化工工藝—鉀鹽生產主講：陳麗芳天津科技大學海洋科學與工程學院鉀鹽的主要品種：KCl（約占95%）、K2SO4(約占5%），其他少量KNO3等鉀鹽的主要用途：肥料（約占95%）、其它用途如生產其他含鉀化學品、要用等制取鉀鹽原料：鉀鹽礦：在地殼中占第七位，總量1250億噸，主要集中在美、德、法、俄羅斯、加拿大等國，我國很少；主要品種有鉀石鹽、光鹵石等含鉀鹽湖鹵水：青海察爾汗、新疆羅布泊等含鉀地下鹵水：四川、湖北江陵等地海水系統：海水中含鉀量占第六位、含量為0.33g/L

苦鹵是在曬鹽過程中最后甩出的母液，隨著水分的不斷蒸發(fā)，KCl得到富集，再經過復曬，一般含KCl量可達25g/l以上，是海水中KCl含量的70倍，我國每年生產海鹽3000萬噸以上，每產1噸原鹽相應排出300Be’的苦鹵為0.8m3左右，由于滲透和輸送過程等損失，我國每年的苦鹵產量約為：2000萬m3，是提取鉀鹽的重要資源之一。“苦鹵”這一名稱是由制鹽母液中含有大量的具有苦味的鎂鹽而來的。

第一節(jié)海鹽苦鹵生產氯化鉀

苦鹵的組成

一、苦鹵的性質含量苦鹵的粘度苦鹵的比熱容苦鹵中含有豐富的無機鹽類，含量較多的有氯化鈉、氯化鉀、硫酸鎂、氯化鎂、溴化鎂，少量的鈣鹽、鋰鹽、碘化物等，300Be’左右苦鹵組成如下表：60~110NaClg/L20~2560~75150~180單位

KClMgSO4MgCl2化學成分一般來說，苦鹵的濃度升高時，NaCl含量降低，而KCl、MgCl2、MgSO4的含量則升高?？帑u的粘度隨著濃度的提高而顯著增大。隨著溫度的升高而顯著降低。一般鹵水的比熱小于純水的比熱，而且隨著濃度的升高而減小，隨著溫度的升高而增大?？帑u的沸點苦鹵的PH值苦鹵的沸點隨苦鹵的濃度的升高而升高，隨苦鹵的濃度的降低而降低；隨外界壓力的升高而升高，隨外界壓力的降低而降低。常壓下苦鹵的沸點見下表：一般鹵水都是中性溶液，如300Be’的苦鹵其PH值大約在7.0～7.4之間，當苦鹵加熱蒸發(fā)時，PH值隨著苦鹵濃度的增高而減小，主要原因是在加熱時有部分鹽類（如氯化鎂）發(fā)生水解所致。0Be’51015202530323436沸點/℃100.4101.6103.2105.1107.4111.0115.3121.4129

0Be’/℃苦鹵化學組成（耶涅克指數值Z）K+1/2Mg2+1/2SO42-Na+H2O30.6/204.5075.8019.7012.30735.4二、苦鹵中主要鹽類的分離理論

苦鹵中主要含有NaCl、KCl、MgSO4、MgCl2、CaSO4、MgBr2等，因為CaSO4和MgBr2含量較少，為便于分析問題，忽略這兩種鹽的含量，這時體系就變成了Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42-——H2O五元交互體系。因此利用上述體系的平衡相圖來分析苦鹵在不同溫度下蒸發(fā)時的析鹽規(guī)律。例：有一苦鹵的組成如表所示。0Be’/℃相對密度d苦鹵化學組成（g/L)NaClKClMgCl2MgSO430.6/201.26696.6222.54179.5579.58

如何確定苦鹵生產氯化鉀的流程？？？高溫鹽蒸發(fā)析鹽苦鹵兌鹵蒸發(fā)析鹽析硫酸鎂分離鹽固液分離高溫固液分離冷卻結晶固液分離濃厚鹵光鹵石分解水氯化鉀洗滌水副生鹵已知原料組成

苦鹵低溫蒸發(fā)（0℃）相圖分析Eps：MgSO4·7H2OCar：KCl·MgCl2·6H2OBis：MgCl2·6H2O1、相圖分析析鹽規(guī)律苦鹵低溫蒸發(fā)（0℃）相圖分析結果階段體系點液相點固相點過程情況一M————NaCl析出二MM→LSNaCl、MgSO4·7H2O析出三ML→E0S→S1NaCl、MgSO4·7H2O、KCl析出四ME0S1→S2NaCl、MgSO4·7H2O、Car析出,KCl溶解（溶完）五ME0→E1S2→S3NaCl、MgSO4·7H2O、Car析出六ME1S3→MNaCl、MgSO4·7H2O、Car析出苦鹵低溫蒸發(fā)（0℃）相圖分析結論：苦鹵在低溫蒸發(fā)時有氯化鉀單獨析出，但析出量很少，而且繼續(xù)蒸發(fā)氯化鉀溶解，然后有兩種含鉀復鹽Pic和Car析出，且Pic最后完全轉化為Car?？帑u常常溫蒸蒸發(fā)（（25℃℃）相圖圖分析析Eps：MgSO4·7H2OHex：MgSO4·6H2OPen：MgSO4·5H2OTet：MgSO4·4H2OKai：KCl·MgSO4·3H2OCar：KCl··MgCl2·6H2OBis:MgCl2·6H2O苦鹵低溫溫蒸發(fā)（（25℃）相圖分分析結果果階段體系點液相點固相點過程情況一M————NaCl析出二MM→ASnNaCl、Eps析出三MA→OSn→S1NaCl、Eps、Kai析出四MOS1Eps脫水為Hex，其它鹽不參與五MO

→QS1→S2NaCl、Kai析出，Hex溶解六MQS2Hex脫水為Pen，其它鹽不參與苦鹵低溫溫蒸發(fā)（（25℃）相圖分分析結果果階段體系點液相點固相點過程情況七MQ→SS2→S3NaCl、Pen、Kai析出八MSS3Pen脫水為Tet，其它鹽不參與九MS→US3→S4NaCl、Tet、Kai析出十MUS4→S5NaCl、Tet、Car析出，Kai溶解十一MU

→VS5→S6NaCl、Tet、Car析出十二MVS6→MNaCl、Tet、Car、Bis析出苦鹵常溫溫蒸發(fā)（（25℃）相圖分分析結論論：苦鹵在常常溫蒸發(fā)發(fā)時沒有有氯化鉀鉀單獨析析出，但但有兩種種含鉀復復鹽Kai和Car析出，且且kai最后完全全轉化為為Car?？帑u高溫溫蒸發(fā)（（110℃℃）相圖分分析3、苦鹵高高溫蒸發(fā)發(fā)（110℃℃）相圖分分析（2）苦鹵高溫溫蒸發(fā)過過程析鹽鹽規(guī)律（（110℃℃）階段體系點液相點固相點過程情況一MM——NaCl析出二MM→LM1NaCl、MgSO4·H2O共析三ML→E1M1→S1NaCl、MgSO4·H2O、Car共析四ME1（蒸干）S1→MNaCl、MgSO4·H2O、Car、Bis共析結論：苦苦鹵在高高溫等溫溫蒸發(fā)過過程中，，沒有KCl析出，只只有KCl··MgCl2·6H2O（光鹵石石）一種種含鉀復復鹽析出出?？帑u高溫溫蒸發(fā)（（110℃℃）相圖分分析結論論：苦鹵在高高溫蒸發(fā)發(fā)時沒有有氯化鉀鉀單獨析析出，只只有一種種含鉀復復鹽Car析出，且且析鹽具具有明顯顯的階段段性。相圖分析析結論：：低溫（0℃）相圖分分析結論論：苦鹵在低低溫蒸發(fā)發(fā)到某一一階段后后，雖有有KCl結晶析出出（伴隨隨著大量量NaCl和MgSO4·7H2O析出），，繼續(xù)蒸蒸發(fā)時KCl溶解，苦苦鹵中的的KCl主要是以以光鹵石石的形式式析出。。常溫（25℃）相圖分分析結論論：苦鹵在常常溫蒸發(fā)發(fā)時沒有有KCl析出，只只有鉀鹽鹽鎂礬和和光鹵石石兩種含含鉀復鹽鹽析出，，而且隨隨著蒸發(fā)發(fā)過程的的繼續(xù)進進行析出出的鉀鹽鹽鎂礬又又完全溶溶解，最最后以光光鹵石形形式析出出。高溫（100℃℃）相圖分分析結論論：苦鹵在高高溫等溫溫蒸發(fā)過過程中，，沒有KCl析出，只只有KCl··MgCl2·6H2O（光鹵石石）一種種含鉀復復鹽析出出。相圖分析析總結論論：綜上所述述，低溫溫（0℃）、常溫溫（25℃）以及高高溫（110℃℃）幾種溫溫度下的的相圖分分析可知知：⑴在不同同溫度下下進行等等溫蒸發(fā)發(fā)，其析析鹽規(guī)律律各不相相同。⑵KCl只有在0℃蒸發(fā)時與其它它鹽一起析出出，而在其他他情況下均以以含鉀復鹽的的形式析出，，其復鹽有Kai、Car兩種，但最后后都轉化成光光鹵石。（1）苦鹵常溫蒸蒸發(fā)實驗：苦鹵常溫蒸發(fā)發(fā)實驗結果見見下表和圖：：0Be’/℃固相組成（%）NaClMgCl2MgSO4KClH2O30/300000030.8/3090.71.270.770.037.2532.08/3089.01.570.910.078.3332.8/3088.71.721.050.128.6633.97/30.588.01.961.100.128.8334.6/30.580.51.835.690.1011.9535.12/29.959.81.7617.540.6322.2036.12/30.546.93.4521.755.6722.6637.28/3044.14.8521.106.4333.8038.22/3043.75.1820.806.5824.0038.90/3043.55.3720.606.8124.012、苦鹵中主要要鹽類分離的的科學試驗蒸發(fā)母液分離鹽類后母液組成克/升每段析出鹽量（克）析出鹽類成分%/℃體積升NaClMgCl2MgSO4KClNaClMgCl2MgSO4KClH2O30/301.00120.76147.0477.4120.5300000030.8/300.885103.07166.6386.6123.0023.290.981.270.770.037.2532.08/300.79085.80188.6495.4025.1429.187.731.821.110.119.2332.8/300.72671.25204.07103.2426.7517.186.082.171.320.2310.2033.97/300.66653.09221.38111.8829.4916.785.372.851.650.169.9734.6/300.61541.62239.65113.2733.3420.448.771.2824.80微25.1535.15/29.90.51830.58281.6494.6637.4260.023.361.6337.55微37.4636.15/30.50.4041.98375.8066.1612.5569.115.027.5131.6719.4526.3537.28/300.3624.82406.0566.715.7818.711.3022.6213.0715.0237.9938.22/300.3440.62421.1567.503.843.815.8027.482.5116.4237.7238.91/300.3292.14433.5869.752.992.420.1925.994.0813.6536.09苦鹵常溫蒸發(fā)發(fā)實驗結果：：苦鹵常溫蒸發(fā)發(fā)實驗結論由表及圖可以以看出：（1）苦鹵蒸發(fā)至340Be’以前為NaCl單獨析出階;（2）在34～35.50Be’有MgSO4大量析出，通通過計算或固固相鑒定，析析出的固相為為MgSO4·7H2O；（3）在35～36.2之間有KCl和MgSO4大量析出，在在此階段KCl和MgSO4是結合成KCl·MgSO4·3H2O形式析出；（4）在38.5～37.2之間有MgCl2和KCl大量析出,且MgSO4不斷溶解，在在此階段為KCl·MgCl2·6H2O析出，KCl·MgSO4·3H2O溶解。通過上面的分分析可以看出出：苦鹵常溫溫蒸發(fā)試驗的的析鹽規(guī)律與與25℃五元平衡相圖圖分析的結果果基本符合。。沸點℃比重d高溫液相組成（kg/m3）NaCl析出率（%）MgSO4析出率（%）KClNaClMgSO4MgCl2原料30.60Be’/30℃22.5496.6179.85179.64001171.290932.8966.59107.22266.4352.888.201191.301638.9053.2070.25311.7369.9948.851211.306444.8332.9336.87360.9182.9176.841231.310449.0525.9529.44393.2287.6683.061251.313951.8922.0820.03419.7990.0989.111271.326654.0416.4518.55438.3692.9090.321291.332156.2615.1711.48456.3493.7594.271311.332852.5311.6712.88468.6195.3394.00（2）苦鹵高溫蒸蒸發(fā)分實驗：高溫蒸發(fā)實實驗結果見下下表和圖苦鹵高溫蒸發(fā)發(fā)實驗苦鹵高溫蒸發(fā)發(fā)實驗結論：：從上述實驗數數據及有關圖圖表可以得出出：（1）苦鹵在高溫蒸蒸發(fā)時，溫度度在117℃以前主要為NaCl析出；（2）117℃左右MgSO4·H2O開始飽和，，117～121℃之間為MgSO4·H2O的大量析出出階段；（3）沸點在121℃時，NaCl和MgSO4的析出率在在80%左右，沸點點在127℃時，NaCl和MgSO4的析出率已已達到90%以上（即已已充分析出出）；（4）沸點在129℃左右時開始始有鉀鹽析析出。這一試驗結結果與前面面用110℃的五元平衡衡相圖分析析的結果基基本符合。。苦鹵低溫蒸蒸發(fā)：有KCl析出，但析析出量很少少；常溫蒸發(fā)：：沒有KCl析出，但有有含鉀復鹽鹽析出，Kai和Car高溫蒸發(fā)：：析出Car通過相圖分分析和科學學試驗的分分析：（1）在苦鹵的的蒸發(fā)過程程中，常溫溫蒸發(fā)和高高溫蒸發(fā)時時沒有KCl的單獨析出出階段，只只有鉀的復復鹽（鉀鹽鹽鎂礬和光光鹵石）析析出，低溫溫蒸發(fā)時有有KCl析出，但析析出率很低低，且是與與其他鹽一一起析出，，因此用低低溫蒸發(fā)的的方法從苦苦鹵中直接接提取KCl是不可能的的。（2）在常溫蒸蒸發(fā)時有鉀鉀鹽鎂礬(Kai)和光鹵石(Car)兩種含鉀復復鹽析出，，且KCl的析出率均均在80%以上，因此此這兩種復復鹽都有可可能成為提提取KCl的中間產品品，那么選選擇哪一種種更好呢？？可以利用用相圖進行行分析：3、苦鹵生產產KCl原則流程的的確定kai加水過程相相圖分析結論：鉀鹽鹽鎂礬是一一種異成分分復鹽，加加水分解，，析出另一一種復鹽軟軟鉀鎂礬。。從上述相圖圖分析可知知：鉀鹽鎂鎂礬（KCl·MgSO4·3H2O）是異成分分復鹽，加加水分解得得到軟鉀鎂鎂礬（K2SO4·MgSO4·6H2O)，軟鉀鎂礬礬也是異成成分復鹽，，加水分解解析出K2SO4，因此不能能作為生產產氯化鉀的的中間產品品。Pic加水過程相相圖分析光鹵石（Car：KCl·MgCl2·6H2O）是異成分分復鹽，加加水分解析析出氯化鉀鉀，可以作作為生產氯氯化鉀的中中間產品。。光鹵石（Car）加水過程程相圖分析析（3）由苦鹵高高溫蒸發(fā)試試驗可以看看出，在蒸蒸發(fā)過程中中各種鹽類類析出有明顯的階段段性:沸點在117℃以前為NaCl單獨析出;在117～129℃之間為MgSO4·H2O大量析出階階段，此階階段有90%以上析出，，KCl進一步富集集;129℃左右開始有有鉀鹽析出出;因此只要控控制蒸發(fā)沸沸點在129℃之前（在鉀鉀鹽析出前前）進行高高溫固液分分離，即可可以把絕大大部分的固固相NaCl、MgSO4·H2O分離出去，，使KCl全部富集在在母液中，，再制取光光鹵石。（4）把25℃的五元相圖圖與110℃時的五元相相圖進行比比較可以看看出，在高高溫時結晶晶區(qū)擴大，，光鹵石結結晶區(qū)縮小小，而在低低溫時恰好好相反，這這一點也說說明高溫蒸蒸發(fā)時對分分離等雜質質鹽類比低低溫蒸發(fā)更更有利；另另外利用低低溫時光鹵鹵石結晶區(qū)區(qū)擴大這一一特點，可可以將苦鹵鹵在高溫蒸蒸發(fā)得到的的清液進行行冷卻，必必然有大量量光鹵石析析出。由以上的分分析可以確確定苦鹵生生產氯化鉀鉀的原則流流程如下：：苦鹵生產氯氯化鉀的原原則流程的的確定：高溫鹽蒸發(fā)析鹽苦鹵蒸發(fā)析鹽析硫酸鎂分離鹽固液分離高溫固液分離冷卻結晶固液分離濃厚鹵光鹵石分解水氯化鉀苦鹵生產氯氯化鉀的工工藝流程（（框圖）：：Ⅰ效兌鹵固液分離氯化鉀蒸發(fā)析鹽析硫酸鎂洗滌高溫鹽分離鹽固液分離濃厚鹵光鹵石分解水蒸發(fā)析鹽苦鹵高溫固液分離冷卻結晶去提溴水副生鹵苦鹵生產氯氯化鉀的工工藝流程（（框圖）：：效前兌鹵鹵低溫鹽（苦苦鹽）固液分離氯化鉀蒸發(fā)析鹽析硫酸鎂洗滌高溫鹽固液分離濃厚鹵光鹵石分解水兌鹵苦鹵高溫固液分離冷卻結晶去提溴水副生鹵小結：原料相圖分析室內實驗理論基礎、、確定實驗驗方案理論基礎、、確定中試試原則流程程中試規(guī)模生產放大改進完善流流程、解決決技術、設設備問題等等三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析（一）原料料鹵水的預預處理用蒸發(fā)濃縮縮的方法從從苦鹵中提提取氯化鉀鉀，首先是是進行高溫溫蒸發(fā)濃縮縮，先把大大量的水分分、NaCl和分離出去去，母液再再進行冷卻卻析出光鹵鹵石。一般般曬鹽后的的苦鹵濃度度多在280Be’左右，經明明溝輸送到到化工廠附附近時，由由于稀釋其其濃度一般般為26～270Be’，這種低濃濃度的鹵水水含有大量水水分和NaCl，在高溫蒸蒸發(fā)過程中中要蒸發(fā)大量量的水分，燃料消耗耗很大，使使其成本增增高，而且且在蒸發(fā)過過程中要析析出大量的的固相鹽類類，使固液比高達達50%，使蒸發(fā)操操作和固液液分離很困困難，同時時在固液分分離過程中中不可避免免地要帶失失大量的母母液，從而而造成鉀鹽鹽損失很大大，為此各各生產廠非非常重視原原料鹵水的的處理。鹵水預處理理的方法冬季除硫酸酸鎂:利用冬季氣氣溫降低，，自然冷凍凍除MgSO4·7H2O，同時除去去水分和硫硫酸鎂雜質質?；瘜W方法:利用制堿廠廠排出的廢廢液（含大大量CaCl2，與硫酸鎂鎂反應生成成溶解度較較小的硫酸酸鈣，達到到除SO42-的目的。復曬法:將苦鹵重新新送回鹽田田，利用太太陽能蒸發(fā)發(fā)水分，同同時析出大大量NaCl，副產部分分鹽，達到到濃縮和除除雜的目的的。三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析項目27.5282930313232.834.0耗鹵體積7270666051.54740.537.6蒸發(fā)水量（噸）42.540.8363126.521.517.315.3耗煤量（噸）8.07.66.45.75.14.64.2蒸發(fā)析鹽量（噸）17.513.810.58.26.76.05.22以27.50Be‘為100%100106112123143175197生產1噸一級氯化化鈉的各種種物料消耗耗比較表（（生產統計計數據）0Be’三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析復曬曬的的作作用用：：苦鹵鹵濃濃度度每每提提高高10Be’’，其其各各項項經經濟濟指指標標如如下下：：1、節(jié)節(jié)省省燃燃料料，，每每噸噸氯氯化化鉀鉀可可達達0.75噸煤煤；；2、設設備備生生產產能能力力提提高高18.0%；3、由由于于減減少少了了高高低低溫溫鹽鹽帶帶失失的的澄澄清清液液，，KCl提取取率率可可提提高高2.0%；4、每每噸噸KCl能在在復復曬曬過過程程副副產產的的工工業(yè)業(yè)鹽鹽0.5噸；；5、產產品品的的成成品品約約下下降降5～8%。度的的確確定定：：復復曬曬終終止止?jié)鉂鈴蜁駮襁^過程程不不析析出出其其他他鹽鹽類類，，只只由由NaCl析出出：：340Be’以前前越越高高越越好好。。當地地的的氣氣候候條條件件，，一一般般為為31～320Be’三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析0.150.250.40.60.825————————016.68————————814.29——————0——12.5————————810————010169.09——0——————8.330——8————6.671295249——5——41——69——（二二））兌兌鹵鹵MgSO4/MgCl2MgCl2/KCl苦鹵鹵蒸蒸發(fā)發(fā)鉀鉀鹽鹽損損失失與與MgSO4/MgCl2、MgCl2/KCl比值值的的關關系系三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析NaClMgCl2MgSO4KCl單位85.80188.6495.4025.14g/L例如如：：32.080Be苦鹵鹵組組成成如如下下(g/L)M,在有有鉀鉀析析出出區(qū)區(qū)？增加加MgCl2含量量加入入氯氯化化鎂鎂（（固固體體））加入入濃濃厚厚鹵鹵（（液液體體））加入入提提溴溴廢廢液液（（液液體體））三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析兌鹵鹵：：是指指苦苦鹵鹵、、濃濃厚厚鹵鹵以以及及氯氯化化鉀鉀生生產產過過程程的的副副生生鹵鹵互互相相攙攙兌兌兌鹵鹵比比：苦鹵鹵體體積積與與濃濃厚厚鹵鹵體體積積之之比比兌鹵鹵的的作作用用：：改變變鹵鹵水水組組成成，，鎂鎂鉀鉀比比值值↑↑，，鎂鎂鎂鎂比比值值↓↓，，使使鹵鹵水水在在蒸蒸發(fā)發(fā)過過程程無無鉀鉀鹽鹽析析出出；；降低低蒸蒸發(fā)發(fā)過過程程鹵鹵水水的的固固液液比比，，有有利利于于蒸蒸發(fā)發(fā)操操作作；；同離離子子效效應應，，使使氯氯化化鈉鈉析析出出更更充充分分。。兌鹵鹵比比的的弊弊病病：：兌入入的的濃濃厚厚鹵鹵在在生生產產過過程程中中空空運運轉轉，，能能耗耗增增加加，，設設備備生生產產能能力力降降低低。。三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析兌鹵鹵比比如如何何確確定定：：苦鹵鹵冬冬季季除除硫硫酸酸鎂鎂后后兌兌鹵鹵比比有有何何變變化化：：三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析兌鹵鹵過過程程的的計計算算：：物料苦鹵濃厚鹵分解液洗滌液體積/m3V1V2V3V2MgCl2含量（g/L)CM1CM2CM3CM4KCl含量（g/L)Ck1Ck2Ck3Ck4(1)苦鹵鹵體體積積計計算算：：(2)濃厚厚鹵鹵體體積積計計算算：：未未析析出出組組分分(3)兌鹵鹵比比計計算算(4)兌鹵鹵流流程程：：三、、兌兌鹵鹵法法生生產產氯氯化化鉀鉀的的工工藝藝過過程程分分析析1、蒸發(fā)的目的的濃縮——蒸發(fā)水分使雜質鹽（NaCl、MgSO4·H2O)充分析出KCl和MgCl2富集2、蒸發(fā)的要求求使雜質質鹽（（NaCl、MgSO4·H2O)充分析析出Car恰好飽飽和，，而又又不析析出三鹽共共飽（三））蒸發(fā)發(fā)和高高溫固固液分分離三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析水水苦鹵蒸發(fā)NaCl蒸發(fā)MgSO4·H2O、NaCl高溫固液分離澄清液理論上對NaCl、

MgSO4·H2O、Car三鹽共飽T保溫T終3、蒸發(fā)發(fā)的終終止沸沸點五元交交互體體系，，獨立立組分分數C=5三固一一液，，相數數P=4自由度度F=C-P+1=5-4+1=2兩個自自由變變量溫度：：保溫溫溫度度T保溫某一組組分含含量：：MgCl2/KCl蒸發(fā)終終止沸沸點T終：取決決于操操作壓壓力和和鹵水水（澄清清液））濃度海水系系統鹵鹵水當當壓力一定時時沸點點與濃濃度有有很好好對應應關系系三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析保溫溫度℃液相組成克/100克溶液MgCl2/KClNaClKClMgCl2MgSO4907.71.623.9230.011.8111.31.312.8832.461.5418.70.791.8434.381.3430.70.661.1836.201.131007.41.104.3031.881.839.71.013.4233.041.5615.40.812.2835.001.4026.20.721.4136.991.1736.70.791.0438.151.05不同溫溫度和和不同同MgCl2/KCl比值時時NaCl、MgSO4·H2O、Car三鹽共共飽溶溶液組組成三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析不同溫溫度和和不同同MgCl2/KCl比值時時NaCl、MgSO4·H2O、Car三鹽共共飽溶溶液組組成/保溫溫度℃液相組成克/100克溶液MgCl2/KClNaClKClMgCl2MgSO41106.21.175.1832.200.598.11.004.1533.550.4810.70.833.2434.730.4114.30.752.5235.970.3219.30.791.9337.130.2727.50.601.4138.640.2035.20.521.1339.950.19三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析不同溫溫度和和不同同MgCl2/KCl比值時時NaCl、MgSO4·H2O、Car三鹽共共飽溶溶液組組成/保溫溫度℃液相組成克/100克溶液MgCl2/KClNaClKClMgCl2MgSO41205.41.236.0532.790.416.90.954.9534.140.368.93.9535.210.3111.70.603.1436.640.2816.40.492.3137.900.2521.90.441.7739.690.2028.20.291.4440.830.1434.10.141.2442.180.16三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析表中可可知：：T保溫一定，，MgCl2/KCl↑，澄澄清液液中KCl的含量量↓；；MgCl2/KCl一定，，T保溫↑，澄澄清液液中KCl的含量量↑。。因此：：適當當少兌兌濃厚厚鹵（（MgCl2/KCl稍低些些），適當當提高高保溫溫溫度度對生生產有有利蒸發(fā)終終止沸沸點蒸發(fā)壓壓力澄清液液濃度度保溫溫溫度T保溫MgCl2/KCl蒸發(fā)終終止沸沸點與與保溫溫溫度度、鹵鹵水鎂鎂鉀比比值的的對應應關系系（常常壓））/保溫溫度℃終止沸點℃保溫溫度℃終止沸點℃10.890125.510.8110129.713.690126.813.611013115.890127.415.8110131.618.590128.318.5110132.510.8100127.610.8120131.813.610012913.6120133.115.8100129.515.8120133.718.5100130.418.5120134.6三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析/蒸發(fā)終終止沸沸點與與保溫溫溫度度、鹵鹵水鎂鎂鉀比比值的的對應應關系系（常常壓））三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析三、兌兌鹵法法生產產氯化化鉀的的工藝藝過程程分析析4、蒸發(fā)發(fā)效數數和蒸蒸發(fā)流流程蒸發(fā)效效數：：例1：T0=151.7℃,Tk=45.3℃氯化鉀鉀生產產一般般Δ=24+1+2=27℃例2：T0=158.7℃,Tk=45.3℃氯化鉀生產產一般Δ=24+1+2=27℃氯化鉀生產產一般采用用兩效，三三效蒸發(fā)蒸發(fā)流程：：工藝要求高高溫排料（（保溫溫度度為100～110℃）苦鹵的粘度度隨著溫度度↓而大大大↑對于兩效蒸蒸發(fā)：？對于三效蒸蒸發(fā)：？？？？三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析負壓降溫操操作壓力的的確定/真空度/mmHg負壓降溫器排料溫度/℃01283101134151055209761084680727215874053三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析為什么要負負壓降溫？？負壓降溫器器及工作原原理：負壓降溫器器排料溫度度=T保溫+5～8℃（管路損損失）高溫鹽洗滌滌：高溫鹽夾夾帶大量母母液（含鉀鉀量很高））溫度高（T保溫）問題：帶失失大量鉀，，收率↓轉鼓真空過過濾解決方法：：洗滌洗滌劑：低低濃度苦鹵鹵（或者混混合鹵水高溫鹽利用用：凍硝生產硫酸鉀鉀分離：鹽和和硫酸鎂三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析（四）冷卻卻結晶相圖分析和和實驗可得得其冷卻過過程析鹽規(guī)規(guī)律:濃度/0BeMgSO4MgCl2KClNaCl36～36.22.3～2.731～322.8～3.71.5～1.7澄清液組成成（w%）開始冷卻只只有NaCl+MgSO4·H2O析出，光鹵鹵石（Car）從不飽和和到飽和；；冷卻至某一一溫度時Car飽和，這時時NaCl+MgSO4·H2O+Car析出繼續(xù)冷卻至至某一溫度度，液相點點離開Car、MgSO4·H2O共飽線，進進入Car結晶區(qū)，此此時MgSO4·H2O不飽和，只只有NaCl+Car析出，以前前析出的MgSO4·H2O返溶；冷卻至25℃時絕大部部分Car已析出，繼繼續(xù)冷卻MgCl2·6H2O析出三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析冷卻溫度T保溫Car飽和MgSO4·H2O開始溶解MgSO4·H2O溶完75℃50℃25℃MgCl2·6H2O開始析出NaCl+MgSO4·H2O析出NaCl+MgSO4·H2O+Car析出NaCl+Car析出如果冷卻溫溫度太高：：如果冷卻溫溫度太低：：適宜的冷卻卻溫度：光鹵石析出出率光鹵石質量量（純度））技術可能性性經濟合理性性/冷卻溫度/℃光鹵石析出率/%MgCl2/KCl=11.1MgCl2/KCl=12.8MgCl2/KCl=14.51000009517.915.5169029.932.830.78544.248.345.47559.16665.15584.488.385.34590.790.991.23593.794.794.52595.696.295.8冷卻終溫的的確定三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析冷卻終溫的的確定/三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析冷卻至同一一溫度時，，不同MgCl2/KCl鹵水Car析出率不同同，但溫度度低于45℃時析出率率相差不大大；冷卻溫度↓↓，Car析出率↑；；冷卻至45℃時Car析出率已經經≥90%,25℃時Car析出率≥95%,說明此時冷冷卻溫度↓↓，Car析出率增加加很少。另一方面：：冷卻溫度度↓，動力力消耗↑冷卻終溫：：30℃～40℃三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析氣溫變化時時，蒸發(fā)終終止沸點、、保溫溫度度、冷卻終終溫之間如如何調節(jié)？？正常情況下下光鹵石組組成：KCl：21%左右MgCl2:31%左右NaCl:7%左右MgSO4：1%左右NaCl含量偏高（（10%)分析原因MgSO4含量含量偏偏高分析原原因MgCl2含量含量偏偏高分析原原因三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析冷卻結晶流流程及設備備：兩級冷卻？？？？真空結晶器器：風冷塔：三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析物料衡算：：例題：物料名稱濃度/0BeKClNaClMgCl2MgSO4H2O單位澄清液36.532.010.0336.014.8935.8g/L濃厚鹵36.52.806.0439.029.1861.7g/L光鹵石——22.07.3131.290.4638.95W%以1m3澄清液為基基準，計算算：（1）光鹵石析析出量；（2）得到濃厚厚鹵量；（3）冷卻結晶晶過程蒸發(fā)發(fā)水分量。。/從澄清液中中析出的光光鹵石，除除含有KCl外，還含有有NaCl和MgSO4組分NaClMgCl2KClMgSO4H2OWt%5~830~3218~220.8~1.034~42光鹵石的組組成（wt%）顯然要從上上述的光鹵鹵石中生產產出符合質質量標準的的KCl產品，必須須將其中的的雜質鹽——MgCl2、NaCl和少量MgSO4的除去。三、兌鹵法法生產氯化化鉀的工藝藝過程分析析（四）分解解洗滌——從光鹵石中中制取氯化化鉀/從光鹵石制制取氯化鉀鉀的方法：：一次加水一一次分離——一次加水不不僅使光鹵鹵水分解，，而且使氯氯化鈉等雜雜質全部溶溶解；二次加水二二次分離——第一次分解解加水使光光鹵水完全全分解，第第二次加水水使氯化鈉鈉全部溶解解；三次加水，，三次分離離——第一次加水水使光鹵石石完全分解解，第二次次、第三次次為洗滌過過程，生產產優(yōu)級氯化化鉀從光鹵石制制取氯化鉀鉀的原理：：光鹵石是是一種異異成分復復鹽，加加水分解解時析出出另一固固相KCl———分解原理理。三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析/從光鹵石石分解洗洗滌制取取氯化鉀鉀過程的的相圖分分析組分MgSO4MgCl2NaClKClH2O備注Wt%0.3631.347.3123.8937.19g/100g·S0.5749.9011.6437.8959.21g/100g·S—50.4711.6437.8959.21折算后光鹵石的的組成（（wt%）由于光鹵鹵石中硫硫酸鎂的的含量很很低，因因此將硫硫酸鎂的的量折算算為氯化化鎂，此此時可以以用KCl-NaCl-MgCl2-H2O簡單四元元體系進進行相圖圖分析。。三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析/一次加水水，一次次分離過過程的相相圖分析析三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析干基圖：：M+H2O→G（分解洗洗滌液））+KCl水圖：M’+H2O=M”→G+KCl以100kg光鹵石為為基準，，計算得得：加水量W=74.84kgKCl量=16.43kg不同溫度下NaCl、KCl、MgCl2三鹽共飽溶液數據/g/100gH2O溫度/℃NaClKClMgCl202.962.6235.91102.713.3236.52152.643.6836.93202.564.0437.30252.504.4037.79302.464.7638.26402.355.4739.32502.36.2240.46602.256.9541.27702.267.6843.58802.308.4044.93902.669.0946.65二次加水水，二次次方法的的提出三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析/三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析三鹽共飽飽溶液中中MgCl2的溶解度度很大，，而NaCl很小想除去NaCl勢必會溶溶解相當當多KCl/不同溫度下NaCl、KCl二鹽共飽溶液數據/g/100gH2O溫度/℃NaClKCl031.210.61029.712.52029.214.73028.717.14028.219.55027.7226027.2247026.827.38026.4309026.132.910025.735.9三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析兩鹽共飽飽溶液中中NaCl的溶解度度很大，，KCl較小想除去NaCl容易/二次加水水，二次次分離流流程光鹵石水KCl分解水固液分離分解固液分離水分解液洗滌液粗鉀三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析四、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析/二次加水水，二次次方法的的相圖分分析干基圖：：M+H2O→H(粗鉀)+F(分解液)水圖：M’+H2O=M”→H’+F’干基圖：：H+H2O→KCl(精鉀)+E（洗滌液液）水圖：H’+H2O=H”→KCl+E’第一次加加水：分分解加水水第二次加加水：洗洗滌加水水/分解洗滌滌過程氯氯化鉀的的單線取取得率η分解洗滌方法得到KCl量kg分解洗滌加水量kgKCl單線取得率%一次加水一次分離16.4374.8469.00二次加水、二次分離17.2865.8772.61一次加水水和二次次加水的的比較（（以100kg光鹵水為為基準））三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析/粗鉀中間鉀光鹵石分解固液分離第一次洗滌固液分離第二次洗滌固液分離光鹵石分解液（回兌鹵）洗滌液（回兌鹵）水（過量）循環(huán)液產品KCl（含97%以上）（干基）三次加水水，三次次分離流流程（生產優(yōu)優(yōu)級氯化化鉀）三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析/分解洗滌滌過程影影響氯化化鉀單線線取得率率的因素素：光鹵石中含NaCl%6.197.198.199.1910.1911.19理論加水量（重量）%100104.1108.5112.4116.1120KCl單線取得率%72.770.367.865.363.160.7（1）光鹵石中中NaCl含量對取取得率的的影響（2）分解洗洗滌時的的溫度對對KCl單線取得得率的影影響但應考慮慮到光鹵鹵石中含含有一定定的硫酸酸鎂，硫硫酸鎂的的顆粒極極細，漿漿液粘度度大，固固液分離離較困難難，低溫溫時尤為為顯著，，因此當當光鹵石石中硫酸酸鎂含量量高時，，分解溫溫度應適適當提高高。分解溫度度：低溫較好好洗滌溫度度：低溫較好好常溫操作作三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析/分解洗滌滌過程加加水量：：（1）分解加水水量依據：分分解加水水量以控控制剛好好將光鹵鹵石中的的MgCl2全部溶解解為限W1——理論分解解用水量量（kg）G1——光鹵石重重量（kg）M1——每kg光鹵石中中MgCl2含量（kg/kg光鹵石））H1——每kg光鹵石中中水含量量（kg/kg光鹵石））t1——分解時料料液溫度度（℃））0.00083——溫度系數數（1/℃）控制參數數：加水水量為光光鹵石重重量的45%左右，分分解液濃濃度31—32三、兌鹵鹵法生產產氯化鉀鉀的工藝藝過程分分析分解洗滌滌過程加加水量：：（1）洗滌加水水量依據：洗洗滌加水水量以控控制剛好好將粗鉀鉀中的NaCl全部溶解解為限W2——理論分解解用水量量（kg）G2——粗鉀質量（kg）N——每kg粗鉀中NaCl含量（kg/kg粗鉀）H2——每kg粗鉀中水含量量（kg/kg粗鉀）t2——洗滌時料液溫溫度（℃）0.0006——溫度系數（1/℃）控制參數：加加水量為光鹵鹵石重量的45%左右，洗滌液液濃度27—28三、兌鹵法生生產氯化鉀的的工藝過程分分析兌鹵法生產氯氯化鉀總結/：該流程優(yōu)點點（1）工藝技術成成熟、可靠；；（2）對環(huán)境友好好：存在問題：：（1）工藝流程長長，氯化鉀的的收率低60～70％；（2）能耗高：每每噸氯化鉀消消耗蒸汽17～20噸。急需開發(fā)新的的苦鹵綜合利利用技術9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黃葉葉樹，，燈下下白頭頭人。。。21:57:5621:57:5621:5712/29/20229:57:56PM11、以我獨獨沈久，，愧君相相見頻。。。12月-2221:57:5621:57Dec-2229-Dec-2212、故人江海