硫酸钾生产的关键技术问题分析

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一、曼海姆法与其关键技术问题

曼海姆法是用高浓度的浓硫酸在高温下与氯化钾在曼海姆炉中反应。首先通过直接反应生成硫酸氢钾，再利用高温下与氯化钾反应生成硫酸钾；来自燃烧重油或煤气的热量为反应炉供热，反应室温度一帮要控制在500。C以上。从反应室出来的产物具有较高的温度，反应产物需进入冷却器，少部分的游离硫酸钾与石灰中和，经过粉碎、冷却、筛分，包装就制成硫酸钾成品。在工艺与设备上，曼海姆法产量比较稳定，技术上也较为稳定，制成的硫酸钾品位高、损失相当小，钾的收率比较高，但反应是在强酸与高温的条件下，相关设备容易被腐蚀，而且反应炉生产能力不高，造成的污染与消耗的能量大，成本相当高[2]。

曼海姆法生产硫酸钾的关键技术就是对曼海姆炉的工艺进行改造。砌堵下烟道，从而解决炉底泄露问题，为应付各种由于砌堵下烟道带来的负面问题，采用想应的调整措施。生产方要求供应方提供颗粒小或粉末状的氯化钾；燃气采用炼油分厂的干气，有效减低生产成本；用更耐温更高强度的高铝砖替换燃烧室用砖，为充分利用反应中产生的余热，在烟囱根部设置蒸汽锅炉，减少能源消耗，同时对烟囱根部有保护作用而不受热损，利用一边升温一边投放材料的方法延长烘炉的运作时间，确保了硫酸钾产品的产量与质量。将氯化氢气体的出口改造成单管，折角管改成直通的斜管，在反应炉工作时，固体物料易在氯化氢气体的出口管结垢，需要经常处理，改造后的单管容易清理。通过以上的硫酸钾反应炉改造后，硫酸钾产量增加，反应炉平稳运作。

二、芒硝法与其关键技术问题

芒硝法是较为成熟的生产硫酸钾方法，此方法采用“两段转化，一次蒸发”的工艺流程生产硫酸钾。整个过程在常压、常温，无废水、无废气排放下进行。芒硝法的生产工艺简单、不需要质量非常高的生产原材料，成本不高，节省投资，消耗能源低，不对环境造成污染，生产装置易于规模化，大型化。对于芒硝比较丰富的我国来说，采用芒硝法生产硫酸钾是一种比较适宜的方法。但由于芒硝是一种化工产品，一次性资源，因此采用芒硝法生产硫酸钾也不是最有经济效益的生产方法[3]。

在利用芒硝法生产硫酸钾的过程中可运用计算机控制技术，对所有操作工序进行集中控制，实现生产过程中的自动化，有利于生产运作的稳定，提高了原材料的利用率，改善了硫酸钾产品的质量。在进行工艺配料这一生产重要环节中，，进行人为手工配选材料，难免会出现导致硫酸钾产品质量时好时差，原材料持续高能量消耗，而采用计算机控制这一环节，不但解决了硫酸钾产品质量问题，而且降低了原材料的能耗，系统的运作通畅可提高了生产效率。在转化中，输入计算机的混合液的量后，计算机会对自动阀门和流量计进行控制，根据混合液的资料数据，从质和量上，自动计算出所要配比的氯化钾与芒硝的梁，然后通过控制氯化钾与芒硝的配比加入量来完成转化。在二转中，计量好所需的芒硝量后，计算机又通过计算给出所需配比的水量与氯化钾量，控制相关设备控制氯化钾与水的加入量，达到二转化的配料目的。通过以上的配料的自动化实施，用于生产硫酸钾的配料有效性提高，生产稳定，耗能低，保证了供给市场的硫酸钾质量。

蒸发能力的大小由蒸发液位的高低来决定，蒸发液位越低，其蒸发能力就越大，但这容易造成裂管结垢问题；如果液位高，其蒸发能力就小，人为难于对蒸发液位进行控制，蒸发终点的控制影响着整个系统的平衡。采用计算机通过控制回路控制进料阀门，各阀门的打开度，实现对蒸发液位的控制。计算机控制残液泵的启停与残液泵的阀门打开度，形成控制回路，对蒸发终点进行控制。实现以上两个控制，使蒸发系统能平稳运作，确保了生产的顺利进行。

在芒硝法制造硫酸钾过程中，水量与水温度所带来的影响是不可忽视的，采用计算机控制，保证在生产过程中水温度与水量。通过现场对水温度进行测量后，计算机会根据温度的高低，对进气阀进行控制，根据液位的高低对进水阀进行控制，形成这两个工艺参数的控制回路，确保整个工艺生产系统中的水温度与水量。应用计算机控制技术，使控制，操作集中与控制室，不但解决了不好控制与无法控制的困难，而且实现了有效、准确的控制，是芒硝法生产硫酸钾新的发展方向。

三、硫酸钾生产问题

我国对硫酸钾的消费量相当高，因此硫酸钾市场具有很好的发展前景，但硫酸钾的生产存在着各种问题，选用什么样的生产路线，成了硫酸钾生产问题的关键。硫酸钾的生产方法有很多种，同时这些方法受到制约的因素也有很多，工业生产应从资源出发，对成本投资做长远的考虑，通过不断研究更好的生产硫酸钾方法，是取得良好经济效率的有效途径。在天然矿物短缺的情况下优先采用曼海姆法制作工艺，随着大量生产设备规模化使用，很大程度上降低投资，取得较好经济效益。芒硝资源十分丰富的我国，采用芒硝法生产硫酸钾既能获得良好经济效益，又能满足可持续发展要求，对环境无污染也无害。生产硫酸钾的工艺有相对的利弊，工业生产应因地制宜，不断改造生产设备，改善生产方法，创造新的生产工艺，充分利用资源，进一步发展硫酸钾生产技术。

四、结语

硫酸钾是我国公认的一种使用价值高的优质肥料，硫酸钾的生产技术影响到我国农业全面发展战略。在考虑原材料利用率、投资成本高低、生产设备维护、生产耗能等方面上，选择合适的硫酸钾生产工艺，依靠发达的科学技术，研究实现节能、环保、高效的硫酸钾生产技术是关键。面对广阔的经济市场，硫酸钾的生产与发展前景十分可观。

参考文献：

[1]王道会．硫酸钾生产工艺改造[J]．无机盐工业，2006（6）：41.

[2]杨丽红．搅拌设备在芒硝法硫酸钾生产中的应用[J]．无机盐工业 ，2010，（9）：57.