年产2万吨硫酸钾工艺比较简述文档格式.docx

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装置能力

1

天津青上化工有限公司

曼海姆法

10000

2

齐化集团有限公司

30000

3

辽宁盘锦永兴化工有限公司

4

聊城富苑化工有限公司

5

山东聊城鲁丰钾肥有限公司

6

山东莒南县达尔特化肥有限公司

7

苏州精细化工集团公司

50000

8

无锡震宇化工有限公司

20000

9

开封开化（集团）有限公司

10

青上化工（上海）公司

11

湖北香青化肥有限公司

12

青上化工（广州）有限公司

13

青上化工（厦门）有限公司

14

柳州化学工业集团有限公司

15

四川川化集团公司

16

云南磷肥厂

9000

17

贵州青上化工有限公司

18

四川米高集团

19

山东海化集团有限公司

混合盐法

11500

20

南风化工集团股份公司

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

其他*

319500

合计

850000

世界上硫酸钾的生产主要有两种原料路线，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。

据统计，世界硫酸钾总生产能力的一半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，我国硫酸钾主要靠氯化钾与硫酸（或硫酸盐）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、硫酸铵法、缔置法及液相沉淀法等多种硫酸钾生产工艺。

同时，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的生产、技术状况进行具体分析：

曼海姆工艺：

该法在国内已有50多家企业约150万吨/年生产能力，个别厂在近几年内还有进一步的扩产计划。

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公司一家，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年底建成投产，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，另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铵、氯化钾反应，联产高纯氧化铁并副产氯化铵。

该工艺投资较大，但副产品附加价值高，如没有市场问题，该工艺经济效益较好。

混合盐法：

该法是天津海水淡化研究所开发的技术,是利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。

硫酸铵法：

即用硫酸铵和氯化钾反应生产硫酸钾副产氯化铵。

此法在国内已有生产装置，其中最具代表性的是北京平谷新平化工厂，年生产能力为15000t。

该法工艺流程简单，投资较小，但受硫酸铵资源及价格的限制，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铵。

有两个厂曾利用该技术进行2万吨/年扩大试验，但由于技术条件不成熟，最后均以改变原料路线而告终。

该工艺目前尚无成熟的工业化生产装置。

离子交换法：

该法是美国先进分离技术公司最近开发研制的硫酸钾生产技术，即利用硫酸或硫酸钠为原料与氯化钾通过离子交换树脂来制取硫酸钾，该技术尚处于中试阶段，直接工业化生产还有一定风险。

根据对有关生产、科研单位的实际调查,现将世界常见的几种硫酸钾生产工艺的技术经济指标比较如下:

表4-1：

几种常见转化法硫酸钾生产工艺主要消耗指标及投资比较表：

单位

缔置法

硫铵法

曼海姆

固相法

一.原料消耗

1.氯化钾

吨

0.89

1.0

0.93

0.85

0.87

2.液氨

0.222

0.20

3.混合盐

2.4

4.硫酸铵

5.硫酸钠

0.88

6.硫酸

0.63

0.58

7.硫酸亚铁

1.1

8.缔置剂

0.004

二.公用工程

1.电

度

160

250

200

60

330

2.煤

0.08

1.3

0.2

0．16

3.蒸汽

2.5

1.5

3.0

4.工艺水

立方米

1.2

2.0

6.冷却水

30

68

40

45

100

三.副产品

氯化铵

0.6

0.62

氯化镁

0.5

氯化钠

0.72

盐酸（31%HCl）

高纯氧化铁

0.3

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、工艺流程简单、投资省等优点。

其缺点是操作温度高，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。

但目前国内已经解决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情况来分析，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；

主要原材料需要量及供应方式

名称

规格

单耗

年用量

万单位

供应方式

氯化钾

60%K2O

T

1.7

外购（进口或青海产）

硫酸

98%

1.16

当地

石灰石

0.04

外购

工艺流程简图如下：

成品盐酸

氯化钾

硫酸HCl

硫酸钾成品去包装

冷却器

建设项目污染物排放状况

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。

项目主要生产装置的能力及工艺技术方案详见下表。

主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

硫酸钾

以氯化钾和硫酸为原料，采用曼海姆工艺生产硫酸钾，同时副产2.4万吨盐酸。

装置环保状况

装置采用先进的曼海姆工艺，环境友好，对环境无“三废”污染。

装置中煤燃烧后的烟气可实现达标排空；

盐酸废气含微量HC1和SO2，经尾气吸收处理后达标排空。

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。

装置中硫酸钾粗料筛分、粉碎产生的微量粉尘，经布袋过滤达标后放空。

废水、废气、废渣的组成及排放量

该工艺无废水、废渣排出，只有煅烧炉燃烧废气和吸收塔尾气，主要成份是二氧化碳和微量氯化氢。

三废治理措施

煅烧炉燃烧废气经水吸收、吸收塔尾气经环保塔进一步吸收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

设施名称

投资估算（万元）

尾气吸收塔、循环泵及配管

循环冷却水装置

污水中和池和自动调节PH系统

布袋除尘器、抽风机

反应炉门抽风罩及抽风机

煤气发生炉

绿化

合计

141

另说明：

1、煤气发生炉无破碎和脱硫装置，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—8000m3/h，风机型号4-72NO4.5A。

4、盐酸吸收用风机2台（一推一拉）风量约50m3/min。

5、硫酸吸收加水仅在原始清洗罐体时用。

6、制酸区围堰、罐区围堰的面积分别为140m2、80m2。

7、废水排放点在制酸区和罐区，排放量均约为1m3/d。

8、打疤风机风量约6000m3/h。

一、曼海姆工艺，环境友好，对环境无“三废”污染。

盐酸废气含微量HC1，经尾气吸收处理后达标排空。

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，废水主要污染物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。

新川化工有限公司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极少，并在PVC废水管网设计中考虑了本项目的废水，汇入废水处理站是可靠和可行的。

二、工艺先进性

该法是美国先进分离技术公司最近开发研制的硫酸钾生产技术，即利用硫酸或硫酸钠为原料与氯化钾通过离子交换树脂不易处理。

该工艺无废水、废渣排出，只有煅烧炉燃烧废气和吸收塔尾气，主要成份是二氧化碳和氯化氢。

煅烧炉燃烧废气经水吸收、吸收塔尾气经环保塔进一步吸收后尾气均可达标排放。

三、原料供给

（1）原料氯化钾除净杂物，由氯化钾吊斗经电动葫芦吊至KCl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，以达到与98%硫酸充分反应的目的。

（2）原料98%硫酸由酸泵自硫酸贮槽吸入，连续送入98%酸高位计量槽，维持高位计量槽恒定液面，多余酸量经溢流口回流至硫酸贮槽。

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达到与原料氯化钾充分反应的目的。

四煤气输送、燃烧。

空气、烟道气的鼓入、引出及换热

（1）煤气来自煤气发生器，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达到风冷目的）与烟道气在复热器内换热后（180℃左右）送至燃烧室入口，以不断提供燃烧所需氧气量。

（3）燃烧后的烟道气（500℃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达到回收热量（提高助燃空气温度）和延长风机使用寿命的目的。

燃烧过程中要维持微负压操作。

煤气压力低于0.18MPa或鼓风机出口压力低于300mmH2O（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的生成反应在反应室内完成。

其生成反应过程如下：

反应室温度（气相）控制在500--540℃，由煤气正常燃烧间壁供热。

在系统各设备正常运行条件下，按适宜之投料比经计量装置连续投入氯化钾（氧化钾≥60%）和98%硫酸在反应床内充分混合约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，硫酸钾中间产品则连续移出反应室进入左右推料机，经冷却后进一步破碎、推移由气封螺旋输送器送至皮带输送机，经过石粉加料机添加少量石粉中和残余酸后,经过斗式提升机后进行粉碎，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、氯化氢气体的降温与硫酸气的洗涤

（1）反应室生成的富含氯化氢的气体（HCl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的洗涤和盐酸的制备，该过程在石墨冷却器内进行。

因氯化氢气体内尚含有微量的尘杂物，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，顺氯化氢气体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）自反应室抽出的氯化氢气体中伴有少量硫酸蒸气（主要为三氧化硫）及微量物料微粒。

为制取高品质的盐酸，将三氧化硫及微粒洗涤干净很有必要，此过程在两个串联的硫酸洗涤塔内进行。

炉气自下而上，洗涤液自上而下，洗涤塔吸收液控制一定的Be°

。

从第一硫酸洗涤塔（T101，习惯上又称#1塔）吸收硫酸蒸汽后的吸收液连续移出送至B酸中间槽（V410），第一洗涤塔补充的浓盐酸吸收液来自第二洗涤塔，第二洗涤塔的补充液来自尾气回收系统送来的稀盐酸。

经洗涤后的氯化氢气体则进入制酸系统。

盐酸洗涤液与炉气是逆流状态。

（3）盐酸的制备

洗涤后的氯化氢气体与来自盐酸吸收塔B（的稀盐酸顺流进入盐酸吸收塔A的管程完成降膜吸收过程，浓盐酸控制Be°

18~19（未温度补正）送至A酸中间槽。

未被吸收之氯化氢气体进入盐酸吸收塔B与加入该塔之清净水逆流接触完成二次吸收过程（该塔兼有除沫作用）。

清净水由制酸高位水桶来，经计量装置连续投入并控制适量水量（制酸水桶维持稳定液位，水由生产水管网来），盐酸吸收塔B的吸收液（稀盐酸）靠位差流入盐酸吸收塔A。

氯化氢尾气经氯化氢风机进入尾气回收系统。

降膜吸收制酸工艺采用三套并联装置。

因需将反应热移走，故盐酸吸收塔A设有夹套冷却装置，自水分布器来的冷却水自下而上进入降膜吸收塔壳程，与氯化氢气体逆流进行间接换热后回至集水槽入循环水池，控制出口水温≤40℃。

氯化氢风机（C104）进口前的系统呈微负压（-1.5kPa左右），风机出口后的系统呈微正压。

盐酸中间槽内盐酸控制一定液位，盐酸采样分析合格后用送酸泵将A酸和B盐酸分别送至盐酸成品储罐。

中间槽设有排气口，使进酸时槽内呈微负压。

A酸和B酸排气口分别与第一硫酸洗涤塔氯化氢气体入口管相接。

（4）氯化氢尾气的回收及尾气排放

来自制酸系统的氯化氢尾气经抽风机按尾气吸收流程依次送入尾气回收塔）A→B→C→D→E至尾气烟囱排入大气。

尾气回收系统为五塔串联工艺，氯化氢气体与稀盐酸在填料回收塔内逆流接触反应，尾气中的氯化氢浓度由T104A→……→T104E逐渐降低，稀盐酸浓度由T104E……→T104A逐渐增高形成浓度梯度。

T104E（又称#7塔）添加清净水，吸收液连续逐次转移至T104A（又称#3塔），该塔吸收液送至第二硫酸洗涤塔（T102）。

吸收反应为放热反应，依吸收氯化氢的多少各塔温度由A→……→E逐渐降低，呈温度梯度。

各塔吸收为微正压，排放时须保证尾气排放浓度符合国家排放标准。