Способ получения нитрата калия

Изобретение относится к технологии получения минеральных солей и удобрений и может быть использовано для получения нитрата калия. Способ получения нитрата калия включает конверсию раствора смеси нитрата натрия с хлоридом калия, при которой в раствор исходной смеси вводят при нагревании нитрат натрия. Полученную смесь охлаждают для кристаллизации нитрата калия и отделяют его от оборотного раствора. После отделения нитрата калия в раствор добавляют хлорид калия или смесь хлоридов калия и натрия. Раствор упаривают до образования кристаллов хлорида натрия и отделяют его от оборотного раствора. Оборотный раствор, имеющий мольное соотношение ионов Cl-:NO3-, равное соответственно (10-40):(60-90), направляют для приготовления исходной смеси. Способ позволяет получать нитрат калия с минимальным содержанием примесей хлоридов. Массовая доля хлорид-иона в готовом продукте – кристаллах нитрата калия составляет 0,1-0,36 %. 1 ил., 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения минеральных солей и удобрений и может быть использовано для получения нитрата калия.

Нитрат калия находит широкое применение во многих отраслях промышленности. Он является бесхлорным, безбалластным комплексным удобрением, содержащим азот и калий в эквивалентном соотношении. Однако применение его в сельском хозяйстве ограничено высокой ценой.

Известен способ получения нитрата калия путем конверсионного обмена между нитратом натрия и хлоридом калия (Справочник азотчика. М.: Химия, 1987, с. 207-210) по уравнению: KCl+NaNO3=NaCl+KNO3.

По этому способу готовят раствор KCl и NaNO3, который смешивают с маточным раствором 1-й ступени кристаллизации для достижения необходимого соотношения К/NO3 (примерно 0,75) упаривают с образованием кристаллов хлорида натрия NaCl. Маточный раствор после отделения кристаллов NaCl смешивают с маточным раствором 2-й ступени кристаллизации и направляют на 1-ю ступень кристаллизации. Раствор охлаждается с образованием кристаллов нитрата калия KNO3. Кристаллы нитрата калия растворяют, смешивают с маточным раствором 2-й ступени кристаллизации, раствор упаривают и охлаждают. Суспензию сгущают, кристаллы KNO3 отделяют от маточника и промывают. Маточник подают на рециркуляцию и 1-ю ступень кристаллизации.

Недостатком известного способа является необходимость проведения перекристаллизации и промывки кристаллов нитрата калия для обеспечения чистоты полученного продукта.

Известен способ получения нитрата калия вакуумной кристаллизацией путем взаимодействия нитрата натрия и хлорида калия, в котором в маточный раствор добавляют нитрат натрия и хлорид калия в соответствии с молярным соотношением К+:NO3-=1:1,0-1,2; и осуществляют конверсию при температуре 75-90°С. Суспензию осаждают до содержания твердого вещества 30-45%, кристаллизованную при высокой температуре соль - хлорид натрия - отделяют центрифугированием, а очищенный раствор после фильтрации поступает в вакуумный кристаллизатор. Хлорид натрия промывают. Промывочную жидкость непосредственно направляют в вакуумный кристаллизатор. Температура в вакуумном кристаллизаторе поддерживается на уровне 25-40°С, и кристаллы нитрата калия выпадают в осадок. Суспензия после вакуумной кристаллизации вводится в центрифугу для центробежного разделения и получения первичного продукта - нитрата калия. Первичный продукт нитрата калия промывают и сушат. Полученный маточный раствор направляют для участия в последующей реакции конверсии (патент CN 101143731, C01D 9/14, 26.08.2009) - прототип.

Способ позволяет уменьшить количество циркулирующей воды и снизить энергопотребление, но не позволяет получить продукт без загрязнения его сопутствующими хлористыми солями.

Недостатками реализованных в промышленности процессов являются также использование для получения технического нитрата натрия и галургического 98%-го хлорида калия, которые первоначально получаются из растворов и путем дорогостоящих переделов (выпарки, растворения, кристаллизации и сушки), доводятся до товарных твердых материалов. После этого на стадию кристаллизации нитрата калия вновь вводится дополнительное количество воды, которое упаривается на стадии кристаллизации хлорида натрия.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение нитрата калия с минимальным содержанием примесей хлоридов.

Технический результат достигается тем, что в способе получения нитрата калия, включающем конверсию раствора смеси нитрата натрия с хлоридом калия, при которой раствор исходной смеси нагревают, полученную смесь охлаждают для кристаллизации нитрата калия и отделяют его от оборотного раствора, который упаривают до образования кристаллов хлорида натрия и отделяют его от оборотного раствора, а последний направляют для приготовления исходной смеси, в соответствии с изобретением для приготовления исходной смеси в оборотный раствор, который имеет мольное соотношение ионов Cl-:NO3-, равное соответственно (10-40):(60-90), вводят нитрат натрия, а после отделения нитрата калия в раствор добавляют хлорид калия или смесь нитратов калия и натрия.

Раздельное введение в технологический цикл нитрата натрия и хлорида калия позволит проводить кристаллизацию нитрата калия из раствора с более низким содержанием хлоридов. В результате снижается степень загрязнения продукта хлоридами без дополнительных операций перекристаллизации и промывки продукта. Мольное соотношение ионов Cl-:NO3- в оборотном растворе для приготовления исходного раствора составляет соответственно (10-40):(60-90) в зависимости от требований потребителя к содержанию хлоридов в нитрате калия. Мольное отношение К+:Na+ определяется при этом по изотермам растворимости в системе KCl-NaNO3-NaCl-KNO32О при соответствующей температуре, а содержание воды в системе - по водной проекции диаграммы. Массовая доля хлорид-иона в готовом продукте - кристаллах нитрата калия составляет 0,1-0,36%.

При использовании нитрата натрия в виде раствора ликвидируется энергоемкая стадия выпарки и сушки исходного раствора нитрата натрия и повторная выпарка дополнительного количества воды на стадии кристаллизации хлорида натрия.

Дополнительным резервом снижения затрат является использование смеси хлоридов калия и натрия в любом соотношении или смеси хлоридов калия и натрия и воды (рассол) в качестве калийного компонента. Тем самым расширяется ассортимент используемого калийного сырья, включая жидкие отходы калийных производств.

На фиг. 1 изображены технологические процессы получения нитрата калия и хлорида натрия с раздельной подачей нитратных и хлоридных реагентов (1а - с использованием твердых нитрата натрия, хлорида калия и смеси хлорида калия с хлоридом натрия, 1б - с использованием раствора нитрата натрия и твердых хлорида калия и смеси хлорида калия с хлоридом натрия). В таблице приведены составы растворов на отдельных стадиях технологического процесса.

При использовании твердых материалов:

а) к раствору Е//100 предварительно добавляют расчетное количество нитрата натрия NaNO3 и воды по линии Е//100 - 3 и смесь нагревается,

б) смесь охлаждают и отделяют кристаллы нитрата калия KNO3 (процесс кристаллизации изображается на диаграмме линией 3-1)

в) к раствору 1 добавляют хлорид калия или смесь хлоридов калия и натрия до состава 2,

г) раствор 2 упаривают до состава 21 и из него кристаллизуют NaCl по линии 21- Е//100.

Далее раствор Е//100 направляют в начало цикла, где он смешивается с нитратом натрия.

Возможна предварительная упарка раствора 1 и последующее смешение его с калийной составляющей. В этом случае водный баланс процесса остается неизменным.

В случае использования раствора NaNO3 схема технологического цикла выглядит следующим образом.

а) к раствору Е//100 добавляют раствор нитрата натрия NaNO3 (точка 6) до достижения состава 3. Концентрация раствора в точке 6 подбирается таким образом, чтобы фигуративная точка состава смеси переместилась в точку 3 (в данном случае предусматривается введение в систему раствора нитрата натрия, содержащего 450 молей воды на 1 моль NaNO3),

б) раствор 3 охлаждают до 25°С и из него кристаллизуется и отделяется нитрат калия KNO3 до точки 1,

в) раствор 1 выпаривается и к нему добавляется хлорид калия KCl или смесь хлоридов калия и натрия до состава 2, из которого кристаллизуют NaCl до точки Е//100 и далее цикл повторяется.

Расходные нормы по сырью несколько выше стехиометрических из-за технологических потерь.

Примеры конкретного осуществления способа.

Пример 1.

Для проведения первого опыта готовится 3340 г оборотного раствора с мольным соотношением Cl-:NO3-=20:80, К+:Na+=63:37. Раствор нитрата натрия, полученный нейтрализацией карбоната или гидрокарбоната натрия азотной кислотой и содержащий 841 г нитрата натрия и 885 г воды, смешивается с 3340 г оборотного раствора при 100°С и охлаждается до 25°С. При этом кристаллизуется 1000 г нитрата калия. Кристаллы отделяются на центрифуге, а к образовавшемуся маточному раствору добавляется 738 г хлорида калия. Смесь нагревается и из нее упаривается при 100°С 885 г воды. Происходит кристаллизация хлорида натрия массой 579 г. Кристаллы отделяют на центрифуге, избегая охлаждения, а маточный - оборотный раствор возвращается в начало процесса для смешения с раствором нитрата натрия.

При содержании в отфильтрованных на центрифуге кристаллах нитрата калия 4% пропитывающего маточного раствора, массовая доля хлорид-иона не превышает 0,2% (в известных способах при совместной подаче реагентов около 0,5%), что соответствует марке нитрата калия СХ (сельскохозяйственный).

Пример 2.

Для проведения первого опыта готовится 5038 г оборотного раствора с мольным соотношением Cl-:NO3-=40:60, К+:Na+=59,2:40,8. Оборотный раствор массой 5038 г смешивается с твердым нитратом натрия массой 841 г и 396 г воды. Смесь нагревается 100°С до полного растворения солей, а потом охлаждается до 25°С. При этом кристаллизуется 1000 г нитрата калия. Кристаллы отделяются на центрифуге, а к образовавшемуся маточному раствору добавляется смесь, состоящая из 738 г хлорида калия и 578 г хлорида натрия. Смесь нагревается и из нее упаривается при 100°С 396 г воды. Происходит кристаллизация хлорида натрия массой 1157 г. Кристаллы отделяют на центрифуге, избегая охлаждения, а маточный - оборотный раствор возвращается в начало процесса для смешения с нитратом натрия и водой.

При содержании в отфильтрованных на центрифуге кристаллах нитрата калия 4% пропитывающего маточного раствора, массовая доля хлорид-иона составляет около 0,36%. Продукт с таким содержанием хлоридов может быть промыт небольшим количеством воды для доведения требований по хлор-иону до нормы для марки нитрата калия «СХ».

Пример 3.

Для проведения первого опыта готовится 4737 г оборотного раствора с мольным соотношением Cl-:NO3-=10:90, К+:Na+=51,5:48,5. Оборотный раствор смешивается с твердым нитратом натрия массой 841 г и 1517 г воды. Смесь нагревается 100°С до полного растворения солей, а потом охлаждается до 25°С. При этом кристаллизуется 1000 г нитрата калия. Кристаллы отделяются на центрифуге, а к образовавшемуся маточному раствору добавляется 3689 г рассола, содержащего 738 г хлорида калия (массовая доля 20%) и 627 г хлорида натрия (массовая доля 17%). Смесь нагревается и из нее упаривается при 100°С 3841 г воды. Происходит кристаллизация хлорида натрия массой 1206 г. Кристаллы отделяют на центрифуге, избегая охлаждения, а маточный - оборотный раствор возвращается в начало процесса для смешения с раствором нитрата натрия.

При содержании в отфильтрованных на центрифуге кристаллах нитрата калия 4% пропитывающего маточного раствора, массовая доля хлорид-иона не превышает 0,1%, что вдвое ниже требуемой нормы к хлоридам для марки нитрата калия СХ (сельскохозяйственный).

Способ получения нитрата калия, включающий конверсию раствора смеси нитрата натрия с хлоридом калия, при которой раствор исходной смеси нагревают, полученную смесь охлаждают для кристаллизации нитрата калия и отделяют его от оборотного раствора, который упаривают до образования кристаллов хлорида натрия и отделяют его от оборотного раствора, а последний направляют для приготовления исходной смеси, отличающийся тем, что для приготовления исходной смеси в оборотный раствор, который имеет мольное соотношение ионов Cl-:NO3-, равное соответственно (10-40):(60-90), вводят нитрат натрия, а после отделения нитрата калия в раствор добавляют хлорид калия или смесь хлоридов калия и натрия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области выращивания кристаллов диарсенида трикадмия. Кристаллы Cd3As2 получают кристаллизацией капель расплава стехиометрического состава, свободно падающих в атмосфере аргона, находящегося под давлением 5±0,5 МПа, причем градиент температуры на пути падения капель составляет 44-52 град./см.

Изобретение относится к области физики низкоразмерных структур, а именно к формированию наноразмерной тонкопленочной структуры, и может быть использовано в различных высокотехнологичных областях промышленности и науки для создания новых материалов.

Изобретение относится к способам получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, а именно EuSi2 кристаллической модификации hP3 (пространственная группа N164, ) со структурой интеркалированных европием слоев силицена, которые могут быть использованы для проведения экспериментов по исследованию силиценовой решетки.

Изобретение относится к технологическим процессам, касающимся выделения из растворов солей в виде кристаллической массы, и предназначено для нереагентного изменения способности кристаллогидратов металлов регулировать инициирование зародышей и таким образом управлять числом зародышей и размерами выделяющихся кристаллов..

Изобретение относится к области кристаллографии. Способ включает приготовление маточного раствора с последующим его охлаждением в кристаллизаторе, внутри которого на платформе помещен затравочный кристалл, при этом предварительно готовят отдельно растворы сульфата кобальта, сульфата никеля и сульфата калия путем их растворения в горячей тридистиллированной воде, затем эти растворы смешивают, обеспечивая соотношение сульфата калия кобальта K2Co(SO4)2·6H2O и сульфата калия никеля K2Ni(SO4)2·6H2O - KCSH/KNSH в получаемом маточном растворе в диапазоне от 1:4 до 4:1, часть раствора отбирают для получения в чашке Петри затравочного и пробного кристаллов, уточняют температуру насыщения полученного маточного раствора по изменению размера пробного кристалла и затем фильтруют маточный раствор, платформу с полученным затравочным кристаллом устанавливают внутри кристаллизатора и нагревают до температуры, превышающей температуру насыщения на 10-15°C, подогревают отфильтрованный маточный раствор до температуры, превышающей температуру насыщения на 10-15°C, заливают этот маточный раствор в кристаллизатор, внутри которого находится затравочный кристалл, и ведут охлаждение маточного раствора, находящегося внутри кристаллизатора, до температуры, меньшей температуры насыщения на 0,05-0,1°C, после чего термостатируют раствор в течение 20-28 часов, а затем охлаждают со скоростью 0,05-0,5°C/сутки до комнатной температуры, или после достижения маточным раствором температуры, меньшей, чем температура насыщения на 0,05-0,1°C, включают в реверсивном режиме мешалку и охлаждают раствор до комнатной температуры, по достижении раствором комнатной температуры раствор сливают и извлекают из кристаллизатора полученный кристалл.

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано в физике конденсированного состояния, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой.
Изобретение относится к электронной технике, а именно - к материалам для изготовления полупроводниковых приборов с использованием эпитаксиальных слоев арсенида галлия.

Изобретение относится к технологии получения многокомпонентных полупроводниковых материалов. .

Изобретение относится к устройствам для получения твердых растворов карбида кремния с нитридом алюминия, используемых в производстве силовых, СВЧ- и оптоэлектронных приборов, работающих при высокой температуре и в агрессивных средах.

Изобретение относится к области материалов и элементов спиновой электроники и может быть использовано для создания элементов спинтронных устройств, сочетающих источник и приемник поляризованных спинов носителей заряда в гетероструктуре: ферромагнитный полупроводник/немагнитный полупроводник.

Изобретение относится к теплоэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использовано для повышения урожайности в овощеводстве закрытого грунта. Теплица включает транзитный газоход с отводным газоходом, теплообменник, вентилятор, эжектор, распределитель озоновоздушной смеси, соединенный с озонатором, газовоздушный коллектор, соединенный с корпусом теплицы, снабженной дефлектором.

Изобретение относится к способам получения нитрата калия из нитрата кальция и хлорида калия и может найти применение в химической промышленности для производства нитрата калия и побочных продуктов на основе хлорида кальция.
Изобретение относится к производству минеральных удобрений, к технологии получения водорастворимых комплексных удобрений на основе аммиачной селитры и может быть использовано на производствах, выпускающих аммиачную селитру.
Изобретение относится к способам получения минеральных удобрений, в частности бесхлорных азотно-калийных удобрений. .

Изобретение относится к удобрениям, предназначенным для некорневого питания растений. .

Изобретение относится к области производства нитрата калия (НК) и может найти применение в сельском хозяйстве с целью повышения содержания НК в готовом продукте НК получают путем взаимодействия при нагревании до 90°С хлорида калия и нитрата натрия в растворе, насыщенном относительно нитрата калия и хлорида натрия, последующего постепенного охлаждения до 20°С реакционной смеси и выделением целевого продукта флотацией с применением в качестве флотореагента смеси октилсульфата натрия в количестве 100 - 150 г/т солей и солянокислого октадециламина в количестве 75 - 100 г/т солей.

Изобретение относится к технологии получения минеральных солей и удобрений и может быть использовано для получения нитрата калия. Способ получения нитрата калия включает конверсию раствора смеси нитрата натрия с хлоридом калия, при которой в раствор исходной смеси вводят при нагревании нитрат натрия. Полученную смесь охлаждают для кристаллизации нитрата калия и отделяют его от оборотного раствора. После отделения нитрата калия в раствор добавляют хлорид калия или смесь хлоридов калия и натрия. Раствор упаривают до образования кристаллов хлорида натрия и отделяют его от оборотного раствора. Оборотный раствор, имеющий мольное соотношение ионов Cl-:NO3-, равное соответственно :, направляют для приготовления исходной смеси. Способ позволяет получать нитрат калия с минимальным содержанием примесей хлоридов. Массовая доля хлорид-иона в готовом продукте – кристаллах нитрата калия составляет 0,1-0,36 . 1 ил., 1 табл., 3 пр.

Наверх