[发明专利]自碳化多效错流连续蒸发结晶生产碳酸氢钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工和资源与环境技术领域，特别是涉及一种自碳化多效错流连续蒸发结晶生产碳酸氢钾的方法。

背景技术

碳酸氢钾(Potassium bicarbonate)是重要化工原料，主要用作生产碳酸钾、醋酸钾、亚砷酸钾等，亦用于医药、食品、农业和灭火剂等行业，近年来碳酸氢钾被广泛用作食品疏松剂和品质改良剂，而且其发展越来越受重视。碳酸氢钾为生产碳酸钾的原料，碳酸钾被广泛用于化工、轻工、显像管玻壳、制药、食品、电焊条及有色金属冶金等行业，因此碳酸氢钾市场前景广阔，离子交换法和离子膜-电解法为目前生产碳酸氢钾和碳酸钾主要生产方法。离子膜电解法是通过电解氯化钾，首先得到氢氧化钾和副产物氯气，氢氧化钾再通过碳酸化制得碳酸氢钾，该工艺具有产品质量稳定、节约能源和三废污染少等优点，但是需要从国外进口设备和技术，因此投资基数大，回收周期长，短时期内在中国不会被大面积推广。通过离子交换法生产碳酸氢钾和碳酸钾的工艺方法具有产品质量优和投资少等优势，被国内大多数生产企业所采用，因其三废污染严重及能耗高影响曾一度被国家发改委列入淘汰工艺，国内许多企业因此停产关闭或转产。近年来，通过企业科研人员的技术攻关，实现了离子交换闭路循环，解决了三废污染问题，同时在节能改造方面也进行大量研究，取得显著成绩，当前离子交换法的技术水平和离子膜电解法差距不断缩小，而且产品在国内市场上占主导地位。

专利CN101186317A公开了一种工艺设备投资少、能耗低及无污染排放的碳酸钾制备方法，其将燃煤烟道气或石灰窑气经水除尘脱硫后通入氨水中，制成(NH₄)₂CO₃溶液，加入Ni(OH)₂和KCl，通入氨气分离出Ni(NH₃)Cl₂沉淀，K₂CO₃氨水溶液再转移到容器，加压通入氨气或加液氨，溶液分层，上层为过饱和氨水，下层为饱和K₂CO₃含氨溶液，用萃取法得K₂CO₃含氨饱和溶液；将K₂CO₃含氨饱和溶液加热蒸发，脱氨后过滤掉残留的NiCO₃后蒸干得K₂CO₃产品；Ni(NH₃)Cl₂溶于水，加石灰，加热蒸发脱氨完全后，过滤出Ni(OH)₂循环使用，滤液浓缩得CaCl₂产品，该工艺操作复杂，难以实现工业化。

传统的离子交换法生产碳酸氢钾和碳酸钾均以氯化钾和碳酸氢铵为原料，通过阳离子交换树脂进行交换，得含碳酸氢铵的碳酸氢钾交换溶液，然后经氨解吸、蒸发浓缩、碳酸化、冷却结晶、离心分离和干燥后包装入库。中国专利CN200910068696.0公开了一种离子交换法生产碳酸钾的工艺方法，该工艺主要包括解吸、蒸发、吸收、碳酸化、结晶和干燥等单元，工艺步骤为：离子交换完成液预热后在解吸塔中分解，然后进入三效蒸发单元，蒸发完成液进入二氧化碳吸收塔(在压力为0.4-0.8MPa下进行2-4小时的碳酸化反应)，碳酸钾全部被碳酸化为碳酸氢钾。碳酸化所用的二氧化碳气体来自解吸塔和干燥器，解吸塔分解的氨气被氨气吸收塔吸收为氨水做配液用。碳酸氢钾结晶经离心机甩干后再进行干燥，碳酸钾成品包装入库。该发明取消现有灰窑工段，减少了环境污染，除不凝性气体彻底，提高了蒸发传热系数，二氧化碳集中收集浓度高，减少碳酸化时间，提高了生产效率，节约原材料，降低生产成本，显著提高了经济效益和社会效益。但是该工艺采用顺流三效蒸发系统，而且蒸发温度较高，蒸汽单耗相对较高，高温导致12.5％-33.8％的碳酸氢钾分解成为碳酸钾，影响后续结晶和产品质量(设备腐蚀增加铁离子含量)，因此需要通过增加碳酸化工序才能满足后续生产，延长了生产工艺过程和增加设备投资，能耗也显著增加，其生产成本也相对较高，市场竞争力也较弱。