的出口與所述第四鹽室進口相連，所述第四鹽溶液生成裝置的進口與所述第四鹽室出口相連。

優選的，所述膜堆包括：陰離子交換膜、隔網和陽離子交換膜；所述隔網位于陰離子交換膜和陽離子交換膜之間。

優選的，還包括夾緊裝置，所述夾緊裝置用于固定所述陰電極、陽電極和膜堆。

優選的，所述膜堆內部第一鹽室和第三鹽室相鄰，第三鹽室和第二鹽室相鄰，第二鹽室和第四鹽室相鄰。

本發明提供了一種制備硫酸鉀的方法，采用上述權利要求中任意一項所述的裝置制備硫酸鉀，包括以下步驟：

將強電解質溶液通過第一電解液進樣裝置輸送到膜堆陰極室中；