[發明專利]一種磷石膏制備硫酸鉀、碳酸鈣及氯化銨的方法與系統裝置

在審

• 申請號: 202010515202.5
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111592014A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 周仕飛
• 申請（專利權）人: 周仕飛
• 主分類號: C01D5/08
• 分類號: C01D5/08;C01C1/16;C01F11/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種磷石膏制備硫酸鉀、碳酸鈣及氯化銨的方法，其特征在于：本方法的工藝流程采用以下步驟：

(1)磷石膏與質量濃度20～25％的氨水進行氨化反應，將硫酸鈣溶解在氨中，然后通入CO₂氣體進行反應，得到碳酸鈣沉淀和質量濃度30～35％的硫酸銨溶液，在此過程中磷石膏含有的雜質進入碳酸鈣中，反應溫度為25～35℃；

(2)步驟(1)過濾后的硫酸銨溶液加入工業氯化鉀和循環回來的氯化鉀進行復分解反應，借助高濃度的硫酸銨的鹽析作用，硫酸鉀從溶液中結晶出來，經過離心分離后得到硫酸鉀產品，反應后的溶液為氯化鉀與氯化銨的混合溶液；

(3)步驟(2)得到的氯化鉀與氯化銨混合溶液加入步驟(1)得到的碳酸鈣進行混合，通入蒸汽進行高溫分解，分解溫度150～170℃，氣相得到氨、CO₂與水蒸氣的混合物，經過反應器頂部的精餾段濃縮后得到質量濃度15-20％的氨水和CO₂氣體，蒸氨后的溶液為氯化鉀與氯化鈣的混合液體，溫度達到120～140℃，進行保溫過濾，過濾后的溶液冷卻至50～65℃進行高溫結晶，得到的氯化鉀晶體循環回到步驟(2)；

(4)步驟(3)得到的氨水和CO₂與步驟(3)中得到的氯化鈣溶液進行碳酸化反應，得到碳酸鈣沉淀，經過過濾，干燥后得到輕質碳酸鈣產品，得到的氯化銨溶液經蒸發結晶后得到氯化銨產品。

2.如權利要求1所述的磷石膏制備硫酸鉀、碳酸鈣及氯化銨的方法，其特征在于：硫酸銨制備以磷石膏與氨水及合成氨副產CO₂為原料在25～35℃下反應；

優選地，步驟(1)中磷石膏中CaSO₄·2H₂O質量百分含量為42～48％，例如42％，44％，46％，48％。

優選地，步驟(1)中氨水質量濃度為20～25％，更優選：20％，21％，22％，23％，24％，25％。

優選地，步驟(1)中CO₂體積分數為80～95％，更優選，80％，85％，90％，95％。

優選地，步驟(1)中氨水中NH₃∶磷石膏中SO₄摩爾比為1.04～1.1∶1，更優選，1.04∶1，1.06∶1，1.08∶1，1.1∶1；

優選地，步驟(1)磷石膏與氨水混合攪拌時間為15-20min，更優選15min，18min，20min。

優選地，步驟(1)和步驟(4)碳酸化反應時間為30-50min，更優選30min，40min，50min。

3.如權利要求1所述的磷石膏制備硫酸鉀、碳酸鈣及氯化銨的方法，其特征在于：硫酸鉀制備槽中所用氯化鉀原料滿足：K₂O質量百分含量≥55％，此外還包括蒸氨反應后的結晶產物KCl。

4.如權利要求1所述的磷石膏制備硫酸鉀、碳酸鈣及氯化銨的方法，其特征在于：蒸氨反應以蒸汽作為加熱熱源，實現氯化銨的分解，后續的氨與水蒸汽的混合氣體依靠蒸氨反應器上部設置的精餾段進行提濃，得到合格的氨水的同時，CO₂析出，被壓縮后去碳酸化。

優選地，蒸氨反應溫度為150～170℃，更優選150℃，155℃，160℃，165℃，170℃。

優選地，蒸氨后得到氨水質量濃度為15～20％，更優選15％，16％，17％，18％，19％，20％。

5.如權利要求1所述的一種磷石膏制備硫酸鉀、碳酸鈣及氯化銨的方法，其特征在于：蒸氨后溶液為氯化鉀與氯化鈣的混合液體，溫度達到120～140℃，進行保溫過濾，通過過濾，將溶液中硅、鐵等雜質分離，得到氯化鉀與氯化鈣的溶液冷卻后進行高溫結晶，氯化鉀從氯化鈣中結晶出來；

優選地，氯化鉀與氯化鈣混合溶液冷卻至50～65℃，更優選50℃，55℃，60℃，65℃。