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1、硫酸钾生产工艺的比较和选择随着我国农业经济的发展，忌氯作物如烟草、柑桔、西瓜和茶叶等种值量逐年上升，无氯钾肥显得越来越重要，需求量随之不断提高硫酸钾一直被认为是生产无氯钾肥的最好原料，尤为突出的是硫酸钾不仅含钾，同时也是一种硫肥，这对缺硫地区更为重要。据对我国南方10省市土壤分析，缺硫耕地面积在600万公顷左右，约占耕地总面积的25%；与此同时，我国又是世界忌氯作物最大种植国之一，全国西瓜种植面积 近1333万公顷，需硫酸钾20万ta。然而我国又是贫钾国，还未发现可直接生产硫酸钾的矿源。历年来 我国所需的硫酸钾几乎全部从国外进口，每年进口量在5O80万t左右， 预计本世纪末国内年需求量达100
2、万t。因此，加速发展我国硫酸钾生产 技术已势在必行。1国内外生产消费状况 目前，世界硫酸钾总生产能力为420万ta，消费量为300万ta， 占世界K2O总消费量的6%。硫酸钾生产方法有两种：一种是从矿石或卤盐中提取，另一种由KCl转化。其中13%取自盐湖和卤水50%来自矿石，37%由KC l转化。世界硫酸钾总生产能力的一半集中在西欧，其它还有美国、南朝鲜、台湾、前苏联和日本等，全球硫酸钾贸易量已超出200万ta。我国是硫酸钾消费大国，年需求量在6080万t，是世界上 消费量上升最快的国家。 l 992年9月化工部召开了“硫酸钾技术交流会， 目的在于探讨我国建设硫酸钾装置的可行性。此后，云南磷肥
3、厂引进日本技术建立了我国首套硫酸钾生产装置，随后我国又自行开发了由KCI转化为硫酸钾的技术。现国内已有硫酸钾装置约20套，总生产能力在1012万t，离实际需求量相差甚远。国内硫酸钾市场仍以进口为主。国内市场，氯化钾到岸价120美元t，市场价9001000元t，硫酸钾到岸价240美元t，市场价2200元t，硫酸钾价格是氯化钾的两倍。由于国家烟草局等部门对硫酸钾仍实行部分补贴，有的地区硫酸钾价格在17001900元t。但随着市场经济的改革及白行调整，预测硫酸钾价格维持在2200元t，并呈继续上升趋势。2生产工艺方法的比较及选择世界上由氯化钾转化为硫酸钾生产工艺见表1，这些工艺除石膏法外 国内都有装
4、置。表1 硫酸钾生产工艺2.1 从原料来源比较曼海姆法和硫铵法原料最普遍，硫酸市场货源充足，且很多厂家本身就有硫酸装置。硫铵法可以采用农用级或工业级硫铵，货源较充足，也可以采用钢铁厂、有机化工厂或制药厂等副产硫铵 因此拟建厂家选择 硫铵法，原料来源是十分广宽的。若利用有机化工厂或制药厂副产硫铵母液作原料，不仅大大降低产品成本，而且消除了环境污染，变废为宝， 具有明显的社会效益和经济效益 。若采用芒硝法或硫酸镁法，拟建厂必须拥有或靠近芒硝矿场、盐湖或盐场苦卤资源。因为芒硝和苦卤加工成本在500600元t，若需长途运输是不经济的，且芒硝和苦卤资源也有限石膏法可以采用副产磷石膏作原料，成本低廉。但无
5、论采用复盐法还是加压氨解法，技术和设备要求高，操作难，到目前为止还未能工业化。缔置法需要的原科有硫酸、液氨、缔合剂等多种，所用的缔合剂价格高(23万元t)，货源紧，不能完全回收，且有一定毒性。2.2 从投资、成本情况比较国内宜采用的工艺方法的投资等综合比较见表2 。表2 各生产工艺综合比较 (万ta规模)从成本上看，硫酸镁法和芒硝法成本最低，但建厂有条件限制。硫铵法适中，但投资费用最低(只占曼海姆法的13%，芒硝法的20%，缔置法的60%)，资金回收周期短。缔置法和曼海姆法成本最高，投资最高， 回收期长。从产品质量看，虽然硫铵法指标略差一些，但作为无氯复台肥的农用硫酸钾已完全符合要求了。拟建厂
6、者若采用曼海姆法需要大量 资金投人，否则不宜选择此法 。2.3从技术、设备和操作情况比较曼海姆法技术先进、成熟，国外大多数装置采用此法，但此法操作温度高(炉温700以上)， 操作难度大，设备材质要求高，所用的耐火材料需全部进口，炉体砌成难度大，能耗高，炉体维修困难。 硫铵法工艺流程简单，可靠性高，连续性好，操作温度低(6070)，能耗低，采用先进的循环连续反应工艺，是较适宜的工艺之一。芒硝法和硫酸镁法操作温度较低，产品质量较高，但为了提高钾回收率和转化率，工艺过程中多次进行蒸发、结晶、分离等步骤，流程长且复杂，能耗较高，操作较繁，从工艺、技术先进性来看没有突出之处。缔置法钾转化率较高， 反应条
7、件温和是较先进的工艺之一，但由于采用萃取反萃取步骤，流程较复杂，技术条件尚不十分成熟。3.4 从副产物比较曼海姆法和芒硝法副产盐酸和氯化钠是市场滞销产品，生产经常因副产物满库难以平衡而停产。硫铵法副产氯化铵，其本身是一种普通氮肥，是市场紧销的普通复合肥的重要原料。综上所述，对一般厂家来说，硫铵法是适合国内的最佳方法。国内正在运行的装置约60%是采用硫铵法生产的。国内拥有硫铵法生产技术的有上海化工研究院、南化(集团)公司研究院、湖南化肥工业公司、河北工学院等单位，还有多家生产厂家正在自行开发。各开发的硫铵法也有些差异，如上海院采用不循环，一步制取； 南化院和湖南化肥公司采用循环法；河北工学院工艺
8、所采用的相图数据 是最精确的，由于数据精确，配料循环量准确，生产稳定。北京1.5万ta装置即采用此技术。经多套装置运行总结，硫铵法也存在许多问题， 如传热效率不好，结晶效果不佳，产品组成波动较大，生产不稳定，设备腐蚀较严重等等。3 硫铵法生产工艺简述以硫酸铵和氯化钾为原料，水相转化制取硫酸钾和氯化铵，反应如下：2 (m+1)KC1+(m+1)(NH4)2SO4 m K2 SO4(NH4)2SO4 + 2mNH4C1 KC1其工艺流程见图1。K C 1 (N H t)zSO -硫酸钾成品 氯化氨副产物图l 硫铵法工艺流程3.1 原料规格氯化钾K2O%57% 青海产K2O%60% 进口硫酸铵 N%
9、20% 或副产硫铵母液3.2 产品规格3.3 消耗定额4 结束语硫铵复分解法生产硫酸钾因其工艺适合国内生产，迄今，该工艺已 有多套装置在运行，各项工艺指标均达设计要求。其优点是：a 工艺技术较先进，操作方便，原料消耗指标低，能耗低，投资省， 产品成本低，利润高。b 主副产品均为肥料，工艺过程中无废气、废渣、废水排放。c 可利用副产的硫铵母液为原料，成本大为降低，估计产品成本只有 1100元t，综合利用效益极高。随着世界经济的发展和我国农业市场的建立和完善，世界对硫酸钾 需求将进一步扩大，预计本世纪末需求量为350万ta，国内缺口很大， 今后几年内，开发和建立氯化钾转化为硫酸钾装置，具有较好的社会效 益和经济效益。
