年产万吨硫酸钾工艺比较简述

年产2万吨硫酸钾工艺比较简述

硫酸钾氯离子平衡示意图:

氯化钾（95%）,1.7万吨（含氯0.768万吨）

批.酸2.4力岫（31.5%）»

成品硫酸钾（含氯1.5%）2.0万吨

271吨/年硫酸钾需纯度为95%日勺氯化钾1.7万吨（其中氯0.768万吨），2.0万吨成品硫酸钾

（硫酸钾中氯离子平均含量1.5%）含氯0.03万吨。2.4万吨盐酸含氟0.735万吨。

排污(0.401/d)

5.2

煤气发生炉用水蒸汽(4.8t/d)

蒸发14.4

34.420

循环冷却水

循环冷却水120m3/h

9750.4

产品盐酸（31%）

新鲜水_________>

22

地坪冲洗水

55

生活用水

单位：吨/天项目水平衡图

排放

我国硫企业名称生产工艺装置能力

酸钾生

产企业

状况记

录

（单位:

吨/

年，K20

计）

序号

1天津青上化工有限企业曼海姆法10000

2齐化集团有限企业曼海姆法30000

3辽宁盘锦永兴化工有限企业曼海姆法10000

4聊城富苑化工有限企业曼海姆法30000

5山东聊城鲁丰钾肥有限企业曼海姆法30000

6山东莒南县达尔特化肥有限企业曼海姆法30000

7苏州精细化工集团企业曼海姆法50000

8无锡震宇化工有限企业曼海姆法20230

9开封开化（集团）有限企业曼海姆法20230

10青上化工（上海）企业曼海姆法20230

11湖北香青化肥有限企业曼海姆法10000

12青上化工（广州）有限企业曼海姆法20230

13青上化工（厦门）有限企业曼海姆法20230

14柳州化学工业集团有限企业曼海姆法10000

15四川川化集团企业曼海姆法20230

16云南磷肥厂曼海姆法9000

17贵州青上化工有限企业曼海姆法10000

18四川米高集团曼海姆法30000

19山东海化集团有限企业混合盐法11500

20南风化工集团股份企业芒硝法75000

21青海中信国安盐湖直接提取15000

22新疆罗布泊钾盐盐湖直接提取50000

其他*319500

合计8500C0

世界上硫酸钾的生产重要有两种原料路线，一是从含硫酸钾日勺矿或盐卤中

直接提取硫酸钾；二是用氯化钾经化学转化法生产硫酸钾。由于天然硫酸盐型钾

矿资源缺乏，其发展受到制约。据记录，世界硫酸钾总生产能力的二分之一以上

是用氯化钾转化而生产日勺。

由于我国没有天然硫酸钾资源，我国硫酸钾重要靠氯化钾与硫酸（或疏酸

盐）转化法生产。我国在氯化钾转化生产硫酸钾方面做了大量的工作，并相继研

究开发出了芒硝法、混合盐法、硫酸钱法、缔置法及液相沉淀法等多种硫酸钾生

产工艺。同步，还引进了近50套世界上公认技术先进、成熟的曼海姆硫酸钾生

产装置。下面对我国目前已采用的氯化钾转化法生产硫酸钾工艺H勺生产、技术状

况进行详细分析：

曼海姆工艺：该法在国内已经有50多家企业约150万吨/年生产能力，个

别厂在近几年内尚有深入的扩产计戈上

芒硝法：目前我国工业化芒硝法硫酸钾生产装置仅有运城南风化工集团企

业一家，年生产能力为15万吨，最大单套能力为10万吨/年，其中5万吨/年装

置1996年终建成投产，目前该装置运行状况良好，属国内芒硝法硫酸钾较为成

功日勺一例。芒硝法硫酸钾H勺工艺特点是常温、常压操作，设备腐蚀小。但由于

钾钠离子较近似，彻底分离困难，原料消耗较高，单位投资大，此外副产品氯

化钠附加价值低，如没有芒硝资源等优势，经济上较难过关。

液相沉淀法：该工艺是将生产钛白粉等工艺副产日勺硫酸亚铁与碳铁、氯化

钾反应，联产高纯氧化铁并副产氯化铉。该工艺投资较大，但副产品附加价值高,

如没有市场问题，该工艺经济效益很好。

混合盐法：该法是天津海水淡化研究所开发的技术，是运用海水提盐后副

产日勺混合盐作为原料与氯化钾反应生产硫酸钾。该工艺只能在沿海等地区建设，

且由于混合盐资源有限，而比较分散，该法日勺发展也受到一定的）限制。

硫酸钺法：即用硫酸锈和氯化钾反应生产硫酸钾副产氯化铁。此法在国内

已经有生产装置，其中最具代表性的是北京平谷新平化工厂，年生产能力为

150001。该法工艺流程简朴，投资较小，但受硫酸钱资源及价格的限制，只有小

规模生产。

缔置法：该法是在缔置剂日勺作用下将氯化钾、硫酸与氨反应，生产硫酸钾

并副产氯化钱。有两个厂曾运用该技术进行2万吨/年扩大试验，但由于技术条

件不成熟，最终均以变化原料路线而告终。该工艺目前尚无成熟的工业化生产装

置。

离子互换法：该法是美国先进分离技术企业近来开发研制的I硫酸钾生产技

术，即运用硫酸或硫酸钠为原料与氯化钾通过离子互换树脂来制取硫酸钾，该

技术尚处在中试阶段，直接工业化生产尚有一定风险。

根据对有关生产、科研单位H勺实际调查,现将世界常见H勺几种硫酸钾生产工

艺H勺技术经济指标比较如下:

表4-1:单位缔置法混A盐法硫钱法芒硝法曼海姆固相法

几种常见转化

法硫酸钾生产

工艺重要消耗

指标及投资比

较表：

一.原料消耗

1.氯化钾吨0.891.01.00.930.850.87

2.液氨吨0.2220.20

3.混合盐吨2.4

4.硫酸镂吨0.85

表4-1:单位缔置法硫钱法芒硝法曼海姆固相法

几种常见转化

法硫酸钾生产

工艺重要消耗

指标及投资比

较表：

5.硫酸钠吨0.88

6.硫酸吨0.630.580.20

7.硫酸亚铁吨1.1

8.缔置剂吨0.004

二.公用工程

1.电度16025020016060330

2.煤吨0.081.30.20.16

3.蒸汽吨12.51.53.0

4.工艺水立方米20872.51.22.0

6.冷却水立方米3068404045100

三.副产品

氯化镂吨0.60.620.62

氯化镁吨0.5

氯化钠吨0.72

盐酸(31%IIC1)吨1.2

高纯氧化铁吨0.：­;

从消耗指标及投资比较可以看出：曼海姆工艺具有原料消耗较低，电耗低,

技术成熟可靠、工艺流程简朴、投资省等长处。其缺陷是操作媪度高，关键设备

反应炉需采用耐腐、耐高温材料，副产盐酸不易处理。但目前国内已经处理了反

应炉所采用的耐腐、耐高温材料，且副产盐酸对新疆地区来说是市场紧俏产品，

并可直接作拟建项目的原料，副产盐酸成为了本产品方案的优势。

从我国资源优势及技术成熟状况来分析•，曼海姆法是我国硫酸钾工业发展

中具有竞争力的工艺路线。

如年产2万吨硫酸钾比较；

重要原材料需要量及供应方式

年用量

序号名称规格单位单耗供应方式

万单位

氯化钾外购（进口或青海产）

16(I%K20T0.851.7

2硫酸98%T0.581.16当地

3石灰石T0.04

工艺流程简图如下:

成品盐酸

氯化钾

硫酸

后处理

导海姆炉

硫酸钾成品去包装

冷却器

建设项H污染物排放状况

项目概况

设计主体工程为2万吨/年硫酸钾、2.4万吨/年盐酸生产装置，以及配套的

公用工程、辅助设施。

项目重要生产装置口勺能力及工艺技术方案详见下表。

重要装置能力和工艺技术一览表

装置名称装置能力（万t/a）工艺技术方案

以氯化钾和硫酸为原料，采用曼海姆工艺生产硫酸钾，

硫酸钾2同步副产2.4万吨盐酸。

装置环境保护状况

装置采用先进的曼海姆工艺，环境友好，对环境无“三废”污染。装置中煤

燃烧后日勺烟气可实现达标排空；盐酸废气含微量HC1和S02,经尾气吸取处理后

达标排空。装置无工业废水，厂区设置有废水池，当设备和地面清洗时，酸性废

水放入废水池，经处理后达标排放。

装置中硫酸钾粗料州分、粉碎产生的微量粉尘，经布袋过滤达标后放空。废水、废气、

废渣的构成及排放量

该工艺无废水、废渣排出，只有煨烧炉燃烧废气和吸取塔尾气，重要成分是二氧化碳

和微量氯化氢。三废治理措施

煨烧炉燃烧废气经水吸取、吸取塔尾气经环境保护塔深入吸取后尾气均可实现达标排

放。环境保护设施费用

环境保护设施投资估算表

序号设施名称投资估算（万元）

1尾气吸取塔、循环泵及配管100

2循环冷却水装置8

3污水中和池和自动调整PH系统5

4布袋除尘器、抽风机5

5反应炉门抽风罩及抽风机4

6煤气发生炉40

7绿化15

合计141

另阐明：

1、煤气发生炉尢破碎和脱硫装置，炉体上仅有二级除尘，煤气也无水洗装置。

2、现暂无法作煤气发生炉的硫平衡图，

3、除尘风机风量约4000—8OOOm3小，风机型号4-72NO4.5A。

4、盐酸吸取用风机2台（一推一拉）风量约50m"min。

5、硫酸吸取加水仅在原始清洗罐体时用。

制酸区围堰、罐区围堰的面积分别为I40m2.80m2o

废水排放点在制酸区和罐区，排放量均约为lm3/d。

8、打疤风机风量约6000n?/h。

一、曼海姆工艺，环境友好，对环境无“三废”污奥。装置中煤燃烧

后的烟气可实现达标排空；盐酸废气含微量HC1,经尾气吸取处理后

达标排空。装置无工业废水，厂区设置有废水池，当设备和地面清洗

时，酸性废水放入罐区废水池，经中和处理后达标排放。只有设备发

生泄漏和地面冲洗时，才会产生废水，废水重要污染物CL和PH值,

H+通过在废水池加入碳酸钙或片碱中和至6-9后达标排放。新川化工

有限企业拟建废水处理站规模100m3/h,接纳水量约4000m3,该废水

站位于本项目北面，距本装置约250米。酸性废水在废水池中和处理

后经废水管网进入废水处理站，本项目排放废水产生废水量很少，并

在PVC废水管网设计中考虑了本项目日勺废水，汇入废水处理站是可

靠和可行的。

二、工艺先进性

世界上硫酸钾H勺生产重要有两种原料路线，一是从含硫酸钾的矿或盐卤中直接提取

硫酸钾；二是用氯化钾经化学转化法生产硫酸钾。由于天然硫酸盐型钾矿资源缺乏，其发展

受到制约。据记录，世界流酸钾总生产能力的二分之一以上是用氯化钾转化而生产的。

由于我国没有天然硫酸钾资源，我国硫酸钾重要靠氯化钾与硫酸（或硫酸盐）转化法

生产。我国在氨化钾转化生产硫酸钾方面做了大量的工作，并相继研究开发出了芒硝法、混

合盐法、硫酸镂法、缔置法及液相沉淀法等多种硫酸钾生产工艺。同步，还引进了近50套

世界上公认技术先进、成熟的曼海姆硫酸钾生产装置。下面对我国目前已采用的氯化锌转化

法生产硫酸钾工艺的生产、技术状况进行详细分析：

曼海姆工艺：该法在国内已经有50多家企业约150万吨/年生产能力，个别厂在近几

年内尚有深入H勺扩产计划，

芒硝法：目前我国工业化芒硝法硫酸钾生产装置仅有运城南风化工集团企业一家，

年生产能力为15万吨，最大单套能力为10万吨/年，其中5万吨/年装置1996年终建成投

产，目前该装置运行状况良好，属国内芒硝法硫酸钾较为成功的一例。芒硝法硫酸钾的工

艺特点是常温、常压操作，设备腐蚀小。但由于钾钠离子较近似，彻底分离困难，原料消耗

较高，单位投资大，此外副产品氯化钠附加价值低，如没有芒硝资源等优势，经济上较难

过关。

液相沉淀法：该工艺是将生产钛白粉等工艺副产的硫酸亚铁与碳钱、氯化钾反应，联

产高纯氧化铁并副产氯化设。该工艺投资较大，但副产品附加价值高，如没有市场问题，该

工艺经济效益很好。

混合盐法：该法是天津海水淡化研究所开发日勺技术，是运用海水提盐后副产的混合盐

作为原料与氯化钾反应生产硫酸钾。该工艺只能在沿海等地区建设，且由于混合盐资源有限,

而比较分散,该法的发展也受到一定的限制。

硫酸钱法：即用硫酸铁和氯化钾反应生产硫酸钾副产氯化铉。此法在国内已经有牛•产

装置，其中最具代表性的是北京平谷新平化工厂，年生产能力为150001。该法工艺流程简

朴，投资较小，但受硫酸按资源及价格的限制，只有小规模生产。

缔置法：该法是在缔置剂的作用下将氯化钾、硫酸与氨反应，生产硫酸钾并副产氯化钱。有

两个厂曾运用该技术进行2万吨/年扩大试验，但由于技术条件不成熟，最终均以变化原料

路线而告终。该工艺目前尚无成熟的工业化生产装置。

离子互换法：该法是美国先进分离技术企业近来开发研制的硫酸钾生产技术，即运用硫酸或

硫酸钠为原料与氯化钾通过离子互换树脂不易处理。但巨前国内已经处理了反应炉所采用的

耐腐、耐高温材料，且副产盐酸对新疆地区来说是市场紧俏产品，并可直接作拟建项目H勺原

料，副产盐酸成为了本产品方案的优势。

从我国资源优势及技术成熟状况来分析，曼海姆法是我国硫酸钾工业发展中具有竞争力的

工艺路线。该工艺无废水、废渣排出，只有燃烧炉燃烧废气和吸取塔尾气，重要成分是二氧

化碳和氯化氢。煨烧炉燃烧废气经水吸取、吸取塔尾气经环境保护塔深入吸取后尾气均可达

标排放。

三、原料供应

（1）原料氯化钾除净杂物：由氯化钾吊斗经电动葫芦吊至KC1高位料仓（，经调速螺旋输送

器（定量送至氯化钾加料管至旋转氯化钾布料器匀速进入反应床，以抵达与98%硫酸充足反

应的H的。

（2）原料98%硫酸由酸泵自硫酸贮槽吸入，持续送入98%酸高位计量槽，维持高位计量槽

恒定液面，多出酸量经溢流口问流至硫酸贮槽。计量槽内硫酸经转子流量计定量送入硫酸加

料管至反应室内旋转硫酸布料器，由分酸导槽均匀送入反应床以抵达与原料氯化钾充足反

应的目的。

四煤气输送、燃烧。空气、烟道气日勺鼓入、引出及换热

（1）煤气来自煤气发生静，经计量后送至喷嘴与空气混合燃烧，给反应室提供足够的

热量。

（2）空气由鼓风机自大气吸入经送风管道（部分冷空气送至主机以抵达风冷目的）与烟道气

在复热器内换热后（180℃左右）送至燃烧室入口，以不停提供燃烧所需氧气量。

（3）燃烧后日勺烟道气（500C左右）自燃烧室经烟道、烟道室、复热器后由引风机送至烟囱排

入大气，烟道气在复热器内与冷空气换热降温以抵达回收热量（提高助燃空气温度）和延长

风机使用寿命H勺目的I。燃烧过程中要维持微负压操作。煤气压力低于0.18MPa或鼓风机出II

压力低于300mmH20（2.94KPa）时，应加强注意，防止燃烧不完全或出现熄火，发生事故。

五、硫酸钾的制备及氯化氢气体的生成

硫酸钾的制备及氯化氢气体”勺牛.成反应在反应室内完毕。其生成反应过程如下：反应室

温度（气相）控制在500—E40C,由煤气正常燃烧间壁供热。在系统各设备正常运行条件下,

按合适之投料比经计量装置持续投入氯化钾（氧化钾260%）和98%硫酸在反应床内充足混合

约4-5小时后反应生成硫酸钾及氯化氢气体。

富含氯化氢的炉气被氯化氢抽风机抽走并维持反应室呈微负压，硫酸钾中间产品则持续移

出反应室进入左右推料机：经冷却后深入破碎、推移由气封螺旋输送器送至皮带输送机，通

过石粉加料机添加少许石粉中和残存酸后,通过斗式提高机后进行粉碎，然后经成品螺旋进

入成品料仓，计量包装送至硫酸钾成品库

六、氯化氢气体时降温与硫酸气时洗涤

（1）反应室生成H勺富含氯化氢的）气体（HC1的重量百分数在60%左右），出口温度高达400余

度，需进行换热降温至＜50℃以利于气体中硫酸蒸汽日勺洗涤和盐酸的制备，该过程在石墨

冷却器内进行。因氯化氢气体内尚具有微量口勺尘杂物，为防止石墨冷却器堵塞，设有B酸洗

涤流程，洗涤液来自第一洗涤塔酸泵出口，顺氧化氢气休流程回至硫酸洗涤塔。降温用冷却

水自下而上由水分布器来，回至集水槽（回水斗）。采用间接冷却方式。

（2）自反应室抽出口勺氯化氢气体中伴有少许硫酸蒸气（重要为三氧化硫）及微量物料微粒。为

制取高品质口勺盐酸，将三氧化硫及微粒洗涤洁净很有必要，此过程在两个串联日勺硫酸洗涤

塔内进行。炉气自下而上，洗涤液自上而下，洗涤塔吸取液控制一定的Be。。从第一疏酸

洗涤塔（T