農(nóng)用硝酸鉀生產(chǎn)技術(shù)

1、農(nóng)用硝酸鉀生產(chǎn)技術(shù)硝銨產(chǎn)品轉(zhuǎn)換（生產(chǎn)硝酸鉀）技術(shù)（復(fù)分解法）一、性質(zhì)（一）、生產(chǎn)原料的性質(zhì)1、氯化鉀（KCD的性質(zhì)分之式：KCL分之量：74.55 ,理論含鉀量：63.17%,農(nóng)用氯化鉀含鉀量：60.00 。易溶于水，50在水中溶解度為29；輕微吸潮，不容易結(jié)塊；主要用作鉀肥，是鉀肥中用量最大、最廣、最悠久的品種；也是生產(chǎn)硫酸鉀、硝酸鉀的原料。2、硝鏤（NHNO）的性質(zhì)分之式：NHNO,分子量：80.04,是無色結(jié)晶；含氮量：35.00 %;硝銨易溶于水、易結(jié)塊；在常溫下是穩(wěn)定的，當在200-270 時發(fā)生分解，分 解 式 ： NH4NO3=N2O+2H2O； 溫 度 高 于400 時 迅 速

2、 分 解 ， 分 解 式 ：NH4NO3=N2+1/2O+2H2O。（二）、生產(chǎn)產(chǎn)品的性質(zhì)1、硝酸鉀（KNO）的性質(zhì)硝酸鉀是一種重要的無機化工產(chǎn)品和無氯氮、鉀二元高品質(zhì)化肥，屬二級氧化劑，為無色透明斜方或三方品系晶體或白色粉末，比重2.109（ 16），熔點337- 339，在400時分解放出氧氣生成亞硝酸鉀，繼續(xù)加熱則生成氧化鉀。硝酸鉀與易燃物，有機物接觸碰撞時引起燃燒爆炸，并放出有毒的刺激性氣體，與碳或硫一起加熱時，能發(fā)出強光并激烈燃燒，分子式KNO,分子量101.11 ,易溶的水、稀乙醇、甘油，但不溶于無水乙醇和乙醚，在空氣中不易潮解。2、氯化鏤（NHCL）的性質(zhì)氯化鏤為本工藝的副產(chǎn)品，

3、分之式：NHCL,分子量：53.50,含N:24%， K20： 3%-4%，是一種氮、鉀復(fù)合肥，主要用于農(nóng)肥以及多元，配復(fù)混肥的制作及加工。二、 硝酸鉀應(yīng)用1 、硝酸鉀在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用農(nóng)用硝酸鉀肥主要用于忌氯經(jīng)濟作物，如煙草、茶葉、瓜果、蔬菜、花卉、甘蔗、咖啡作物等，也可以用于受惡劣氣候影響的作物，使其能夠迅速吸收養(yǎng)分，恢復(fù)生長，硝酸鉀還常用于季節(jié)性作物和冬季作物，特別適用于鹽堿地區(qū)農(nóng)作物施肥，可顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。硝酸鉀作為農(nóng)用化肥施用，具有以下諸多優(yōu)勢：（ 1 ） 硝酸鉀是高品質(zhì)氮（ N） 鉀 （ K2O） 二元復(fù)合肥，其含N： 13.50-14.20% ，K2O： 44.5-45.2

4、0% ，總有價元素可達60%左右，全部為營養(yǎng)元素，不含其它有害雜質(zhì)，對任何農(nóng)作物都可使用，具有廣泛適應(yīng)性。（ 2）硝酸鉀所含的氮元素為硝基氮，硝基氮能促進鉀及其他陽離子的吸收，硝基氮在任何溫度下均可向作物迅速提供養(yǎng)分，故其適用于冬季 作物（3）由于硝酸鉀不含其它無效化學(xué)成分和鹽類，和Cl-, SO2-, Na+等離子，因此特別適合于對氯離子（Cl -）敏感的作物，同時不會在土壤中因鹽類的積聚而導(dǎo)致土壤鹽漬化板結(jié)或因鹽類在農(nóng)作物根部積聚所引起的作物病變。（ 4）硝酸鉀具有易溶解性和無氫釋放的特點，在無需增加土地酸性條件下，其有效成分可被植物迅速吸收，即使在干燥的土壤中，其肥效亦不會受到任何影響。

5、（ 5）硝酸鉀適用各種施肥方式，由于本品沒有揮發(fā)性，故可直接施用于土地表層，而不需復(fù)蓋，這對生長期作物極為有利。由于其高溶解性特點，本品可以作為理想的液肥使用，其與氮、磷在配合后可用于滴灌、渠灌及葉面噴施，不僅適用于現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)作業(yè)而且可減少用量，降低成本。2、硝酸鉀在工業(yè)上的應(yīng)用工業(yè)級硝酸鉀與農(nóng)用硝酸鉀性能完全一致，其唯一不同表現(xiàn)在純度上，目前我國尚無農(nóng)用硝酸鉀標準，參照美國標準其含KNO量96%而工業(yè)級硝酸鉀要求含 KNO量99.7% （優(yōu)級），99.4% （一級）99% （合格）。工業(yè)硝酸鉀主要用作工業(yè)原料，應(yīng)用于火藥、焰火、導(dǎo)火索、火柴、金屬焊接助劑，氨催化劑，在醫(yī)藥上用作利尿、發(fā)汗劑

6、、清涼劑及生產(chǎn)青霉素鉀鹽，利福平等藥物，還用于玻璃制品，光學(xué)玻璃，陶瓷，計算機和彩電玻殼等行業(yè)。在食品和機械行業(yè)也有一定應(yīng)用。三、市場分析1 、世界硝酸鉀市場需求及預(yù)測硝酸鉀的生產(chǎn)主要集中在以色列、智利、美國等國家，產(chǎn)量約100萬噸，消費也集中在美國、日本、西歐等經(jīng)濟發(fā)達的國家和地區(qū)。例如美國用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中硝酸鉀占世界硝酸鉀總消費量的80%左右。由于發(fā)展中國家如中國、巴西等對硝酸鉀的需求增長較快,預(yù)計在今后的幾年內(nèi)，世界農(nóng)業(yè)硝酸鉀消費量將會以7%8%的年均速度遞增，世界農(nóng)用硝酸鉀的市場前景較好。2、硝酸鉀產(chǎn)品進出口情況由于對硝酸鉀的肥效認同較晚，且其價格偏高，所以我國在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用硝酸鉀作為肥料

7、是近幾年才發(fā)展的。我國施用的農(nóng)用硝酸鉀，多數(shù)依賴進口。3、國內(nèi)硝酸鉀市場需求預(yù)測我國農(nóng)業(yè)級硝酸鉀主要靠進口，1997 年農(nóng)業(yè)級硝酸鉀的消費量約為5萬噸，我國工業(yè)級硝酸鉀消費量在沒有新的市場開發(fā)之前，基本維持在2萬噸/ 年左右。我國農(nóng)用硝酸鉀大都在煙草種植上施用。我國煙草種植面積約為1500萬畝，煙草產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的50%左右，煙草行業(yè)是國家的利稅大戶，每年出口創(chuàng)匯1 億美元，近來，煙草出口量雖然不斷增加，但由于中國煙草的色度、香氣等品質(zhì)較差，與國外相比有較大差距，所以賣不出價格。而影響煙草質(zhì)量的主要原因是含氯偏高，含鉀偏少。而硝酸鉀就能滿足這 樣的要求。若按每畝煙草耕地需無氯鉀肥 60kg

8、 （巴西種植煙草每畝耕地最 低施肥量為60kg無氯鉀肥）計，則全國1500萬畝煙草種植面積共需無氯 鉀肥90萬噸/年。如果按硝酸鉀占無氯鉀肥四分之一計算，則全國每年僅煙草就需要硝酸鉀25.5萬噸，以全國每年需無氯鉀肥180萬噸計，則需要 硝酸鉀45萬噸。目前僅有幾個直屬煙草公司自辦的采用復(fù)分解工藝的硝 酸鉀工廠在生產(chǎn)農(nóng)業(yè)級的硝酸鉀。但這些廠規(guī)模較小生產(chǎn)能力不夠穩(wěn)定。我國的硝酸鉀工業(yè)不能滿足農(nóng)業(yè)的需求。因此，依賴進口的局面還要維持。但這只能是權(quán)宜之計。所以必須發(fā)展民族自己的硝酸鉀工業(yè)來滿足農(nóng)業(yè)的 需求。近年來，我國化肥工業(yè)發(fā)展較快，但不平衡，其中鉀肥工業(yè)的發(fā)展遠 遠不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。造

9、成氮、磷、鉀施肥比例嚴重失調(diào)。致 使部分地區(qū)農(nóng)作物缺鉀而影響產(chǎn)量。為此，我國每年必須從國外大量進口 鉀肥，尤其是無氯鉀肥。硝酸鉀是較硫酸鉀品質(zhì)更高的無氯鉀肥，目前， 國內(nèi)硝酸鉀生產(chǎn)廠家及生產(chǎn)產(chǎn)量有限，遠遠不能滿足國內(nèi)需求，必須大量 從國外進口。據(jù)有關(guān)資料預(yù)測，今后，我國每年無氯鉀肥需求量在100萬噸以上。副產(chǎn)品氯化鉀鏤的銷售狀況也較好。本項目建設(shè)符合國家產(chǎn)業(yè)政 策，它的建成將填補我國大型硝酸鉀規(guī)?；柿系目瞻?。根據(jù)市場預(yù)測和 生產(chǎn)發(fā)展的需要，今后一段時期發(fā)展我國的鉀肥，是化肥工業(yè)重要方向之 一，市場前景良好。四、硝酸鉀生產(chǎn)工藝綜述1、硝酸鉀生產(chǎn)工藝表方法、名稱原料產(chǎn)品特點硝酸轉(zhuǎn)化法硝酸KCLK

10、NO3鹽酸1、設(shè)備腐蝕嚴重2、投資大3、生產(chǎn)成本低萃取法硝酸KCLKNO3鹽酸1、有機溶劑消耗大2、生產(chǎn)成本高離子交換法硝鏤KCLKNO3氯化鏤1、蒸發(fā)能耗高2、產(chǎn)品質(zhì)量好硝鈉轉(zhuǎn)換法硝酸鈉KCLKNO3氯化鈉1、原料價格高2、產(chǎn)品質(zhì)量較差硝鏤轉(zhuǎn)換法硝鏤KCLKNO3氯化鏤1、原料易得2、產(chǎn)品質(zhì)量一般2、國外工藝生產(chǎn)技術(shù)概況(1)、美國西南鉀堿技術(shù)氯化鉀和硝酸在高溫下生成硝酸鉀和氯化亞硝酰及氯氣，硝酸鉀一硝酸溶液在酸蒸儲塔里濃縮，使硝酸濃度應(yīng)所生成的氯化亞硝酰及氯氣，在150 c下用硝酸(>80衿 氧化成氯和二氧化氮，經(jīng)分儲分離，液氯作生品， NO用空氣氧化成65%勺HNO,返回處理氯化鉀

11、。特點：鉀堿工藝由于需要使用權(quán)用濃硝酸，反應(yīng)過程中有氯化亞硝酸 及王水產(chǎn)生，工藝操作條件苛刻，操作環(huán)境惡劣，為防止腐蝕，需用高級 防腐材料，因此設(shè)備投資費用及設(shè)備維護費用高，該工藝僅在美國建了二 套，在國際市場上缺乏競爭力，難以在發(fā)展中國家推廣。流程中產(chǎn)生的氯化亞硝酰、氯、以及鹽酸和硝酸的混合物，都具有強烈的腐蝕性，因此，該工程操作條件苛刻，設(shè)備需用鈦、康耐爾合金、銀等材料制作，投資費用高。（ 2） 、以色列低溫萃取技術(shù)（即IMI 流程）利用異戊醇除去氯化鉀和硝酸反應(yīng)生產(chǎn)成的HCl,再從溶液結(jié)晶析出硝酸鉀，反應(yīng)在低溫進行，可以防止氯化亞硝酰的生成，該法可制得含N：13%， K2O： 45%的硝

12、酸鉀，并副產(chǎn)濃度為22%的鹽酸。設(shè)備大部分用硬質(zhì)聚乙烯制作，低溫傳熱設(shè)備用鈦材，高溫傳熱設(shè)備用石墨制作。特點 : IMI 工藝是具有競爭力的硝酸鉀生產(chǎn)工藝，但該工藝由于用異戊醇做萃取劑，增強了硝酸鉀工廠爆炸的危險，且異戊醇依賴進口。最主要的是 IMI 工藝副產(chǎn)濃度很低的鹽酸（18 22%） ，不能作為商品出售，需同步建設(shè) IMI 工藝的稀鹽酸為原料的磷酸生產(chǎn)裝置，否則， 該工藝無法進行正常生產(chǎn)。（3）、美國AST和Jacobs公司聯(lián)合交換技術(shù)（ISEP法）把KCl和HNO*口入到ESEP回轉(zhuǎn)離子交換接觸器內(nèi)， 在壓力0.3MPa常溫的條件下可連續(xù)制得濃度為24 30%的硝酸鉀溶液和濃度為11

13、12%的鹽酸，硝酸鉀溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心分離可得純度很高的KNO產(chǎn)品，而稀鹽酸須經(jīng)濃縮方可得濃度為31%的商品鹽酸。特點 : 該離子交換工藝法僅需中等濃度的硝酸，產(chǎn)品質(zhì)量好。但該工藝經(jīng)離子交換所得的硝酸鉀與鹽酸濃度都很低（硝酸鉀：24 30%，鹽酸：11 12衿需經(jīng)蒸發(fā)濃縮方可得到最終產(chǎn)品。采用低壓0.3MPa和常溫操作，操作條件溫和，工藝設(shè)備大都采用石墨、玻璃鋼襯里設(shè)備，投資較上述兩種工藝為低。該工藝投資大，運行費用高。國內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)擬用該工藝建硝酸鉀裝置，但最終都未能付諸實施。(4)、智利SQha司轉(zhuǎn)化法技術(shù)SQM公司轉(zhuǎn)化法系采用硝酸鈉與氯化鉀進行復(fù)分解反應(yīng)生產(chǎn)硝酸鉀的工藝， 該法目前

14、主要在智利采用，因智利是世界上最大的天然硝石生產(chǎn)國，硝酸石中含大量的 NaNQ該工藝用NaNO與KCl反應(yīng)，生產(chǎn)的副產(chǎn)品NaCl 首先結(jié)晶析出。分離 NaCl后的母液再冷卻，又析出 KNO結(jié)晶。特點 : 該法操作條件溫和，不存在困擾其它三種工藝的副產(chǎn)品的利用和貯運問題，產(chǎn)品質(zhì)量也滿足要求。設(shè)備大部分用鋼襯里及不銹鋼材料制造，投資小，工藝流程簡單。其工藝簡單易行，但對沒有天然硝石資源的國家，采用價格較貴的硝酸鈉做原料生產(chǎn)農(nóng)用硝酸鉀，最終副產(chǎn)品得到氯 化鈉，經(jīng)濟上難以過關(guān)。3、國內(nèi)工藝技術(shù)概況(1) 、離子交換法(復(fù)分解)離子交換硝鏤轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)原理：利用KCL和NH4NO3昆合，經(jīng)過離子交換機在離

15、心力在作用下生產(chǎn)離子交換，KNO產(chǎn)品吸附在離子交換柱上，在用水清洗下產(chǎn)品，蒸發(fā)濃縮后方得成品KNO3交換后的母液加部份NH4NO3蒸發(fā)濃縮后得副產(chǎn)品 NH4CL蒸發(fā)是在兩道工藝的情況下才能完 成。特點 ：消耗指標高(5.55t/t ) ，產(chǎn)量低，流程長而復(fù)雜，其反應(yīng)在樹脂媒介中進行，兩種原料均需事先溶解，耗用大量的蒸汽，加料用泵打入，吸及解吸分步進行，反應(yīng)時間較長，操作周期需17 19 小時，反應(yīng)設(shè)備（交換柱）龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時需進行兩次蒸發(fā)，蒸發(fā)量大，約占產(chǎn)品的 4/5 ，能耗很大，線液濃度低，蒸發(fā)時間長。另外離子交換劑價格較貴，洗脫過程中由于 NH+穿透，須加入適量的 KOHt NH+,

16、增加了成本。工藝過程中有廢液產(chǎn)出，增加環(huán)保投資。（ 2） 、硝銨轉(zhuǎn)化法（復(fù)分解）硝鏤轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)原理： 利用KCL原料和NHCL母液加熱水反應(yīng)，經(jīng)過 真空冷卻結(jié)晶生成 KNO,經(jīng)過分離機分離，得KNO產(chǎn)品；KNOe液加NHNO 混合，經(jīng)過蒸發(fā)去除一部分水，蒸發(fā)濃縮的溶液在冷卻結(jié)晶，經(jīng)過分離機分離，得NHCL產(chǎn)品；母液在用于配料，整過程為閉路循環(huán)，在不同的溫度下生產(chǎn)出倆種不同的產(chǎn)品 KNO口 NHCL特點： 以硝銨為原料與氯化鉀反應(yīng)生產(chǎn)硝酸鉀的工藝技術(shù)，原料來源易解決，副產(chǎn)品氯化鉀銨為一種優(yōu)良的氮肥（含少量鉀），可以充分利用，從而降低了生產(chǎn)成本。蒸汽耗量低（2.8-3.2t/t） ，工藝流程短，易

17、于操作，既可生產(chǎn)工業(yè)級硝酸鉀又可生產(chǎn)農(nóng)用硝酸鉀，靈活性高。生產(chǎn)系統(tǒng)為閉路循環(huán)，無廢液排放，有利于環(huán)境保護。五、生產(chǎn)工藝概述1、原理利用KCL原料和NHCL母液加熱水反應(yīng)，經(jīng)過真空冷卻結(jié)晶生成 KNO, 經(jīng)過分離機分離，得 KNO產(chǎn)品；KNO母液加NHNO混合，經(jīng)過蒸發(fā)去出一 部分水，蒸發(fā)濃縮的溶液在冷卻結(jié)晶，經(jīng)過分離機分離，得NHCL產(chǎn)品；母液在用于配料，整過程為閉路循環(huán)，在不同的溫度下生產(chǎn)出倆種不同的產(chǎn)品KNO和NHCL2、化學(xué)反應(yīng)方程式KCL+NHIG=KNONHCL3、工藝流程簡圖硝酸鉀生產(chǎn)工藝流程簡圖（NH4NO3 KCL復(fù)分解反應(yīng)）（NaNO3 KCL復(fù)分解反應(yīng)）六、操作法1、工藝操

18、作規(guī)程2、分析操作規(guī)程3、操作人員培訓(xùn)教材七、硝酸鉀工藝流程圖1、2萬噸/年工藝流程（CAD2002圖）2、5萬噸/年工藝流程（CAD2002圖）3、10萬噸/年工藝流程（CAD2002圖）八、理論在實際生產(chǎn)中遇到的問題1、設(shè)備選型2、設(shè)備腐蝕3、設(shè)備尺寸4、泵的選型5、工藝控制6、工藝平衡7、配管8、成本與消耗消耗定額和成本（1噸硝酸鉀+0.55噸氯化俊）廳P項目名稱單位單耗(t/t )單價（元/t ）單位成本 （元/噸）1硝酸俊溶液（98%NhNO）0.8911801050.202氯化鉀（60%KO）0.761050798.003編織袋（50kg包裝計）條31262.004蒸汽(1.2MPa)t/t3.249.5158.405電(3 相,380V)kw.h/t1100.38642.46其它（參考）：6人工工資元/t16.317福利費元/t2.288制造費