【正文】 35％的氫氧化鉀，流至堿液循環(huán)槽，大部分堿液用泵循環(huán)并加人無(wú)離子水后再進(jìn)人電解槽陰極室，成品堿液送至蒸發(fā)工段濃縮至 48％，供碳酸鉀碳化或出廠(chǎng)銷(xiāo)售堿液。 48％的氫氧化鉀送人流化床碳化，生成碳酸鉀，其反應(yīng)式如下： KCl 十 2H2O→ KOH+Cl2↑ +H2↑ （電解） 2KOH＋ CO2→ K2CO3＋ H2O 該法主要優(yōu)點(diǎn)是碳酸鉀或氫氧化鉀產(chǎn)品質(zhì)量好， 工藝流程短、 生產(chǎn)自動(dòng)化程度高， 適于規(guī)?；a(chǎn) ， 污染少，環(huán)境好，維護(hù)檢修工作量少，操作條件好等。主要缺點(diǎn)是投資 大，生產(chǎn)成本高，能耗高等， 引進(jìn)國(guó)外技術(shù) 10 和設(shè)備費(fèi)用較高，經(jīng)濟(jì)上難以承受。 這些均制約了離子膜電解碳化法在碳酸鉀行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展。 我國(guó)成都化工廠(chǎng)從美國(guó)引進(jìn)年產(chǎn) 1萬(wàn) t 氫氧化鉀（可產(chǎn) t 碳酸鉀）的離子膜電解裝置，并采用日本流化床碳化干燥技術(shù)，于 1990 年正式投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)碳酸鉀生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，是我國(guó)碳酸鉀發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。 由于離子交換法和離子膜電解一碳化法各自的缺點(diǎn)，限制了碳酸鉀的生產(chǎn)規(guī)模，為 振興碳酸鉀工業(yè)，有關(guān)企業(yè)和科研院所競(jìng)相開(kāi)展攻關(guān)研究，并取得較大進(jìn)展和突破。 3 碳酸鉀生產(chǎn)工藝開(kāi)發(fā) 現(xiàn)狀 離子交換法由于生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的氯化銨廢水，因難以處理而一直困擾國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)，規(guī)模越大越明顯。該工藝環(huán)保壓力過(guò)大，已不符合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的要求。為了尋找符合國(guó)情、切實(shí)可行的碳酸鉀合成工藝，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠(chǎng)家做了大量的工作， 并取得較大進(jìn)展和突破。 改進(jìn)有機(jī)胺法它以氯化鉀為原料，以高沸點(diǎn)、低毒性有機(jī)胺代替低沸點(diǎn)有機(jī)胺作萃取劑。與傳統(tǒng)的有機(jī)胺法相比，改進(jìn)后的工藝未反應(yīng)氯化鉀與有機(jī)相明顯分層，易于分離，氯化鉀可循環(huán)使用，避免了傳統(tǒng)有機(jī)胺法產(chǎn)生大量難以治理的氯化銨廢水的缺點(diǎn)。 旋轉(zhuǎn)式連續(xù)離子交換法該 法由美國(guó)高級(jí)分離技術(shù)公司于 1983 年開(kāi)發(fā)成功，經(jīng)過(guò)不斷完善，國(guó)外已成功應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)對(duì)其用于碳酸鉀生產(chǎn)進(jìn)行了小型工業(yè)化試驗(yàn)，證明旋轉(zhuǎn)式連續(xù)離子交換法采用小容積樹(shù)脂床，可以使樹(shù)脂得到最大限度的利用。據(jù)資料介紹，與國(guó)內(nèi)現(xiàn)用的 11 離子交換工藝相比，其一次性投資降低 30％～ 50％，操作費(fèi)用降低 40％～50％，吸附劑用量減少 30％，且因?qū)崿F(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)化，可以徹底解決廢液的排放問(wèn)題。 溶劑萃取法該法是在生產(chǎn)碳酸鈉聯(lián)堿法基礎(chǔ)上，常溫下以有機(jī)溶劑萃取氯化銨，并使碳酸鉀從溶液中結(jié)晶出來(lái)。其具有流程短、設(shè)備 簡(jiǎn)單、成本低、易于大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，目前正處于中試階段。 鑒于本項(xiàng)目是離子膜電解法生產(chǎn)氫氧化鉀的后續(xù)項(xiàng)目， 經(jīng)對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的幾種碳酸鉀生產(chǎn)工藝的綜合比較， 結(jié)合我公司擁有水電廠(chǎng)和 330KV 線(xiàn)路已到格爾木、電價(jià)便宜 、所需原料在當(dāng)?shù)乜砂l(fā)供應(yīng) 的現(xiàn)狀，決定采用 離子膜電解碳化工藝生產(chǎn)碳酸鉀。即將氯化鉀電解（離子膜法），得高純度氫氧化鉀，然后以 CO2進(jìn)行碳化，得碳酸氫鉀，再經(jīng)水洗、離心分離、煅燒得精制碳酸鉀成品。 4 工藝流程 轉(zhuǎn)換苛性 鉀 (KOH) 至 碳酸鹽 (K2CO3) 的基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng) : 2KOH+CO2= K2CO3+H2O 上述反應(yīng)中所有的水 (化學(xué)反應(yīng) 產(chǎn)生的水 加上 50%(KOH)溶液中的水 )同時(shí)蒸發(fā)在 沸騰 床反應(yīng)器中。 所需的 二氧化碳 由 部分 天然氣 燃燒 產(chǎn)生 。 為了 使 流體化和反 應(yīng) 獲得必需的 連續(xù) 氣體 ,由 風(fēng)扇 把 周?chē)諝?泵入 燃燒室 且 加熱 ,和 天然氣點(diǎn)火 燃燒 。 K2CO3優(yōu)質(zhì)顆粒經(jīng)過(guò)旋風(fēng)器 C21 后， 干的顆粒沉積下來(lái)經(jīng)由空氣的運(yùn)送裝置 B22 送入流化床反應(yīng)器。 未沉積的碳酸鉀 進(jìn)入吸塵器 S— 21 經(jīng)由泵循 12 環(huán)利用。 從螺旋運(yùn)送機(jī) SC21卸下的小顆粒碳酸鉀經(jīng)冷卻器 RC— 21和螺旋輸送機(jī) RV— 21被冷卻到 55℃。 被 冷卻的碳酸鉀顆粒 經(jīng)斗式提升機(jī) 輸送到雙層篩分機(jī)中，尺寸合格的產(chǎn)品送到料倉(cāng) Z— 21 中。 特大號(hào) 顆 粒 的碳酸鉀 在 電動(dòng)粉碎機(jī) M21 中被壓破并且和尺寸不 合格顆粒分 在 一起 ,經(jīng)由 電動(dòng)回轉(zhuǎn)閥 RV23 和 氣力 運(yùn)送裝置 B23 送入 流 化 床反應(yīng)器之內(nèi)。 料倉(cāng) Z21 的容量 能保證自動(dòng)包裝機(jī) 8個(gè)小時(shí)的包裝，未能包裝和產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品被帶有吸嘴的吸塵裝置 X— 1 吸入并且在水中溶解。 整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程 被儀器控制確保 連續(xù) 的自動(dòng)化操作 控制 。操作人員 只有在包裝工序中需要。 電解得濃度為 30%的氫氧化鉀溶液，蒸發(fā)濃縮至氫氧化鉀濃度為 50%時(shí)，冷卻至 30－ 35℃ 析出氯化鉀回收再利用。濃堿液稀釋至 44%左右，進(jìn)行預(yù)碳化，當(dāng)氫氧化鉀濃度達(dá) 3g/l以下時(shí)，過(guò)濾除氫氧化鐵沉淀，再經(jīng)濃縮（ 50%以上）除鈉后，進(jìn)行碳化得粗碳酸鉀，繼續(xù)碳化得碳酸氫鉀結(jié)晶，結(jié)晶經(jīng)水洗、離心分離、煅燒制得精制碳酸鉀成品。漂洗時(shí)用軟水或純水，干燥器內(nèi)熱風(fēng)溫度不得低于 25℃ ，以利于 KHCO3的充分分解。尾氣中的碳酸鉀粉末可經(jīng)水淋吸收。 本項(xiàng)目生產(chǎn)工藝流程如圖所示。 13 碳酸鉀生產(chǎn) 工藝流程 示意 圖 5 原料 消耗 制取碳酸鉀的主要原料為氫氧化鉀和二氧化碳。氫氧化鉀來(lái)源于鹽湖30%氫氧化鉀 冷 卻 離 心 碳 化 濃 縮 濃 縮 母 液 CO2 Na2CO3 Fe(OH)2 預(yù)碳化 過(guò) 濾 碳酸氫鉀 沸騰干燥 碳酸鉀產(chǎn)品 來(lái)自電解 活性 CaCO3 KCl 包 裝 120℃ 熱空氣 熱風(fēng) 35℃ 50%濃度 CO2 14 集團(tuán)綜合利用項(xiàng)目中的 12 萬(wàn)噸 /年氫氧化鉀裝置（以氯化鉀為原料、采用先進(jìn)的離子膜電解工藝），二氧化碳來(lái)源于 天然氣的燃燒產(chǎn)物。 主要原材料、輔助材料、燃料的種類(lèi)、規(guī)格、年需求量及供應(yīng)來(lái)源見(jiàn)下表： 名稱(chēng) 規(guī)格 單耗 年需求量 供應(yīng)來(lái)源 氫氧化鉀 50% 電 100KWh 720 萬(wàn) KWh 天然氣 153Kg 萬(wàn)噸 外 購(gòu) 包裝袋 25Kg 42 個(gè) /t 萬(wàn)個(gè) 外購(gòu) 蒸汽 9～ 10 bar 新鮮水 8℃ 8 ㎡ 萬(wàn)㎡ 軟水 ㎡ 萬(wàn) ㎡ 5 生產(chǎn)原料及 產(chǎn)品的 規(guī)格 1 氫氧化鉀 數(shù)量： 120 噸 /天 KOH100% 規(guī)格： 50% 液堿 溫度： 80℃ 壓力： 6 bar(g) 2 天 然氣 含 CH4 : 100 Vol.% 燃燒值： ≥ 55000KJ/Kg 壓力： (g) 3 碳酸鉀 規(guī)格： ≥ % W/W 15 氫氧化鉀： ≤ % W/W 水： ≤ % W/W 溫度： ≤ 55℃ 密度： 1230～ 1430Kg/㎡ 最大顆粒： ㎜ 最小顆粒： ㎜ 6 主要設(shè)備 設(shè)備編號(hào) 設(shè)備名稱(chēng) 規(guī)格 數(shù)量 材質(zhì) 電機(jī)功率 (kW) B21 Process air fan with electric motor 電動(dòng)空氣鼓風(fēng)機(jī) Q = 17500 m3/h H = 0,2 bar G 1 CS 碳鋼 1 200 B22 Pneumatic conveying device with injector 帶注入器 氣 動(dòng) 輸送設(shè)備 Q = 420 m3/h H = 0,8 bar G 1 CS 碳鋼 1 B23 Pneumatic conveying device with injector 帶注入器氣 動(dòng) 輸送設(shè)備 Q = 250 m3/h H = 0,5 bar G 1 CS 碳鋼 1 B24 Process gas fan with 電動(dòng)燃?xì)夤娘L(fēng)機(jī) Q = 3500 m3/h H = 0,2 bar G 1 CS 碳鋼 145 BE21 Bucket elevator with motor drive 斗式提升機(jī) L = 25 m 1 SS/CS 不銹鋼 /碳鋼 1 D22 Process gas duct 工藝氣管道 φ = 1030 mm L= 6000 mm 1 SS/HRS 不銹鋼 /耐熱鋼 D27 Product distributing device 產(chǎn)品分料器 1 SS 不銹鋼 16 H21 Heating chamber with burner system for natural gas 帶天然氣燃燒系統(tǒng)燃燒 室 3850 kW 1 HRS/CS 耐熱鋼 /碳鋼 M21 Milling machine with motor drive 電動(dòng)粉碎機(jī) 1 SS/CS 不銹鋼 /碳鋼 1 N21 Belt conveyor with motor drive 皮帶機(jī) 1 SS/CS/rubber 不銹鋼 /碳鋼 /橡膠 1 N22 Bag closing machine with motor drive 封口機(jī) Automatic 1 SS/CS 不銹鋼 /碳鋼 1 R21 Fluid bed reactor with KOH/ K2CO3 solution spraying device 流化床反應(yīng)器帶KOH/K2CO3 溶液噴嘴 φ = 3300 mm 1 Inc/SS 鉻鎳鐵合金 /不銹鋼 RV21 Rotary valve with motor drive 電動(dòng)回轉(zhuǎn)閥 dust proof design 防塵設(shè)計(jì) 1 CI/CS Spec. 鑄鐵 /碳鋼 特種 1 RV22 Rotary valve with motor drive 電動(dòng)回轉(zhuǎn)閥 dust proof design 防塵設(shè)計(jì) 1 CI/CS Spec. 鑄鐵 /碳鋼 特種 1 RV23 Rotary valve with motor drive 電動(dòng)回轉(zhuǎn)閥 dust proof design 防塵設(shè)計(jì) 1 CI/CS Spec. 鑄鐵 /碳鋼 特種 1 RC21 Product cooler 產(chǎn)品冷卻器 φ = 2500 mmL= 9500 mm 1 CS 碳鋼 1 SC21 Screw conveyor with motor drive 螺旋輸送機(jī) φ = 200 mm L= 3000 mm 1 SS 不銹鋼 1 SM21 Screening machine, double deck type with drive 雙層篩分機(jī) Vibrating type 1 SS/CS 不銹鋼 /碳鋼 2 VC21 Vibrating conveyor φ = 200 mm L= 20xx mm 1 SS/CS 不銹鋼 /碳鋼 1 17 振動(dòng)輸送機(jī) W21 Maunual bagging scale,mechanical gross weighing type, with control panel to fill K2CO3 granules into 25kg bags 手動(dòng)包裝機(jī) 1 SS/CS 不銹鋼 /碳鋼 C21 Cyclone 旋風(fēng)分離器 φ = 2300 mm L= 8000 mm 1 SS/CS 不銹鋼 /碳鋼 D21A Duct for external process gas 外部工藝氣體管道 φ = 350 mm L= 5000 mm 1 CS 碳鋼 D21B Duct for external process gas 外部工藝氣體管道 φ = 310 mm L= 5000 mm 1 CS 碳鋼 D22A Air duct 空氣管道 φ = 530 mm L= 5000 mm 1 CS 碳鋼 D23 Exhaust air duct (Reactor – Cyclone) 尾氣管道 φ = 995 mm L=