国内外硫酸钾生产技术比较
1 全世界生产方法比较 (见表 1)
裹 1 国外主要硫蘸 钾生产厂家和生产雌力
目前国际市场上采用的主要生产方法为曼海姆
法和硫酸镁复分解法， 主要集 中在美国、 德国、 比利
对 、 意大利 、 芬 兰、 西班牙。产量约 占世界总产量 的 3／ 4 。
在国内市场上比较活跃的就是采用曼海姆法的
苏州精细化工集团、 台湾青上的合资厂和南风集团
钾肥厂。由于我国芒硝资源比较丰富， 芒硝中富含
有微量元素钙、 镁、 锌 、 硼等作物需要的有益元素， 因 此芒硝法生产的硫酸钾呈中性且含有微量元素。
2 硫酸钾的主要生产技术
2． 1 硫酸分解法一 曼海姆法
该法以氯化钾和硫酸为原料转化制取硫酸钾．
其主要方程式为：
2● 姐 十 SO4一 SO4 十2140
实际上反应分两步进行：
KC1十 SO, 一 吼 十HC1
K I" f,O, 十K 0 一 504 十
第一步是放热反应， 可在较低温度下进行， 第二
步是强吸热反应， 要在 600— 700 ℃的专门加热炉中 进行。这是最古老的硫酸盐生产方法， l 9 世纪末由
德国 Mannhei m Ver ei m 首创， 故称曼海姆法。这种方 法生产技术很成熟， 反应炉为双层结构， 内层为反应 室， 设有耙臂和耙齿 ， 将从中心部位加人的物料慢慢 耙向外侧 ， 生成的硫酸钾从外侧排出， 冷却后即为成 品， 氯化氢气体从炉上部引出， 钾的收率高。但由于 反应物料的腐蚀性和磨蚀力很强， 反应炉的耐腐蚀
问题不易解决。同时单台设备生产能力低， 维修工
作量大， 投资费用高。比利时的 Fe ssende6o H AM 厂 是世界上最大的用曼海姆法生产硫酸钾的生产厂，
年产 50万 t ， 有 35 台直径为 6 m 的反应炉。HAM 厂 已积累了长期经验， 反应炉的大修问隔期最长两年。
副产盐酸， 若无稳定的用户也会造成环境污染， 因此 目 前国内有十家企业生产， 并段有全部开车。
2 ． 2 硫酸镁复分解法
德国钾盐公司(K + S)拥有储量丰富的氯化钾
矿藏在矿体中， 同时含有硫酸镁， 他们用氯化钾和硫 酸镁为原料， 采用两步法生产硫酸钾， 生产能力
60 万 a 。美国大盐湖(G sL)公司也用同样方法生
产硫酸钾 ， 年产 37 万 t 。反应原理为 ：
2~ so,‘ 71 J20 + 2K0 一 M q ‘ SO4‘ 6H20 + M g + 8 o
a~ so,‘ K2SO4‘ 6H20 + 2KCI一 2K2SO4 + ~ dgC1 2+ 6 0 他们的生产方法为氯化钾与硫酸镁在第一级反
应器中进行反应， 生成软钾镁矾和氯化镁， 从反应器 出来的物料在转鼓式过滤机中分离， 复盐送人第二
级反应器与氯化钾进一步反应， 氯化镁溶液排放到
地下矿井或盐湖 中去。第二级反应器出来的硫酸钾
与氯化镁溶液在转鼓式分离机中分离， 硫酸钾经洗
涤， 脱水 ， 干燥后， 作为成品送往仓库。
据介绍， 两步法钾的回收率可达 78％， 一步法
钾的收率最大 57％， 采用 复分 解法 ， 钾 的 回收率无 法再提高。
这种方法的优点是， 工艺设备比较简单， 可建成
规模很大的装置， 投资相对较低， 主要缺点是钾的收 率低， 只有在氯化钾来源充分且价格低廉的条件下
才有竞争性。且硫酸钾的优级品率低， 副产氯化镁
的排放和污染问题未能很好解决。国内也有采用此
法的生产厂家， 但由于产品质量及产量消耗等问题
使它的发展受到限制。
2． 3 缔置 法
这是 国内自行开发以氯化钾 、 硫酸 、 氨为原料 ， 经缔合、 置换、 解缔等反应生产硫酸钾的方法。
生产原理为用不溶于水的有机缔合剂与硫酸缔
合 ， 然后再用氯化钾溶液将缔合到缔合剂上的硫酸
根离子置换下来， 从而得到硫酸钾溶液。然后用氨
解缔， 使在缔合剂上的氯与氨作用， 生成氯化铵 利
用各种盐在不同温度下溶解度的差异， 使硫酸钾和
氯化铵分别结晶出来。实际上， 这种方法是以硫酸、
氯化钾 、 氨为原料 ， 制成硫酸钾和氯化铵成品。
这个技术于 1993 年 1 月 中试装置通过鉴定 ， 特
点是在常压下操作， 反应温度低， 腐蚀性小， 设备寿 命长， 产品质量较高， 投资少且无污染， 四川 I 什邡化 肥集团和太原兴安化工厂分别建成了年产 2 万 t 生
产装置． 因无长期的生产经验， 缔制剂的损耗大， 导 致成本高 ， 且工业进程中还遇到一些难题 尚未解决 ， 建成的生产单位都处于停产状态。
2 ． 4 其它复分解法
采用氯化钾和含硫酸根的盐类 (如硫酸铵 、 芒
硝、 石膏、 硫酸镁等) 进行反应， 生成溶解度较小的复 盐 ， 得到产品硫酸钾及其副产物 ， 反应原理如下 ： 2KC1+ cBso4一 SO4 + CaCl 2
2K C1+ N a2SO4 一 SO 4 + 2N aC I
2KC 1+ (H H )2SO 4 一 SO , + 2／ ' ~ ／ ,C
虽然理论上硫酸钙作为原料比较适宜， 但是将
工艺概念转化为现实所遇到的问题是难以克服硫酸
钙的溶解度太低， 导致平衡偏向原料端 ， 因而需要十 分复杂的工艺过程。另外几种方法的副产品氯化镁
和氯化钙排放 到排水系统时会 引起 严重的环 境问
题， 只有将装置建设在沿海地区， 排放氯化镁和氯化 钙才可以考虑。
我国是钾资源贫乏的国家， 但芒硝类矿产却居
世界首位， 因此采用芒硝复分解法是我国生产硫酸
钾的发展方 向之一。
从副产品应用问题上考虑， 硫酸钠{ 6 j取硫酸钾
的生产路线是最适宜的。副产氯化钠可以作为工业
用盐或食盐。该工艺的特点是投资省、 能耗低、 无污 染、 原料的选择余地大， 但生产过程中复盐不能充分 分解， 消耗还欠佳， 很多单位在形成能力后产品质量 有待提高。
世界上以硫酸钠为原料 ， 生产硫酸钾 的生产装
置很少 ． 在俄罗斯 Be Lorussi a Soli gorsk 有一套用该法 的生产装置 ， 采用一步法。反应原理为 ：
2 KC I+ SO4 — — SO , + 2NAG 1
这种方法钾的利用率小于 6o ％ ， 并且副产的氯
化钠溶液浓度很低， 作为一种污水排放， 且会造成污 染， 现已停产很久 。
3 综合比较
3． 1 从原料来源比较
曼海姆法和硫铵法原料最普遍， 硫酸市场货源
充足， 且很多厂本身就有硫酸装 置。硫铵法可以采
用农业级和工业硫铵， 货源较充足
用硫酸钠或硫酸镁建厂必须拥有或靠近芒硝矿
场、 盐湖或苦卤资源， 因硫酸钠和苦卤加工成本在
500 —6OO 元／ l ， 长途运输不经济。
我国是芒硝资源十分 丰富的国家 ， 直接用芒硝
做原料 (Na2 · 10 0 )拉 到 厂中成本 不超过
4o 元／ t ， 有得天独厚的优势 。
3． 2 从投资 、 成本情’ 兄比较
(1)从成本来看， 缔置法最低， 但工业化生产中
尚存在一些难以克服的问题， 缔置剂消耗高， 无法正 常开产。
其次就是芒硝法， 因原料芒硝成本低， 当氯化钾
消耗达规定值时， 全套实现自动化， 与国外成熟技术 曼海姆法相比， 少了设备维修费， 有较强的竞争力。
(2)从投资看， 硫铵法最少， 资金回收周期短， 但
它的产品质量无法达到 国标优级品要求 ， 做烟草、 蔬 菜等专用肥时， 配比上不去， 使其用途受到限制。
其次投资少 的就是芒硝法 ， 它的产品质量能满
足优级品要求 。
3． 3 从技术、 设备和操作情况比较
(1)曼海姆法技术先进、 成熟， 国外大多采用此
法， 但操作温度高， 难度太， 设备要求全进 口， 能耗 高 ， 维修难。
(2)硫铵法操作温度低， 能耗低， 但产品质量达
不到优级。
(3)硫酸镁法操作温度低， 产品质量较高， 但钾
的回收率低， 且反应流程中多次进行蒸发、 结晶、 分 离 ， 能耗高， 操作频繁 ， 技术工艺上无突出之处。
(4)缔置法转化率高， 反应条件温和， 是较先进
的工艺， 但由于采用萃取步骤， 流程较复杂， 技术条 件尚不十分成熟。
(5)芒硝法， 采用两段转化， 一次蒸发。经历室
内试验 、 中试 、 年产 万 t 、 5 万 t 、 10 万 t 的不断探索， 实现仝套过程控制 自动化操作， 技术先进， 设备简
单， 工艺成熟 ， 能量利用合理。
(
国内外硫酸钾生产技术比较
1 全世界生产方法比较 (见表 1)
裹 1 国外主要硫蘸 钾生产厂家和生产雌力
目前国际市场上采用的主要生产方法为曼海姆
法和硫酸镁复分解法， 主要集 中在美国、 德国、 比利
对 、 意大利 、 芬 兰、 西班牙。产量约 占世界总产量 的 3／ 4 。
在国内市场上比较活跃的就是采用曼海姆法的
苏州精细化工集团、 台湾青上的合资厂和南风集团
钾肥厂。由于我国芒硝资源比较丰富， 芒硝中富含
有微量元素钙、 镁、 锌 、 硼等作物需要的有益元素， 因 此芒硝法生产的硫酸钾呈中性且含有微量元素。
2 硫酸钾的主要生产技术
2． 1 硫酸分解法一 曼海姆法
该法以氯化钾和硫酸为原料转化制取硫酸钾．
其主要方程式为：
2● 姐 十 SO4一 SO4 十2140
实际上反应分两步进行：
KC1十 SO, 一 吼 十HC1
K I" f,O, 十K 0 一 504 十
第一步是放热反应， 可在较低温度下进行， 第二
步是强吸热反应， 要在 600— 700 ℃的专门加热炉中 进行。这是最古老的硫酸盐生产方法， l 9 世纪末由
德国 Mannhei m Ver ei m 首创， 故称曼海姆法。这种方 法生产技术很成熟， 反应炉为双层结构， 内层为反应 室， 设有耙臂和耙齿 ， 将从中心部位加人的物料慢慢 耙向外侧 ， 生成的硫酸钾从外侧排出， 冷却后即为成 品， 氯化氢气体从炉上部引出， 钾的收率高。但由于 反应物料的腐蚀性和磨蚀力很强， 反应炉的耐腐蚀
问题不易解决。同时单台设备生产能力低， 维修工
作量大， 投资费用高。比利时的 Fe ssende6o H AM 厂 是世界上最大的用曼海姆法生产硫酸钾的生产厂，
年产 50万 t ， 有 35 台直径为 6 m 的反应炉。HAM 厂 已积累了长期经验， 反应炉的大修问隔期最长两年。
副产盐酸， 若无稳定的用户也会造成环境污染， 因此 目 前国内有十家企业生产， 并段有全部开车。
2 ． 2 硫酸镁复分解法
德国钾盐公司(K + S)拥有储量丰富的氯化钾
矿藏在矿体中， 同时含有硫酸镁， 他们用氯化钾和硫 酸镁为原料， 采用两步法生产硫酸钾， 生产能力
60 万 a 。美国大盐湖(G sL)公司也用同样方法生
产硫酸钾 ， 年产 37 万 t 。反应原理为 ：
2~ so,‘ 71 J20 + 2K0 一 M q ‘ SO4‘ 6H20 + M g + 8 o
a~ so,‘ K2SO4‘ 6H20 + 2KCI一 2K2SO4 + ~ dgC1 2+ 6 0 他们的生产方法为氯化钾与硫酸镁在第一级反
应器中进行反应， 生成软钾镁矾和氯化镁， 从反应器 出来的物料在转鼓式过滤机中分离， 复盐送人第二
级反应器与氯化钾进一步反应， 氯化镁溶液排放到
地下矿井或盐湖 中去。第二级反应器出来的硫酸钾
与氯化镁溶液在转鼓式分离机中分离， 硫酸钾经洗
涤， 脱水 ， 干燥后， 作为成品送往仓库。
据介绍， 两步法钾的回收率可达 78％， 一步法
钾的收率最大 57％， 采用 复分 解法 ， 钾 的 回收率无 法再提高。
这种方法的优点是， 工艺设备比较简单， 可建成
规模很大的装置， 投资相对较低， 主要缺点是钾的收 率低， 只有在氯化钾来源充分且价格低廉的条件下
才有竞争性。且硫酸钾的优级品率低， 副产氯化镁
的排放和污染问题未能很好解决。国内也有采用此
法的生产厂家， 但由于产品质量及产量消耗等问题
使它的发展受到限制。
2． 3 缔置 法
这是 国内自行开发以氯化钾 、 硫酸 、 氨为原料 ， 经缔合、 置换、 解缔等反应生产硫酸钾的方法。
生产原理为用不溶于水的有机缔合剂与硫酸缔
合 ， 然后再用氯化钾溶液将缔合到缔合剂上的硫酸
根离子置换下来， 从而得到硫酸钾溶液。然后用氨
解缔， 使在缔合剂上的氯与氨作用， 生成氯化铵 利
用各种盐在不同温度下溶解度的差异， 使硫酸钾和
氯化铵分别结晶出来。实际上， 这种方法是以硫酸、
氯化钾 、 氨为原料 ， 制成硫酸钾和氯化铵成品。
这个技术于 1993 年 1 月 中试装置通过鉴定 ， 特
点是在常压下操作， 反应温度低， 腐蚀性小， 设备寿 命长， 产品质量较高， 投资少且无污染， 四川 I 什邡化 肥集团和太原兴安化工厂分别建成了年产 2 万 t 生
产装置． 因无长期的生产经验， 缔制剂的损耗大， 导 致成本高 ， 且工业进程中还遇到一些难题 尚未解决 ， 建成的生产单位都处于停产状态。
2 ． 4 其它复分解法
采用氯化钾和含硫酸根的盐类 (如硫酸铵 、 芒
硝、 石膏、 硫酸镁等) 进行反应， 生成溶解度较小的复 盐 ， 得到产品硫酸钾及其副产物 ， 反应原理如下 ： 2KC1+ cBso4一 SO4 + CaCl 2
2K C1+ N a2SO4 一 SO 4 + 2N aC I
2KC 1+ (H H )2SO 4 一 SO , + 2／ ' ~ ／ ,C
虽然理论上硫酸钙作为原料比较适宜， 但是将
工艺概念转化为现实所遇到的问题是难以克服硫酸
钙的溶解度太低， 导致平衡偏向原料端 ， 因而需要十 分复杂的工艺过程。另外几种方法的副产品氯化镁
和氯化钙排放 到排水系统时会 引起 严重的环 境问
题， 只有将装置建设在沿海地区， 排放氯化镁和氯化 钙才可以考虑。
我国是钾资源贫乏的国家， 但芒硝类矿产却居
世界首位， 因此采用芒硝复分解法是我国生产硫酸
钾的发展方 向之一。
从副产品应用问题上考虑， 硫酸钠{ 6 j取硫酸钾
的生产路线是最适宜的。副产氯化钠可以作为工业
用盐或食盐。该工艺的特点是投资省、 能耗低、 无污 染、 原料的选择余地大， 但生产过程中复盐不能充分 分解， 消耗还欠佳， 很多单位在形成能力后产品质量 有待提高。
世界上以硫酸钠为原料 ， 生产硫酸钾 的生产装
置很少 ． 在俄罗斯 Be Lorussi a Soli gorsk 有一套用该法 的生产装置 ， 采用一步法。反应原理为 ：
2 KC I+ SO4 — — SO , + 2NAG 1
这种方法钾的利用率小于 6o ％ ， 并且副产的氯
化钠溶液浓度很低， 作为一种污水排放， 且会造成污 染， 现已停产很久 。
3 综合比较
3． 1 从原料来源比较
曼海姆法和硫铵法原料最普遍， 硫酸市场货源
充足， 且很多厂本身就有硫酸装 置。硫铵法可以采
用农业级和工业硫铵， 货源较充足
用硫酸钠或硫酸镁建厂必须拥有或靠近芒硝矿
场、 盐湖或苦卤资源， 因硫酸钠和苦卤加工成本在
500 —6OO 元／ l ， 长途运输不经济。
我国是芒硝资源十分 丰富的国家 ， 直接用芒硝
做原料 (Na2 · 10 0 )拉 到 厂中成本 不超过
4o 元／ t ， 有得天独厚的优势 。
3． 2 从投资 、 成本情’ 兄比较
(1)从成本来看， 缔置法最低， 但工业化生产中
尚存在一些难以克服的问题， 缔置剂消耗高， 无法正 常开产。
其次就是芒硝法， 因原料芒硝成本低， 当氯化钾
消耗达规定值时， 全套实现自动化， 与国外成熟技术 曼海姆法相比， 少了设备维修费， 有较强的竞争力。
(2)从投资看， 硫铵法最少， 资金回收周期短， 但
它的产品质量无法达到 国标优级品要求 ， 做烟草、 蔬 菜等专用肥时， 配比上不去， 使其用途受到限制。
其次投资少 的就是芒硝法 ， 它的产品质量能满
足优级品要求 。
3． 3 从技术、 设备和操作情况比较
(1)曼海姆法技术先进、 成熟， 国外大多采用此
法， 但操作温度高， 难度太， 设备要求全进 口， 能耗 高 ， 维修难。
(2)硫铵法操作温度低， 能耗低， 但产品质量达
不到优级。
(3)硫酸镁法操作温度低， 产品质量较高， 但钾
的回收率低， 且反应流程中多次进行蒸发、 结晶、 分 离 ， 能耗高， 操作频繁 ， 技术工艺上无突出之处。
(4)缔置法转化率高， 反应条件温和， 是较先进
的工艺， 但由于采用萃取步骤， 流程较复杂， 技术条 件尚不十分成熟。
(5)芒硝法， 采用两段转化， 一次蒸发。经历室
内试验 、 中试 、 年产 万 t 、 5 万 t 、 10 万 t 的不断探索， 实现仝套过程控制 自动化操作， 技术先进， 设备简
单， 工艺成熟 ， 能量利用合理。
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