[发明专利]制备碳酸钾的工艺和设备

说明书

在从饱和器溶液中结晶出来后，碳酸钾开始以离析盐（Schleudersalz）的形式从母液中分离出来，这就是K₂CO₃·1.5H₂O，含其他成分达3%（重量百分比），通常含水高达2%重量百分比。从此，碳酸钾水合物K₂CO₃·1.5H₂O可经缓慢干燥来分离;而碳酸钾煅烧物可在更高的干燥温度下，在剧烈搅动的产物床中分离。作为商业化产品，按照要求，这两种物质的颗粒大小从0.1-3.0mm或达到1.5mm。

用来干燥碳酸钾水合物和煅烧物的现有的分隔式干燥装置，通常安装在平行的生产线上，每一个都在下游设有筛选或筛分，研磨和整装装置。离析盐经计量进料斗喂入煅烧物或水合物的干燥装置，或以部分液流进入二者的干燥装置。

在干燥期间，特别是对煅烧物来说，在使用旋转炉或流化床干燥时，由于水合物的破裂或摩擦形成大量的粉末，这些粉末不能进一步利用，必须返回结晶阶段再行溶解。

另外，有大量附聚物（Agglomeraten）形成，尤其在煅烧阶段。这是因为在干燥期间，随着粘性母液的不同数量和离析盐的变化的颗粒尺寸分布导致粘附和结块。这些附聚物，在干燥时不会被搅拌破碎，因此必须进行分离，重新溶解。

根据温度和操作步骤，返回并再溶解的粉末及附聚物约占产物的20%。

这需要高昂的费用进行分离和筛选。返回的结果是，设备的生产能力减小，能耗增加。特别是煅烧情况下，由于附聚物和粉末粘结设备而导致停产。为生产碳酸钾水合物，DD2664902（GDR经济专利）曾建议将煅烧筒中未经处理的排出物与离析盐混合。然而，分析离析盐变化的水含量的费用昂贵。这样的水合物的制备方法虽有所改进，但并未解决大量粉末和附聚物生成的弊病。

因此，在碳酸钾水合物和碳酸钾煅烧物的制备过程中，目标是：减少或阻止粉末和附聚物的形成，利用粉末和附聚物生产产品。

现已发现，煅烧物制备过程中形成的粉末可在制备煅烧物和/或水合物之前与离析盐混合;并进一步发现，甚至来自碳酸钾水合物制备过程中的粉末也可与离析盐混合。

在这种情况下，所有产生的粉末均被开发利用。如果需要，甚至被研磨的煅烧物和水合物的附聚物也能与离析盐混合。

本发明工艺和设备详见以下说明。

大部分颗粒尺寸在0.1mm以下的煅烧粉末与离析盐混合可完全改变离析盐的结构，显著改善干燥期间的流动性和性状。特别是对碳酸钾煅烧物的情况来说更是如此。粉末覆盖离析盐颗粒表面，阻止颗粒结块。在粉末和离析盐混合后，其混合物由附着有大量极小粉尘或粉末的粘合层离析物颗粒构成，粉尘可吸收离析盐中多余的游离水。就可得到的煅烧物粉末量而言，在煅烧物粉尘和离析盐的混合物中，可使颗粒保持全部碳酸钾水合物的水份，其中任何多余的煅烧物粉末实际上保持无水状态，可以分离后添加到混合物中再利用。

粉末颗粒自身结块问题可将离析盐和煅烧物粉末的预处理混合物部分返回而加以避免，其中不同数量甚至大量的粉末能被混合物吸收。

为制备离析盐和粉末的混合物，根据本发明，在离析盐的下游安装一台搅拌器或混合器（图中的搅拌器A）以进行固体分离。在此搅拌器中，离析盐、煅烧物粉末、水合物粉末等与离析盐剧烈混合。

已经发现，被分离的煅烧物粉末可在极短时间内与离析盐反应。碳酸钾水合物制备过程中形成的粉末，虽然数量很少，也能改善离析盐的流动性。如果需要，特别是在煅烧物情况下，其研磨附聚物也可加到搅拌器A中。

搅拌器A有一个回料口，借此可使粉末与粉末和离析盐的混合物在位于搅拌器A的上游的单独搅拌器中混合或者在和离析盐混合之前在搅拌器A的前部混合。粉末颗粒的结块可因返回搅拌器A而避免并且不同量的甚至大量的粉末被吸收。

优选的是，搅拌器A既可构造成一个可部分逆混的搅拌螺杆，或者构造成一个带有剪切旋转臂，并使待混合料向出口运动的混合槽。

搅拌器A的排出物可任选喂入煅烧物制备或水合物制备阶段，也可以经计量进料斗分流后送到两个装置中。