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一种硝酸钾制备的系统

阅读：1044发布：2020-12-01

IPRDB可以提供一种硝酸钾制备的系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种硝酸钾制备的系统，包括电渗析膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、第一盐溶液生成装置、第二盐溶液进样装置、第三盐溶液生成装置、第四盐溶液进样装置、第一盐溶液存储装置、第二盐溶液存储装置、第三盐溶液存储装置、第四盐溶液存储装置、水存储装置和直流电源；所述阴电极与所述直流电源的负极相连；所述阳电极与所述直流电源的正极相连；所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述电渗析膜堆的两边；所述电渗析膜堆内部形成阴极室、阳极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室；所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连。，下面是一种硝酸钾制备的系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种硝酸钾制备的系统，其特征在于，包括电渗析膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、第一盐溶液生成装置、第二盐溶液进样装置、第三盐溶液生成装置、第四盐溶液进样装置、第一盐溶液存储装置、第二盐溶液存储装置、第三盐溶液存储装置、第四盐溶液存储装置、水存储装置和直流电源；

所述阴电极与所述直流电源的负极相连；所述阳电极与所述直流电源的正极相连；所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述电渗析膜堆的两边；

所述电渗析膜堆内部形成阴极室、阳极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室；

所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连，所述电解液进样装置的进口与所述阴极室的出料口相连，构成电解液的循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种硝酸钾制备的系统，其特征在于，所述电渗析膜堆由阳离子交换膜、隔网和阴离子交换膜依次交替间隔排列构成，且靠近阳电极和阴电极的均为阳离子交换膜，阳电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由依次交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室的重复单元。

3.根据权利要求1所述的一种硝酸钾制备的系统，其特征在于，所述电渗析膜堆内部第一盐室和第二盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换，第二盐室和第三盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换，第三盐室和第四盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换；第四盐室和与其相邻的下一重复单元的第一盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换。

说明书全文

一种硝酸钾制备的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种化工制备系统，具体涉及一种硝酸钾制备的系统。

背景技术

[0002] 硝酸钾是一种重要的无氯钾、氮复合肥料，植物营养素钾、氮的总含量可达50％左右，特别适用于一些忌氯作物的施用，如硝酸钾施用于烟草具有肥效高、易吸收、促进幼苗早发、增加烟草产量的优势、对提高烟草品质有着重要作用。我国国标GBT-20784-2013规定，农业用中优等品的硝酸钾要求氧化钾质量分数≥46.0％、氯离子质量分数小于0.2％，此外总氮含量小于13.5％。

[0003] 目前，国内生产硝酸钾的主要工艺有转化法、离子交换法、溶剂萃取法和复分解法(段正康，谢帆，张涛，李晟，闫建华，硝酸钾生产工艺概述及复分解法存在的问题与对策，无机盐工业，2015,47(5)：4-8.)。

[0004] 转化法：以智利硝石(主要成分为硝酸钠)和氯化钾为原料的转化法，反应式为：KCl+NaNO3→KNO3+NaCl。在循环母液中溶解氯化钾和智利硝石，先通过蒸发、增浓、离心分离得到氯化钠副产物，再将分离的母液加水调节浓度、经真空冷却结晶、增浓、离心分离得到粗硝酸钾，最后通过精制釜重结晶可得到工业级的硝酸钾产品。

[0005] 离子交换法：主要为硝酸铵与氯化钾离子交换法，当溶液中的钾离子通过铵型离子交换树脂时，与树脂中的铵离子发生交换反应，为吸附反应，离子交换树脂由铵型转变为钾型，反应式为：RNH4+KCl＝RK+NH4Cl；当溶液中的铵离子通过钾型离子交换树脂时，与树脂中的钾离子发生交换反应，为洗脱反应，同时离子交换树脂由钾型变为铵型，反应式为：RK+NH4NO3＝RNH4+KNO3。该法流出的硝酸钾溶液纯度高、工艺流程短、可连续操作。主要缺点是交换所得溶液浓度低、蒸发成本高、设备要求较高。

[0006] 溶剂萃取法：溶剂萃取法大体可分为3类：萃取HCl法、萃取KNO3法、HCl和KNO3分别萃取法。以色列利用有机溶剂萃取HCl的IMI法是目前主要应用在工业上的溶剂萃取法，该工艺在低温和有机溶剂的存在下不容易发生副反应，副产物盐酸可用于分解磷矿生产磷酸。反应式为：KCl+HNO3→KNO3+HCl。

[0007] 复分解法：复分解法制取硝酸钾分为非循环法和循环法2种。陈文威等(陈文威，郎小川，疗学品，硝酸铵和氯化钾生产硝酸钾的研究，适用技术市场，2000，(2)：25-26)采用复分解非循环法制备硝酸钾，在剩余母液中加入磷肥蒸发后还可得到含氮、磷、钾等含多种元素的复合肥料。复分解循环法则是由法国Auby公司最早开发，在工艺上又分为3步循环法和4步循环法。中国大部分企业采用4步循环法工艺生产硝酸钾。

发明内容

[0008] 本发明所要解决的技术问题是离子交换法设备成本比较高、溶剂萃取法存在工厂爆炸的风险，复分解法已经成为中国生产硝酸钾的主要方法，但该方法在生产上仍然存在硝酸钾分离效果差、冷却结晶率低、换热面结垢严重和除杂效果不理想等问题，目的在于提供一种硝酸钾制备的系统，解决上述的问题。

[0009] 本发明通过下述技术方案实现：

[0010] 一种硝酸钾制备的系统，包括电渗析膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、第一盐溶液生成装置、第二盐溶液进样装置、第三盐溶液生成装置、第四盐溶液进样装置、第一盐溶液存储装置、第二盐溶液存储装置、第三盐溶液存储装置、第四盐溶液存储装置、水存储装置和直流电源；所述阴电极与所述直流电源的负极相连；所述阳电极与所述直流电源的正极相连；所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述电渗析膜堆的两边；所述电渗析膜堆内部形成阴极室、阳极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室；所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连，所述电解液进样装置的进口与所述阴极室的出料口相连，构成电解液的循环回路。

[0011] 进一步地，所述电渗析膜堆由阳离子交换膜、隔网和阴离子交换膜依次交替间隔排列构成，且靠近阳电极和阴电极的均为阳离子交换膜，阳电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由依次交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室的重复单元。

[0012] 进一步地，所述电渗析膜堆内部第一盐室和第二盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换，第二盐室和第三盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换，第三盐室和第四盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换；第四盐室和与其相邻的下一重复单元的第一盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换。

[0013] 本发明提供的制备系统和方法，以硝酸盐作为硝酸根离子的供给源，通过阳离子交换膜和阴离子交换膜的交替使用，将氯化钾转化成硝酸钾，产物纯度高、工艺流程简单，易于实现机械化、连续化和自动化；且整个过程在常温下即可进行，对设备腐蚀小，原材料来源广泛，能耗低，价格低廉，无二次污染。

附图说明

[0014] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

[0015] 图1为本发明系统流程图。

[0016] 1为直流电源，2为直流电源的正极，3为直流电源的负极，4为阳电极，5为阴电极，6为第一盐室罐，7为第三盐室罐，8为第二盐室罐，9为第二盐室缓冲罐，10为第四盐室罐，11为第四盐室缓冲罐，12为电解液灌，13为去离子水储存罐，14和15为蠕动泵，16和17为夹紧装置，18为电渗析膜堆，19为第一盐室潜水泵，20为第三盐室潜水泵，21为第二盐室潜水泵，22为第四盐室潜水泵，23为电解液潜水泵，24为阳极室的进料口，25为阴极室的出料口，26为第一盐室的进料口，27为第一盐室的出料口，28为第三盐室的进料口，29为第三盐室的出料口，30为第二盐室的进料口，31为第二盐室的出料口，32为第四盐室的进料口，33为第四盐室的出料口，34为第一盐室产物溢流接收罐，35为第三盐室产物溢流接收罐，36为电渗析膜堆装置。

具体实施方式

[0017] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0018] 实施例

[0019] 如图1所示，本发明一种硝酸钾制备的系统，一种硝酸钾制备的系统，包括电渗析膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、第一盐溶液生成装置、第二盐溶液进样装置、第三盐溶液生成装置、第四盐溶液进样装置、第一盐溶液存储装置、第二盐溶液存储装置、第三盐溶液存储装置、第四盐溶液存储装置、水存储装置和直流电源；所述阴电极与所述直流电源的负极相连；所述阳电极与所述直流电源的正极相连；所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述电渗析膜堆的两边；所述电渗析膜堆内部形成阴极室、阳极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室；所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连，所述电解液进样装置的进口与所述阴极室的出料口相连，构成电解液的循环回路。

[0020] 所述电渗析膜堆由阳离子交换膜、隔网和阴离子交换膜依次交替间隔排列构成，且靠近阳电极和阴电极的均为阳离子交换膜，阳电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由依次交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室的重复单元。

[0021] 所述电渗析膜堆内部第一盐室和第二盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换，第二盐室和第三盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换，第三盐室和第四盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换；第四盐室和与其相邻的下一重复单元的第一盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换。

[0022] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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