1、硫酸鉀生產工藝的比擬和選擇隨著我國農業經濟的開展，忌氯作物如煙草、柑桔、西瓜和茶葉等 種值量逐年上升，無氯鉀肥顯得越來越重要，需求量隨之不斷提高硫酸 鉀一直被認為是生產無氯鉀肥的最好原料，尤為突出的是硫酸鉀不僅含 鉀，同時也是一種硫肥，這對缺硫地區更為重要。據對我國南方10省市 土壤分析，缺硫耕地面積在600萬公頃左右，約占耕地總面積的25%； 與此同時，我國又是世界忌氯作物最大種植國之一，全國西瓜種植面積 近1333萬公頃，需硫酸鉀20萬t/a。然而我國又是貧鉀國，還未發現可直接生產硫酸鉀的礦源。歷年來 我國所需的硫酸鉀幾乎全部從國外進口，每年進口量在5O80萬t左右， 預計本世紀末國內年需

2、求量達100萬t。因此，加速開展我國硫酸鉀生產 技術已勢在必行。1.國內外生產消費狀況目前，世界硫酸鉀總生產能力為420萬t/a，消費量為300萬t/a， 占世界K2O總消費量的6%。硫酸鉀生產方法有兩種：一種是從礦石或鹵 鹽中提取，另一種由KCl轉化。其中13%取自鹽湖和鹵水.50%來自礦 石，37%由KC l轉化。世界硫酸鉀總生產能力的一半集中在西歐，其它 還有美國、南朝鮮、臺灣、前蘇聯和日本等，全球硫酸鉀貿易量已超出 200萬t/a。我國是硫酸鉀消費大國，年需求量在6080萬t，是世界上 消費量上升最快的國家。1992年9月化工部召開了“硫酸鉀技術交流會， 目的在于探討我國建立硫酸鉀裝置

3、的可行性。此后，云南磷肥廠引進日 本技術建立了我國首套硫酸鉀生產裝置，隨后我國又自行開發了由KCI 轉化為硫酸鉀的技術。現國內已有硫酸鉀裝置約20套，總生產能力在10 12萬t,離實際需求量相差甚遠。國內硫酸鉀市場仍以進口為主。國內市 場，氯化鉀到岸價120美元/ t，市場價9001000元/ t，硫酸鉀到岸價 240美元/t，市場價20002200元/t，硫酸鉀價格是氯化鉀的兩倍。由 于國家煙草局等部門對硫酸鉀仍實行局部補貼，有的地區硫酸鉀價格在 17001900元/to但隨著市場經濟的改革及白行調整，預測硫酸鉀價格 維持在2200元/t，并呈繼續上升趨勢。2 .生產工藝方法的比擬及選擇世界

4、上由氯化鉀轉化為硫酸鉀生產工藝見表1，這些工藝除石膏法外 國內都有裝置。表1硫酸鉀生產工藝2.1從原料來源比擬曼海姆法和硫銨法原料最普遍，硫酸市場貨源充足，且很多廠家本 身就有硫酸裝置。硫銨法可以采用農用級或工業級硫銨，貨源較充足， 也可以采用鋼鐵廠、有機化工廠或制藥廠等副產硫銨因此擬建廠家選擇 硫銨法，原料來源是十分廣寬的。假設利用有機化工廠或制藥廠副產硫 銨母液作原料，不僅大大降低產品本錢，而且消除了環境污染，變廢為寶，具有明顯的社會效益和經濟效益。假設采用芒硝法或硫酸鎂法，擬建廠必須擁有或靠近芒硝礦場、鹽 湖或鹽場苦鹵資源。因為芒硝和苦鹵加工本錢在500600元/t,假設需 長途運輸是不

5、經濟的，且芒硝和苦鹵資源也有限石膏法可以采用副產磷 石膏作原料，本錢低廉。但無論采用復鹽法還是加壓氨解法，技術和設 備要求高，操作難，到目前為止還未能工業化。締置法需要的原科有硫 酸、液氨、締合劑等多種，所用的締合劑價格高（23萬元/t），貨源緊， 不能完全回收，且有一定毒性。從投資、本錢情況比擬國內宜采用的工藝方法的投資等綜合比擬見表2。從本錢上看，硫酸鎂法和芒硝法本錢最低，但建廠有條件限制。硫 銨法適中，但投資費用最低（只占曼海姆法的13%，芒硝法的20%，締置 法的60%），資金回收周期短。締置法和曼海姆法本錢最高，投資最高， 回收期長。從產品質量看，雖然硫銨法指標略差一些，但作為無氯復

6、臺 肥的農用硫酸鉀已完全符合要求了。擬建廠者假設采用曼海姆法需要大 量資金投人，否那么不宜選擇此法。從技術、設備和操作情況比擬曼海姆法技術先進、成熟，國外大多數裝置采用此法，但此法操作 溫度高（爐溫700C以上），操作難度大，設備材質要求高，所用的耐火 材料需全部進口，爐體砌成難度大，能耗高，爐體維修困難。硫銨法工 藝流程簡單，可靠性高，連續性好，操作溫度低6070C），能耗低，采 用先進的循環連續反響工藝，是較適宜的工藝之一。芒硝法和硫酸鎂法 操作溫度較低，產品質量較高，但為了提高鉀回收率和轉化率，工藝過 程中屢次進展蒸發、結晶、別離等步驟，流程長且復雜，能耗較高，操 作較繁，從工藝、技術先

7、進性來看沒有突出之處。締置法鉀轉化率較高， 反響條件溫和是較先進的工藝之一，但由于采用萃取反萃取步驟，流程 較復雜，技術條件尚不十分成熟。從副產物比擬曼海姆法和芒硝法副產鹽酸和氯化鈉是市場滯銷產品，生產經常因 副產物滿庫難以平衡而停產。硫銨法副產氯化銨，其本身是一種普通氮 肥，是市場緊銷的普通復合肥的重要原料。綜上所述，對一般廠家來說，硫銨法是適合國內的最正確方法。國 內正在運行的裝置約60%是采用硫銨法生產的。國內擁有硫銨法生產技術的有上海化工研究院、南化（集團）公司研究 院、湖南化肥工業公司、河北工學院等單位，還有多家生產廠家正在自 行開發。各開發的硫銨法也有些差異，如上海院采用不循環，一

8、步制取;南化院和湖南化肥公司采用循環法；河北工學院工藝所采用的相圖數據 是最準確的，由于數據準確，配料循環量準確，生產穩定。北京萬t/a 裝置即采用此技術。經多套裝置運行總結，硫銨法也存在許多問題，如傳熱效率不好，結晶效果不佳，產品組成波動較大，生產不穩定，設備 腐蝕較嚴重等等。3硫銨法生產工藝簡述以硫酸鉉和氯化鉀為原料，水相轉化制取硫酸鉀和氯化鉉，反響如下：2 (m+1)KC1+(m+1)(NH)SO/ m K SO *(NH XSO + 2mNHC1- KC1 42424、4244其工藝流程見圖1。K C 1 (N H t)zSO -硫酸鉀成品 氯化氨副產物圖l硫鉉法工藝流程3.1原料規格氯化鉀KO%57%氯化鉀KO%57%青海產K O%60%進口硫酸鉉N%硫酸鉉N%N20%或副產硫鉉母液產品規格3.3消耗定額4完畢語硫銨復分解法生產硫酸鉀因其工藝適合國內生產，迄今，該工藝已 有多套裝置在運行，各項工藝指標均達設計要求。其優點是：a工藝技術較先進，操作方便，原料消耗指標低，能耗低，投資省， 產品本錢低，利潤高。b主副產品均為肥料，工藝過程中無廢氣、廢渣、廢水排放。c可利用副產的硫銨母液為原料，