浅谈曼海姆法硫酸钾生产工艺与质量控制
硫酸钾生产工艺优化
硫酸钾生产工艺优化发布时间：2021-06-15T15:35:36.287Z 来源：《基层建设》2021年第7期作者：余晓[导读] 摘要：介绍了曼海姆法硫酸钾生产装置的缺陷。
身份证号码：|65220119920125XXXX；国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司摘要：介绍了曼海姆法硫酸钾生产装置的缺陷。
反应炉搅拌系统的搅拌速度不能根据原料特性调节，反应炉尾氯化氢排气箱与石墨交换热器之间的管道容易堵塞，硫酸盐下料管的使用寿命较短，传感器损坏氯化钾测量皮带容易受到泄漏的氯化氢气体的腐蚀，为了解决除尘器位置不合理、反应炉主减速电动机和变频器等措施，采用旋风分离器，采用冷夹套管等措施。
关键词：曼海姆法；旋风分离器；硫酸钾；硫酸钾生产装置我国是一个幅员辽阔的国家，作物品种繁多，土壤需求各异。
作物生长需要16种营养元素。
钾是作物的第三个营养元素我国对钾肥的总需求约为40万吨。
目前，钾肥产量约为100万吨，主要是氯化钾，适合大多数农业用途。
但是，近年来，随着农业经济的发展，产品结构发生了调整和变化。
逐步淘汰投入密集、产量低的产品，种植经济上有利可图的作物。
硫酸钾主要用于经济作物，特别适合于烟草、柑橘、茶、亚麻、蔬菜、油菜籽、豆类等非大气经济作物。
目前硫酸钾的生产远远不能满足无氯经济作物的发展需要。
曼海姆法是农业生产硫酸钾的主要方法SOP直接产生于反反应炉500-600℃的高温反应MOPp及其SA释放氯化氢（HCl），冷却SOP，将其粉碎，添加石粉制成成品。
冷却、净化和吸水后，得到工业盐酸的31.0%。
除了技术成熟、能源消耗低和产品质量好之外，曼海姆法方法还可以作为副产品获得工业盐酸。
优化了工艺和设备配置，以进一步改善曼海姆进程的设备布置运行。
一、反应炉搅拌推料系统的优化曼海姆反应炉的推料系统主要由发动机、减速器、主轴、耙臂组成（见图1）。
最初设计用于使用皮带轮、减速器、齿轮等控制1.1r/min的啮合速度。
一旦确定了整个搅拌推进系统的搅拌速度比，反应炉的搅拌速度就固定了。
硫酸钾生产工艺
硫酸钾生产工艺曼海姆法生产硫酸钾，虽然工艺成熟，但其明显缺陷是设备使用寿命短，一次性投资大，生产过程有大量的副产品盐酸产生，有一定的环境和销售负担。
而目前开发的硫酸镁转化法、芒硝转化法、硫酸转化法、光卤石分解法、硫酸铵转化法等新工艺，不仅投资小、收率高、产品质量优，而且设备使用寿命长（20年），无副产品盐酸产生。
和曼海姆相比具有明显优势。
一、硫酸钾产品介绍1、物理与化学性质硫酸钾，分子式K2SO4，分子量174.27，外观为白色结晶状固体（工业品多呈灰白色）。
理论氧化钾含量54.06%，在自然界中成单体分子的极为少见。
不溶于乙醇、丙酮和二硫化碳。
它在水中的溶解度因硫酸铵和氯化钾的存在而降低，实际上不溶于后两种化合物的饱和溶液中。
2、用途硫酸钾的用途主要作肥料施用，尤宜用于忌氯作物，也用来制钾明矾、钾水玻璃和碳酸钾等。
硫酸钾在军工行业中用于炮弹的消烟剂，农业上用作化学肥料，是制造钾盐的原料。
染料工业用于制中间体，玻璃工业用作澄清剂，香料工业用作助剂，医药上用作缓泻剂，食品工业用作通用添加剂。
还用于血清蛋白生活检验。
我国土地84%缺钾，同时我国又是一个钾资源十分匮乏的国家，因而限制了钾肥的开发利用和发展。
致使农作物土壤主要养分氮磷钾的比例严重失调。
钾肥的主要品种有氯化钾、硫酸钾、硝酸钾，由于忌氯作物不能施用氯化钾，硝酸钾价格昂贵，且为炸药，施用受到限制。
而硫酸钾同时也可提供作物需要的钾和硫，价格便宜。
因此无氯钾肥以硫酸钾为主。
3、市场供求状况：2013年以来，我国农肥行业，尤其是复合肥行业对氯化钾的需求急剧增长，目前处供不应求状态。
市场价位在3500元/t上下。
二、工艺介绍1、硫酸镁转化法制备硫酸钾（1）工艺原理：硫酸镁转化法是国外重要的硫酸钾制备方法之一，但由于受资源条件的限制，我国采用此法的甚少。
以硫酸镁和氯化钾为原料制备硫酸钾是通过两个工艺过程来实现的，其工艺原理是：以相图分析为依据，首先将硫酸镁和氯化钾按规定量与水及循环的部分软钾镁矾母液混合并在一定条件下反应，生成软钾镁矾。
曼海姆法生产硫酸钾概述
曼海姆法生产硫酸钾概述于荟【摘要】硫酸钾是一种优质无氯钾肥,关系到我国农业安全发展战略.本文概述了硫酸钾的几种生产工艺,重点介绍曼海姆法硫酸钾生产工艺、反应原理、优缺点及曼海姆炉的结构特点,并分析了我国曼海姆法国产化技术进程及副产物的回收利用情况,最后展望了该工艺的发展前景.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)004【总页数】3页(P50-51,87)【关键词】硫酸钾;曼海姆法;生产【作者】于荟【作者单位】南京化工职业技术学院,江苏南京210048【正文语种】中文【中图分类】TQ440.6硫酸钾是一种无色斜方或六方结晶或粉末，味苦而咸，吸湿性小，易溶于水，不溶于乙醇、丙酮及二硫化碳等溶剂，是一种重要的基本化工原料，常用于制备碳酸钾、钾明矾等钾盐，还用于玻璃、染料和香料等工业，在医药上用作缓泻剂［1］。
在农业上，硫酸钾吸湿性小，不易结块，施用方便，是易溶于水的优质无氯钾肥，适用于多种经济作物，尤其适用于烟草、土豆、葡萄、柑桔和甘蔗等忌氯作物;此外，硫元素不仅能提高农产品产量，还能改善其品质［2］。
目前国际上硫酸钾主要生产方法为曼海姆法、利用盐湖卤水制取硫酸钾法和利用可溶性硫酸盐矿制取硫酸钾法。
相比较曼海姆法，利用盐湖卤水制取硫酸钾工艺设备简单，可建成规模很大的装置，投资相对较低，主要缺点是钾收率低，一步法收率57%，二步法收率78%，只有在氯化钾来源充足且价格低廉的条件下才有竞争性，且硫酸钾的优级品率低，副产物的排放和污染问题未能很好解决;而利用可溶性硫酸盐矿制取硫酸钾法，由于生产过程中复盐不能充分分解，钾的利用率小于60%，加之我国可利用的钾矿资源较少、品位低、分布地域性、工艺分离处理难度大、产品质量差和收率不高等缺点，致使上述两种方法不能得到广泛的推广和应用。
目前国内大多数企业均采用曼海姆法，该法提供的硫酸钾占50%以上。
1 曼海姆法生产硫酸钾1.1 曼海姆法的国产化研究现状我国于1992年由云南磷肥厂首次从日本引进了曼海姆法技术及设备，建成约1.2万t/a硫酸钾生产装置。
曼海姆法生产硫酸钾工艺
曼海姆法生产硫酸钾工艺海姆炉简介曼海姆法的核心装置是反应炉，即曼海姆炉，产品纯度、转化率高低、生产能力和操作难易等均与反应炉有关。
因此，反应炉性能成为该工艺的技术关键。
反应炉主要由多种特种耐火材料砌成，具有两个空腔，中间椭圆形空腔为反应室，腔内带有搅拌耙子，反应时耙子以1—2r／min转动，将物料不断混合并逐渐推向炉腔周围。
反应室的空腔为燃烧室，燃烧室带有燃烧嘴，燃料释放的热量间接加热反应室。
2．3．1曼海姆炉的特点(1)炉子直径直接决定生产能力。
通常曼海姆炉生产能力以单台反应炉日生产能力为衡量标准。
由于受到制造技术及材质的限制，目前世界上最大的曼海姆炉直径为6m。
(2)耙子驱动系统稳定可靠，从而为反应连续稳定地进行提供了保障。
(3)材质要求高。
炉子反应室所用的耐火材料必须耐高温、抗强酸、传热性好；燃烧室材料须耐高温，保温性能好；耙子材质须耐热、抗腐蚀、耐磨损；耙臂机械承受力大。
材质是否达到要求直接影响检修期及炉子使用寿命。
(4)有温度自控与安全保护系统等。
2．3．2曼海姆炉热量利用情况如将燃烧放出的热量作100％计，则其分配情况：供给反应室15％一16％；废烟气带走40％一41％；炉膛、炉壁损失43％～45％。
2．4产品质量简介2．4．1硫酸钾消耗定额及质量指标‘表1消耗定额／ke,／tK20物料名称消耗定额名称’ZBG21008一、89标准K2O／％≥C,1／％≤F—rI2S04／％≤O／％≤50．O1．5O．5O．52．4．2氯化氢气体质量’由于反应炉内维持在低度真空度(133．322～266．644Pa)，以免氯化氢溢至车间的大气内，因而空气和烟道气则侵透人炉内，冲淡了氯化氢。
所以HC1在干燥气体中的实际浓度介于30％～40％之间。
2．5副产HCl气体的利用曼海姆法工艺生产硫酸钾，将副产大量的HC1气体，生产一吨硫酸钾可副产HC1气体0．4t(纯度100％)，该法生产的HCI气体纯度较高，可用其生产如下产品：(1)直接用水吸收生产31ok一35％的盐酸。
曼海姆法硫酸钾生产工艺发展趋势与优化浅议
曼海姆法硫酸钾生产工艺发展趋势与优化浅议摘要：我国加工型硫酸钾企业采用的生产工艺有曼海姆法、结晶法、缔置法、溶剂法等，目前，国内外占主导地位的是曼海姆法。
曼海姆法由德国化学家ＭａｎｎｈｅｉｍＶｅｒｅｉｍ（曼海姆·维伦）于１９世纪末研究开发而成，生产过程为氯化钾和硫酸在曼海姆反应炉（固定床）内发生复分解反应，制取农业用硫酸钾并副产工业盐酸。
关键词：曼海姆法；硫酸钾生产；工艺发展引言manheim方法是一种主要的农业生产方法，它使用氯化钾(劳工组织)和工业浓缩酸(SA)，在高温(500-600℃的反应堆中直接生成SOP，并释放被冷却、压碎和添加到HCl石料中的氯化氢(HCl)气体。
除了先进的处理、低能耗和良好的质量之外，Mannheim还可以获得工业盐酸的副产品，以进一步提高Mann装置的使用寿命和功能。
1.曼海姆法的国产化研究现状1992年，云南曼海姆磷制药厂从日本引进技术设备，制造了约12 000 t/a的钾肥，全国大部分生产设备都是以合资或台湾青岛公司独家拥有的形式建成的，我国在引进新技术方面发展迅速，许多公司在山东聊城鲁丰钾肥有限公司的地方改造中采用了计算机系统来设计节能的新型反应堆，采用高强度、高浓度的酸性防腐材料作为热源，制造自己的设备投资不足的盐酸生产设备，是一个成熟可靠的过程，产品质量高，生产成本低，具有竞争力的无锡镇安化工有限公司在大学的帮助下，于1998年建成了40kt/a硫酸钾生产设备，从而使河北省磷矿全厂局部生产采用曼罕法硫酸钾生产设备，一炉产量接近30t/d，质量分数达到95%，各项指标均符合山东聊城市鲁丰钾肥有限公司、盘锦永兴化工产业和大连大米化工企业的设计要求，是以生产曼罕硫酸为主。
2.盐酸系统反应中产生的ＨＣｌ气体进入石墨冷却器用循环水冷却，为防止石墨冷却器出现粉尘堵塞，设置酸洗流程，第一硫酸洗涤塔的小部分循环液送入石墨冷却器冲洗石墨管，酸洗后的酸液汇同冷却后的ＨＣｌ气体依次进入第一硫酸洗涤塔、第二硫酸洗涤塔（２台硫酸洗涤塔串联）内将气体中的ＳＯ３及物料微粒等吸收、洗涤干净，第一硫酸洗涤塔补充的吸收液来自第二硫酸洗涤塔，第二硫酸洗涤塔补充的吸收液由盐酸高位槽引入。
浅谈曼海姆法硫酸钾生产工艺与质量控制
浅谈曼海姆法硫酸钾生产工艺与质量控制摘要：文章介绍了曼海姆法生产硫酸钾的基本原理、工艺流程、生产装置及产品的质量控制。
关键词：硫酸钾；曼海姆法；质量钾肥有氯化钾、硝酸钾、硫酸钾和硫酸钾镁，其中氯化钾占90%以上。
但有些作物不能施用氯化钾，其中的氯离子会在土壤中聚集，使土壤的盐指数增高，使作物中毒。
硫酸钾是一种优质无氯的钾肥，适合烟草、葡萄、甜菜、茶树、马铃薯、亚麻及各种果树等忌氯作物的种植；它也是优质氮、磷、钾三元复合肥料的主要原料，供应钾元素。
至于加工型硫酸钾的生产，目前有曼海姆法、结晶法、缔置法、溶剂法等，占主导地位的是曼海姆法。
1 曼海姆法生产硫酸钾1.1 曼海姆法生产方法概述和工艺流程曼海姆法工艺流程图如图1所示：1.2 曼海姆法生产装置曼海姆法生产装置包括曼海姆炉、反应炉系统附属设备、盐酸制备及氯化氢回收与循环水系统。
曼海姆法的核心装置是曼海姆炉。
产品的纯度、转化率高低、生产能力和操作难易都与曼海姆炉有关。
曼海姆炉主要由燃烧室（上部）、反应室（中部）、烟道室（下部）组成，并配有加料及机械搅拌推料装置。
燃烧室：处于反应室顶部，入口为空气进口、喷油口。
重油储存中间槽，入炉油在伴有空气的条件下燃烧，燃烧室维持800～900 ℃以供给反应室之热量。
燃烧气经烟道进入烟道室，空气由送风机经复热器与烟道气换热后送到燃烧室。
烟道室：处于反应室底部，高温烟道气自燃烧室出来，由烟道及烟道气管道送至继续提供反应室所需热量以保证其正常运作及热量的充分利用。
反应室：处于燃烧室与烟道室之间，下部为反应床，顶部为高温圆穹形黑矽砖。
反应床上部配有旋转耙齿，转数约为1～1.5 r/min，作用为物料搅拌、混合、粉碎、成品转移和维持料床高度。
主轴顶部依上而下分别装有硫酸及氯化钾分布器。
硫酸钾成品出料口分布两侧与推料机相连。
反应室另设氯化氢气体出口，经管道与碳精冷却器相连。
反应炉顶部上部分别设有氯化钾与硫酸加料计量装置，以维持生产过程中控制合理的投料比，保证产品品质，低消耗及延长反应床耙齿之使用寿命。
硫酸钾装置曼海姆炉运行及探讨
硫 酸 工 业Sulphuric Acid Industry第10期2020年10月No.10Oct.2020硫酸钾装置曼海姆炉运行及探讨雷 亮1，雷高明1，高亚娟2（1. 盘锦晟鑫化工设备制造有限公司，辽宁盘锦 124022；2. 盘锦北方沥青股份有限公司，辽宁盘锦 124022）摘 要：介绍了曼海姆法硫酸钾装置主要设备曼海姆炉的结构、工艺指标及运行过程中出现的问题及处理方法。
曼海姆炉运行指标直接影响产品的产量和质量，其中炉温的控制尤为重要，炉温需控制在500~540 ℃。
曼海姆炉的炉床泄露是制约生产的瓶颈之一，炉床泄漏原因主要有开停车升降温过快、硫酸长期投料量大以及使用大颗粒晶体氯化钾等，生产过程中需要精心操作，做好对炉内件腐蚀的防护，保证曼海姆炉连续稳定运行。
关键词： 曼海姆炉 氯化钾 浓硫酸 炉温 泄漏 探讨中图分类号：TQ443.2 文献标志码： Ｂ 文章编号：1002-1507(2020)10-0031-04Operation and discussion of Mannheim furnace in potassium sulfate plantLEI Liang 1, LEI Gaoming 1, GAO Yajuan 2（1. Panjin Shengxin Chemical Equipment Manufacturing Co., Ltd., Panjin, Liaoning,124022,China;2. Panjin North asphalt Co., Ltd., Panjin,Liaoning, 124022,China ）Abstract: The structure, process index, problems and treatment methods of Mannheim furnace, the main equipment of potassiumsulfate plant by Mannheim process are introduced. The operation index of Mannheim furnace directly affects the output and quality of products, especially the control of furnace temperature, which should be controlled at 500-540 ℃. The leakage of furnace body in Mannheim furnace is one of the bottlenecks restricting production. The reasons for the leakage of the hearth mainly include the fast temperature rise and fall of the open and shutdown, the large dosage of sulphuric acid and the use of large crystal potassium chloride, etc. In the production process, careful operation is needed, and the corrosion protection of the furnace parts is well done to ensure thecontinuous and stable operation of Mannheim furnace.Key words: mannheim furnace; potassium chloride; concentrated sulphuric acid; furnace temperature; leak; discussion收稿日期：2020-07-10。
曼海姆硫酸钾生产工艺
曼海姆硫酸钾生产工艺
曼海姆硫酸钾（Potassium sulphate）是一种重要的化肥，它包含钾和硫两种必需的植物营养元素。
曼海姆硫酸钾生产工艺主要包括矿石研磨、浸出、蒸发结晶和干燥等步骤。
首先，通过矿石破碎和研磨将天然矿石中的硫和钾含量充分释放出来。
常用的硫矿石包括含有硫磺的石膏矿石，钾矿石包括卡那石和聚那石等。
将矿石研磨成适当的颗粒大小，以便后续阶段的浸出操作。
然后，将研磨后的矿石与水进行浸出。
在高温和高压下，将研磨后的矿石与水混合并进行浸出，将硫酸钾和硫酸钙等溶解于水中。
该步骤要求控制好温度、浸出时间等参数，以保证硫酸钾和硫酸钙完全溶解。
接下来，将浸出液进行蒸发结晶。
在蒸发器中，通过恒定的温度和压力条件，将浸出液逐渐蒸发浓缩，使溶液中的硫酸钾逐渐结晶。
结晶后的硫酸钾晶体可通过固液分离进行分离。
最后，将分离得到的硫酸钾晶体进行干燥。
采用干燥器对硫酸钾进行干燥，将残余的水分去掉。
干燥后的硫酸钾晶体即为曼海姆硫酸钾的成品。
需要注意的是，在曼海姆硫酸钾生产过程中，要确保工艺流程的稳定性和产品质量的一致性。
同时，还需注意环保要求，合理处理产生的废水和废气等，以保护环境。
总结起来，曼海姆硫酸钾生产工艺主要包括矿石研磨、浸出、蒸发结晶和干燥等步骤。
通过这些步骤，将含有硫和钾的矿石转化为硫酸钾产品，以满足植物的营养需求，并应用于农业领域。
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浅谈曼海姆法硫酸钾生产工艺与质量控制
摘要：文章介绍了曼海姆法生产硫酸钾的基本原理、工艺流程、生产装置及产品的质量控制。
关键词：硫酸钾；曼海姆法；质量
钾肥有氯化钾、硝酸钾、硫酸钾和硫酸钾镁，其中氯化钾占90%以上。
但有些作物不能施用氯化钾，其中的氯离子会在土壤中聚集，使土壤的盐指数增高，使作物中毒。
硫酸钾是一种优质无氯的钾肥，适合烟草、葡萄、甜菜、茶树、马铃薯、亚麻及各种果树等忌氯作物的种植；它也是优质氮、磷、钾三元复合肥料的主要原料，供应钾元素。
至于加工型硫酸钾的生产，目前有曼海姆法、结晶法、缔置法、溶剂法等，占主导地位的是曼海姆法。
1 曼海姆法生产硫酸钾
1.1 曼海姆法生产方法概述和工艺流程
曼海姆法工艺流程图如图1所示：
1.2 曼海姆法生产装置
曼海姆法生产装置包括曼海姆炉、反应炉系统附属设备、盐酸制备及氯化氢回收与循环水系统。
曼海姆法的核心装置是曼海姆炉。
产品的纯度、转化率高低、生产能力和操作难易都与曼海姆炉有关。
曼海姆炉主要由燃烧室（上部）、反应室（中部）、烟道室（下部）组成，并配有加料及机械搅拌推料装置。
燃烧室：处于反应室顶部，入口为空气进口、喷油口。
重油储存中间槽，入炉油在伴有空气的条件下燃烧，燃烧室维持800～900 ℃以供给反应室之热量。
燃烧气经烟道进入烟道室，空气由送风机经复热器与烟道气换热后送到燃烧室。
烟道室：处于反应室底部，高温烟道气自燃烧室出来，由烟道及烟道气管道送至继续提供反应室所需热量以保证其正常运作及热量的充分利用。
反应室：处于燃烧室与烟道室之间，下部为反应床，顶部为高温圆穹形黑矽砖。
反应床上部配有旋转耙齿，转数约为1～1.5 r/min，作用为物料搅拌、混合、粉碎、成品转移和维持料床高度。
主轴顶部依上而下分别装有硫酸及氯化钾分布器。
硫酸钾成品出料口分布两侧与推料机相连。
反应室另设氯化氢气体出口，经管道与碳精冷却器相连。
反应炉顶部上部分别设有氯化钾与硫酸加料计量装置，以维持生产过程中控制合理的投料比，保证产品品质，低消耗及延长反应床耙齿之使用寿命。
反应室正常作业时维持微负压。
炉子的直径决定生产能力，通常曼海姆法生产能力以反应炉日生产能力为衡量标准。
由于技术和材料的限制，目前世界上最大的曼海炉直径为6 m。
有些国家想通过增加炉子直径来扩大日产量，但是迄今为止，还没有报道过直径大于6 m的曼海炉。
1.3 盐酸制备过程
2 产品质量控制
2.1 硫酸钾质量控制
农业用硫酸钾于2006年由青上集团编写了国家标准GB 20406-2006《农业用硫酸钾》，标准规定了农业用硫酸钾的质量要求。
见表1：
曼海姆法生产的硫酸钾为粉末状，质量要求按粉末结晶状指标执行。
在炉子工作正常及原料达到质量要求时，生产的优等品和一等品能达到95%以上，合格品为100%。
达不到一等品或以上要求的5%，也只是氧化钾含量和氯离子稍稍达不到一等品标准，一般都是与标准值差0.2%左右，游离酸都能达到标准的一等品或以上要求。
对于达不到标准一等品或以上要求的产品，可以在中间产品（加石粉前的产品）游离酸和氯离子检测数据好的情况下，将产品慢慢添加到刮板机上返工，返工后的产品质量达到一等品或以上的比率有99%；再一次返工，此比率能达到100%。
因为是高温生产，生产出来的硫酸钾温度超过100 ℃，水分几乎没有，水分可以免检。
2.2 盐酸的质量控制及外观发黄的原因
3 结语
曼海姆法生产硫酸钾历史长、工艺成熟可靠，钾回收率高，产品质量稳定，该法提供的硫酸钾占50%以上，海外加工型硫酸钾也以曼海姆法为主。
曼海姆法的代表企业是青上集团和米高集团，两公司年生产力有60万t左右。
其副产盐酸加以综合利用，也能产生很好的经济效益。
选择硫酸钾工艺时，要充分考虑周边的资源状况，利用易得的原料进行加工，减少运输环节，能大大地降低成本，提高效益。
参考文献：
[1] 王建军.曼海姆法生产硫酸钾[J].化学工程师，2003，（3）.。