硫酸鉀生產(chǎn)工藝的比較和選擇

1、硫酸鉀生產(chǎn)工藝的比擬和選擇隨著我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的開展，忌氯作物如煙草、柑桔、西瓜和茶葉等 種值量逐年上升，無氯鉀肥顯得越來越重要，需求量隨之不斷提高硫酸 鉀一直被認(rèn)為是生產(chǎn)無氯鉀肥的最好原料，尤為突出的是硫酸鉀不僅含 鉀，同時也是一種硫肥，這對缺硫地區(qū)更為重要。據(jù)對我國南方10省市 土壤分析，缺硫耕地面積在600萬公頃左右，約占耕地總面積的25%； 與此同時，我國又是世界忌氯作物最大種植國之一，全國西瓜種植面積 近1333萬公頃，需硫酸鉀20萬t/a。然而我國又是貧鉀國，還未發(fā)現(xiàn)可直接生產(chǎn)硫酸鉀的礦源。歷年來 我國所需的硫酸鉀幾乎全部從國外進(jìn)口，每年進(jìn)口量在5O80萬t左右， 預(yù)計本世紀(jì)末國內(nèi)年需

2、求量達(dá)100萬t。因此，加速開展我國硫酸鉀生產(chǎn) 技術(shù)已勢在必行。1.國內(nèi)外生產(chǎn)消費狀況目前，世界硫酸鉀總生產(chǎn)能力為420萬t/a，消費量為300萬t/a， 占世界K2O總消費量的6%。硫酸鉀生產(chǎn)方法有兩種：一種是從礦石或鹵 鹽中提取，另一種由KCl轉(zhuǎn)化。其中13%取自鹽湖和鹵水.50%來自礦 石，37%由KC l轉(zhuǎn)化。世界硫酸鉀總生產(chǎn)能力的一半集中在西歐，其它 還有美國、南朝鮮、臺灣、前蘇聯(lián)和日本等，全球硫酸鉀貿(mào)易量已超出 200萬t/a。我國是硫酸鉀消費大國，年需求量在6080萬t，是世界上 消費量上升最快的國家。1992年9月化工部召開了“硫酸鉀技術(shù)交流會， 目的在于探討我國建立硫酸鉀裝置

3、的可行性。此后，云南磷肥廠引進(jìn)日 本技術(shù)建立了我國首套硫酸鉀生產(chǎn)裝置，隨后我國又自行開發(fā)了由KCI 轉(zhuǎn)化為硫酸鉀的技術(shù)?，F(xiàn)國內(nèi)已有硫酸鉀裝置約20套，總生產(chǎn)能力在10 12萬t,離實際需求量相差甚遠(yuǎn)。國內(nèi)硫酸鉀市場仍以進(jìn)口為主。國內(nèi)市 場，氯化鉀到岸價120美元/ t，市場價9001000元/ t，硫酸鉀到岸價 240美元/t，市場價20002200元/t，硫酸鉀價格是氯化鉀的兩倍。由 于國家煙草局等部門對硫酸鉀仍實行局部補(bǔ)貼，有的地區(qū)硫酸鉀價格在 17001900元/to但隨著市場經(jīng)濟(jì)的改革及白行調(diào)整，預(yù)測硫酸鉀價格 維持在2200元/t，并呈繼續(xù)上升趨勢。2 .生產(chǎn)工藝方法的比擬及選擇世界

4、上由氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀生產(chǎn)工藝見表1，這些工藝除石膏法外 國內(nèi)都有裝置。表1硫酸鉀生產(chǎn)工藝2.1從原料來源比擬曼海姆法和硫銨法原料最普遍，硫酸市場貨源充足，且很多廠家本 身就有硫酸裝置。硫銨法可以采用農(nóng)用級或工業(yè)級硫銨，貨源較充足， 也可以采用鋼鐵廠、有機(jī)化工廠或制藥廠等副產(chǎn)硫銨因此擬建廠家選擇 硫銨法，原料來源是十分廣寬的。假設(shè)利用有機(jī)化工廠或制藥廠副產(chǎn)硫 銨母液作原料，不僅大大降低產(chǎn)品本錢，而且消除了環(huán)境污染，變廢為寶，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。假設(shè)采用芒硝法或硫酸鎂法，擬建廠必須擁有或靠近芒硝礦場、鹽 湖或鹽場苦鹵資源。因為芒硝和苦鹵加工本錢在500600元/t,假設(shè)需 長途運輸是不

5、經(jīng)濟(jì)的，且芒硝和苦鹵資源也有限石膏法可以采用副產(chǎn)磷 石膏作原料，本錢低廉。但無論采用復(fù)鹽法還是加壓氨解法，技術(shù)和設(shè) 備要求高，操作難，到目前為止還未能工業(yè)化。締置法需要的原科有硫 酸、液氨、締合劑等多種，所用的締合劑價格高（23萬元/t），貨源緊， 不能完全回收，且有一定毒性。從投資、本錢情況比擬國內(nèi)宜采用的工藝方法的投資等綜合比擬見表2。從本錢上看，硫酸鎂法和芒硝法本錢最低，但建廠有條件限制。硫 銨法適中，但投資費用最低（只占曼海姆法的13%，芒硝法的20%，締置 法的60%），資金回收周期短。締置法和曼海姆法本錢最高，投資最高， 回收期長。從產(chǎn)品質(zhì)量看，雖然硫銨法指標(biāo)略差一些，但作為無氯復(fù)

6、臺 肥的農(nóng)用硫酸鉀已完全符合要求了。擬建廠者假設(shè)采用曼海姆法需要大 量資金投人，否那么不宜選擇此法。從技術(shù)、設(shè)備和操作情況比擬曼海姆法技術(shù)先進(jìn)、成熟，國外大多數(shù)裝置采用此法，但此法操作 溫度高（爐溫700C以上），操作難度大，設(shè)備材質(zhì)要求高，所用的耐火 材料需全部進(jìn)口，爐體砌成難度大，能耗高，爐體維修困難。硫銨法工 藝流程簡單，可靠性高，連續(xù)性好，操作溫度低6070C），能耗低，采 用先進(jìn)的循環(huán)連續(xù)反響工藝，是較適宜的工藝之一。芒硝法和硫酸鎂法 操作溫度較低，產(chǎn)品質(zhì)量較高，但為了提高鉀回收率和轉(zhuǎn)化率，工藝過 程中屢次進(jìn)展蒸發(fā)、結(jié)晶、別離等步驟，流程長且復(fù)雜，能耗較高，操 作較繁，從工藝、技術(shù)先

7、進(jìn)性來看沒有突出之處。締置法鉀轉(zhuǎn)化率較高， 反響條件溫和是較先進(jìn)的工藝之一，但由于采用萃取反萃取步驟，流程 較復(fù)雜，技術(shù)條件尚不十分成熟。從副產(chǎn)物比擬曼海姆法和芒硝法副產(chǎn)鹽酸和氯化鈉是市場滯銷產(chǎn)品，生產(chǎn)經(jīng)常因 副產(chǎn)物滿庫難以平衡而停產(chǎn)。硫銨法副產(chǎn)氯化銨，其本身是一種普通氮 肥，是市場緊銷的普通復(fù)合肥的重要原料。綜上所述，對一般廠家來說，硫銨法是適合國內(nèi)的最正確方法。國 內(nèi)正在運行的裝置約60%是采用硫銨法生產(chǎn)的。國內(nèi)擁有硫銨法生產(chǎn)技術(shù)的有上?；ぱ芯吭?、南化（集團(tuán)）公司研究 院、湖南化肥工業(yè)公司、河北工學(xué)院等單位，還有多家生產(chǎn)廠家正在自 行開發(fā)。各開發(fā)的硫銨法也有些差異，如上海院采用不循環(huán)，一

8、步制取;南化院和湖南化肥公司采用循環(huán)法；河北工學(xué)院工藝所采用的相圖數(shù)據(jù) 是最準(zhǔn)確的，由于數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，配料循環(huán)量準(zhǔn)確，生產(chǎn)穩(wěn)定。北京萬t/a 裝置即采用此技術(shù)。經(jīng)多套裝置運行總結(jié)，硫銨法也存在許多問題，如傳熱效率不好，結(jié)晶效果不佳，產(chǎn)品組成波動較大，生產(chǎn)不穩(wěn)定，設(shè)備 腐蝕較嚴(yán)重等等。3硫銨法生產(chǎn)工藝簡述以硫酸鉉和氯化鉀為原料，水相轉(zhuǎn)化制取硫酸鉀和氯化鉉，反響如下：2 (m+1)KC1+(m+1)(NH)SO/ m K SO *(NH XSO + 2mNHC1- KC1 42424、4244其工藝流程見圖1。K C 1 (N H t)zSO -硫酸鉀成品 氯化氨副產(chǎn)物圖l硫鉉法工藝流程3.1原料規(guī)格氯化鉀KO%57%氯化鉀KO%57%青海產(chǎn)K O%60%進(jìn)口硫酸鉉N%硫酸鉉N%N20%或副產(chǎn)硫鉉母液產(chǎn)品規(guī)格3.3消耗定額4完畢語硫銨復(fù)分解法生產(chǎn)硫酸鉀因其工藝適合國內(nèi)生產(chǎn)，迄今，該工藝已 有多套裝置在運行，各項工藝指標(biāo)均達(dá)設(shè)計要求。其優(yōu)點是：a工藝技術(shù)較先進(jìn)，操作方便，原料消耗指標(biāo)低，能耗低，投資省， 產(chǎn)品本錢低，利潤高。b主副產(chǎn)品均為肥料，工藝過程中無廢氣、廢渣、廢水排放。c可利用副產(chǎn)的硫銨母液為原料，