复分解反应生产硝酸钾的新工艺
鉴定资料
完成单位：湖南丹化农资有限公司
主要研究人员：冯志国 左新盛 谭美韵 肖 娇 莫 兰 赵宗华 张 灿 陈 聪 雷庆长
陆 明 左学波
鉴定材料目录
1.研究工作总结报告 2.技术研究报告
3.经济效益和社会效益分析 4.专利证书复印件 5.科技查新报告
6.权威机构出具的检验报告 7.产品质量标准 8.用户使用报告
9.安全生产许可证及排污许可证
研究工作总结报告
一、研究开发的背景与意义
1、背景:中国硝酸钾工业经过多年的发展，产品结构、品种、质量、产量等有了一定的变化与发展，主要广泛用于烟花爆竹、黑色火药、导火索、医药、化学反应催化剂、氧化剂、玻璃澄清剂、陶瓷彩釉剂、选矿剂、金属热处理剂等。农业级硝酸钾特别适合于烟草、柑桔、葡萄、西瓜、甜菜等忌氯作物。随着工业硝酸钾应用领域逐步扩大，消费量也逐年增加，主要是光学玻璃、玻壳制造行业增量较大，未来还将出现新的需求市场，例如：硝酸钾用于脱敏牙膏，牙膏作为日用品，潜力十分巨大。目前，世界硝酸钾总需求能力估计在450万t／a以上，实际年产量约300万t左右。
2.意义:由于天然的硝酸钾资源很少，我国基本上是采用硝酸铵与氯化钾为原料转化法生产硝酸钾，副产品为氯化铵。生产工艺主要包括离子交换法和复分解法，这些方法都有能耗高，原材料单耗高，产品质量不稳定等缺点。为了在保证产品质量的同时降低生产成本，提高我公司的市场竞争力，本公司开展了一系列的节能新技术和新工艺的研究，致力于生产低成本高质量的产品，提高公司的经济效益，同时为两型社会的建设作出自己的贡献。
二、总的研究方案
为了解决硝酸钾生产中能耗高，原材料单耗高，产能低，劳动
强度大等缺点，本项目进行了真空冷却关键装臵和真空浓缩关键装臵的研究，集结过量、浮选、盐析等技术，研发了复分解反应生产硝酸钾和氯化铵的新工艺技术，主要进行两方面的研究： 1.真空冷却关键装臵的研究
硝酸钾工艺溶液在真空冷却装臵内，由于在真空状态下溶液沸点降低，溶液处于低压沸腾状态下，蒸发水份带走热量起到冷却的作用和蒸发的作用，包括二方面的研究：
真空冷却结晶器：中心有强制循环管道与强制循环泵相连对物料进行强制循环，保证物料冷却均匀。
真空的产生：在真空冷却结晶器的顶部连接蒸汽喷射器和水喷射器使结晶器内产生0.9以上的真空度。 2.真空浓缩关键装臵的研究
硝酸钾工艺溶液先进入二效浓缩器，再进入一效浓缩器二次浓缩，有效利用二次蒸汽，且在负压条件下沸点低易蒸发，从而节约能源的技术，包括三方面的研究：
一效、二效浓缩器的研究：每效浓缩器中心都有强制循环管道与强制循环泵相连，物料强制循环加热均匀。
二次蒸汽的利用：一效浓缩器上部与二效浓缩器的换热器及水环真空泵相连，在水环真空泵的作用下把一效浓缩器产生的二次蒸汽抽至换热器与二效浓缩器的物料传热，有效利用了二次蒸汽。 浓缩器真空的研究：一效浓缩器利用水环真空泵产生真空，二效浓缩器利用水喷射器与喷雾式冷凝器产生真空，使物料沸点降
低，节约能源。
三、项目组织管理与方案的实施
公司成立了项目研究小组，主要研究人员及分工见下表：
四、研究工作进展
2005年-2006年，组织相关工程技术人员，依托湘潭大学等高校资源，通过查阅大量相关资料制定了项目整体方案，并在广泛征求专家意见的基础上做了大量生成试验的小试论证工作。
2006年-2007年，公司建立了一套小型生成装臵，通过一年的生成调试，最终确定过量、浮洗、盐析的工艺数据，采用水环真空及蒸汽，喷射真空冷却、一效、二效、浓缩等新工艺新技术。
2008年，我公司投资3000万元，新建一套年产3万吨，NH4NO3、KCL复分解KNO3的新装臵，至2010年，已完全达产达标。
五、研究成果
公司开发了关键设备，且在此基础上进行了新工艺的开发，建成了一套年产3万吨硝酸钾生产装臵，及一套年产5000吨高档硝酸钾生产装臵。
⑴ 自行研发了结构独特的硝酸钾真空冷却装臵，有效解决了传统冷却装臵存在的传热较慢，效率不高等问题，具有冷却速度快，物料结晶均匀等特点。目前，该装臵已获国家实用新型专利。
⑵ 自行研发了硝酸钾生产中分离氯化铵的真空浓缩装 臵，有效解决浓缩速度慢，有效利用二次蒸气，显著 降低了能耗水平。目前，该装臵已获国家实用新型专 利。
⑶ 本项目通过自行研发的真空冷却装臵与真空浓缩装 臵等技术集成，形成了复分解反应生产硝酸钾和氯化 铵的新工艺，具有单耗降低、能耗水平低、产能提高、 质量稳定，为我国硝酸钾工业化生产提供了新的工 艺。
六、产品推广应用情况
在研究成功新工艺后，2008年我公司依托银行和自筹，投资三千万元，建成了一套年产3万吨复分解生产线，并不断优化工艺，确定生产工艺参数，同时试生产和推广、销售相结合，取得了较好的成效。2010年生产已能完全达产达标，公司目前现已成为南方最大，的KNO3生产基地之一，年生产量达3万吨，产品质量符合工业硝酸钾国家标准和氯化铵的企业标准。目前产品能满足工农业生产需求，满足国内中低档市场、高档市场、手机玻璃、电脑屏幕。
采用复分解反应生产硝酸钾和氯化铵新工艺生产硝钾具有以下特点：
一是环保。母液循环使用，氯化铵回收容易，无有害物质外流，不会对环境造成任何污染。
二是能耗低，热利用率高。硝酸钾生产采用蒸汽直接加热溶解氯化钾、真空冷却结晶、盐析、浮选、二效蒸发、蒸发后溶解硝酸铵、等节能新技术，每生产1t硝酸钾可节原煤0.32t,节电55度。按年生产2万t硝酸钾计，可节约煤6400t，电110万度，新增经济效益464万元。这些节能新技术可以大幅度降低硝酸钾能耗与生产成本，提高企业竞争力。
三是设备成本低，生产效率高。采用新技术可大幅度提高劳动效率，生产工人可减少将近一半；对设备材质要求有所下降，除真空冷却，一效，二效蒸发缸需316L不锈钢外，其它容口由于温度较低均可采用普通304不锈钢，减少设备投资。
我公司现已在中式设备的基础上改建成一条高档出口烟花级及玻璃级KN03，烟花级完全能满足国内需求，电子玻璃级已成功销售2000吨左右，我公司将进一步抓住机遇全面满足国内高档市场，创造更好的经济效益。
复分解反应生产硝酸钾的新工艺
鉴定资料
完成单位：湖南丹化农资有限公司
主要研究人员：冯志国 左新盛 谭美韵 肖 娇 莫 兰 赵宗华 张 灿 陈 聪 雷庆长
陆 明 左学波
鉴定材料目录
1.研究工作总结报告 2.技术研究报告
3.经济效益和社会效益分析 4.专利证书复印件 5.科技查新报告
6.权威机构出具的检验报告 7.产品质量标准 8.用户使用报告
9.安全生产许可证及排污许可证
研究工作总结报告
一、研究开发的背景与意义
1、背景:中国硝酸钾工业经过多年的发展，产品结构、品种、质量、产量等有了一定的变化与发展，主要广泛用于烟花爆竹、黑色火药、导火索、医药、化学反应催化剂、氧化剂、玻璃澄清剂、陶瓷彩釉剂、选矿剂、金属热处理剂等。农业级硝酸钾特别适合于烟草、柑桔、葡萄、西瓜、甜菜等忌氯作物。随着工业硝酸钾应用领域逐步扩大，消费量也逐年增加，主要是光学玻璃、玻壳制造行业增量较大，未来还将出现新的需求市场，例如：硝酸钾用于脱敏牙膏，牙膏作为日用品，潜力十分巨大。目前，世界硝酸钾总需求能力估计在450万t／a以上，实际年产量约300万t左右。
2.意义:由于天然的硝酸钾资源很少，我国基本上是采用硝酸铵与氯化钾为原料转化法生产硝酸钾，副产品为氯化铵。生产工艺主要包括离子交换法和复分解法，这些方法都有能耗高，原材料单耗高，产品质量不稳定等缺点。为了在保证产品质量的同时降低生产成本，提高我公司的市场竞争力，本公司开展了一系列的节能新技术和新工艺的研究，致力于生产低成本高质量的产品，提高公司的经济效益，同时为两型社会的建设作出自己的贡献。
二、总的研究方案
为了解决硝酸钾生产中能耗高，原材料单耗高，产能低，劳动
强度大等缺点，本项目进行了真空冷却关键装臵和真空浓缩关键装臵的研究，集结过量、浮选、盐析等技术，研发了复分解反应生产硝酸钾和氯化铵的新工艺技术，主要进行两方面的研究： 1.真空冷却关键装臵的研究
硝酸钾工艺溶液在真空冷却装臵内，由于在真空状态下溶液沸点降低，溶液处于低压沸腾状态下，蒸发水份带走热量起到冷却的作用和蒸发的作用，包括二方面的研究：
真空冷却结晶器：中心有强制循环管道与强制循环泵相连对物料进行强制循环，保证物料冷却均匀。
真空的产生：在真空冷却结晶器的顶部连接蒸汽喷射器和水喷射器使结晶器内产生0.9以上的真空度。 2.真空浓缩关键装臵的研究
硝酸钾工艺溶液先进入二效浓缩器，再进入一效浓缩器二次浓缩，有效利用二次蒸汽，且在负压条件下沸点低易蒸发，从而节约能源的技术，包括三方面的研究：
一效、二效浓缩器的研究：每效浓缩器中心都有强制循环管道与强制循环泵相连，物料强制循环加热均匀。
二次蒸汽的利用：一效浓缩器上部与二效浓缩器的换热器及水环真空泵相连，在水环真空泵的作用下把一效浓缩器产生的二次蒸汽抽至换热器与二效浓缩器的物料传热，有效利用了二次蒸汽。 浓缩器真空的研究：一效浓缩器利用水环真空泵产生真空，二效浓缩器利用水喷射器与喷雾式冷凝器产生真空，使物料沸点降
低，节约能源。
三、项目组织管理与方案的实施
公司成立了项目研究小组，主要研究人员及分工见下表：
四、研究工作进展
2005年-2006年，组织相关工程技术人员，依托湘潭大学等高校资源，通过查阅大量相关资料制定了项目整体方案，并在广泛征求专家意见的基础上做了大量生成试验的小试论证工作。
2006年-2007年，公司建立了一套小型生成装臵，通过一年的生成调试，最终确定过量、浮洗、盐析的工艺数据，采用水环真空及蒸汽，喷射真空冷却、一效、二效、浓缩等新工艺新技术。
2008年，我公司投资3000万元，新建一套年产3万吨，NH4NO3、KCL复分解KNO3的新装臵，至2010年，已完全达产达标。
五、研究成果
公司开发了关键设备，且在此基础上进行了新工艺的开发，建成了一套年产3万吨硝酸钾生产装臵，及一套年产5000吨高档硝酸钾生产装臵。
⑴ 自行研发了结构独特的硝酸钾真空冷却装臵，有效解决了传统冷却装臵存在的传热较慢，效率不高等问题，具有冷却速度快，物料结晶均匀等特点。目前，该装臵已获国家实用新型专利。
⑵ 自行研发了硝酸钾生产中分离氯化铵的真空浓缩装 臵，有效解决浓缩速度慢，有效利用二次蒸气，显著 降低了能耗水平。目前，该装臵已获国家实用新型专 利。
⑶ 本项目通过自行研发的真空冷却装臵与真空浓缩装 臵等技术集成，形成了复分解反应生产硝酸钾和氯化 铵的新工艺，具有单耗降低、能耗水平低、产能提高、 质量稳定，为我国硝酸钾工业化生产提供了新的工 艺。
六、产品推广应用情况
在研究成功新工艺后，2008年我公司依托银行和自筹，投资三千万元，建成了一套年产3万吨复分解生产线，并不断优化工艺，确定生产工艺参数，同时试生产和推广、销售相结合，取得了较好的成效。2010年生产已能完全达产达标，公司目前现已成为南方最大，的KNO3生产基地之一，年生产量达3万吨，产品质量符合工业硝酸钾国家标准和氯化铵的企业标准。目前产品能满足工农业生产需求，满足国内中低档市场、高档市场、手机玻璃、电脑屏幕。
采用复分解反应生产硝酸钾和氯化铵新工艺生产硝钾具有以下特点：
一是环保。母液循环使用，氯化铵回收容易，无有害物质外流，不会对环境造成任何污染。
二是能耗低，热利用率高。硝酸钾生产采用蒸汽直接加热溶解氯化钾、真空冷却结晶、盐析、浮选、二效蒸发、蒸发后溶解硝酸铵、等节能新技术，每生产1t硝酸钾可节原煤0.32t,节电55度。按年生产2万t硝酸钾计，可节约煤6400t，电110万度，新增经济效益464万元。这些节能新技术可以大幅度降低硝酸钾能耗与生产成本，提高企业竞争力。
三是设备成本低，生产效率高。采用新技术可大幅度提高劳动效率，生产工人可减少将近一半；对设备材质要求有所下降，除真空冷却，一效，二效蒸发缸需316L不锈钢外，其它容口由于温度较低均可采用普通304不锈钢，减少设备投资。
我公司现已在中式设备的基础上改建成一条高档出口烟花级及玻璃级KN03，烟花级完全能满足国内需求，电子玻璃级已成功销售2000吨左右，我公司将进一步抓住机遇全面满足国内高档市场，创造更好的经济效益。