袁 宸，吴文华，石 冰

    (上海化工研究院有限公司 上海 200062)

    复分解法硫酸钾生产工艺中硫酸钾和硫酸铵的三元相图研究

    袁 宸，吴文华，石 冰

    (上海化工研究院有限公司 上海 200062)

    为了研究复分解法硫酸钾生产工艺的反应原理，建立了相图测试平台，确定了体系平衡时间，标定了平台测试精度。基于测试平台，测试和绘制了30 ℃和60 ℃下硫酸钾和硫酸铵的三元体系相图，并对饱和液相线进行拟合计算。确定硫酸钾与硫酸铵在相图中不存在三相点和单盐结晶区，而是形成了组分连续的硫酸钾铵固溶体结晶区，从理论上揭示了复分解法硫酸钾生产工艺不能在一步反应过程中生成完全纯净的硫酸钾产品。

    硫酸钾；硫酸铵；三元相图；复分解法；固溶体

    硫酸钾是一种非常优质的钾肥品种，除了含有作物所需的钾元素外，其所含的硫元素也是对作物非常有益的中量营养元素。另外，硫酸钾不含氯，对忌氯作物，如烟草、西瓜、茶叶、柑桔、葡萄等非常适用[1]。

    硫酸钾的生产工艺很多，在20世纪80年代，国外已经发展出了诸多成熟工艺[2]。虽然我国硫酸钾生产技术的开发起步较晚，但经过追赶和发展，目前已形成五大类工艺体系[3- 4]，即硫酸法制取硫酸钾技术(曼海姆法[5]、缔置法)、复分解法制取硫酸钾技术(硫酸铵法、硫酸钙法、芒硝法、硫酸亚铁法)、海水或卤水制取硫酸钾技术、固体钾矿提取法制取硫酸钾技术、离子交换法制取硫酸钾技术。

    在诸多的硫酸钾生产工艺中，上海化工研究院早在1985年就开发并掌握了以硫酸铵和氯化钾为原料，采用复分解法生产硫酸钾产品的工艺生产技术，并在苏州吴县投产了1套3 000 t/a的中试生产装置。为使所开发的工艺更为成熟，在工艺的连续化、操作的简易程度和硫酸钾的转化率等方面有所突破，并为年产万吨级硫酸钾生产装置的开发和设计奠定基础，上海化工研究院于1994年对氯化钾与硫酸铵复分解法制硫酸钾又进行了进一步的实验室试验，系统探索了各种因素对转化反应的影响，确定了适宜的工艺条件[6]，并技术转让建设了多套5 000～10 000 t/a生产装置。1998年5月，上海化工研究院又将此项生产技术转让给山东省淄博市新华制药厂，建成1套以硫酸铵溶液为原料的15 kt/a硫酸钾生产装置[7] ......