用硫酸钠和氯化钾转化法生产硫酸钾

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1682页（2273字）

在盐化工业中，硫酸镁和硫酸钠的资源都比较丰富，用硫酸钠和氯化钾配料，同样可用转化法制取硫酸钾，其工艺方法与硫酸镁、氯化钾转化法制硫酸钾的工艺极为相似。Na₂SO₄和KCO发生如下的复分解反应：

Na₂SO₄+2KCl=K₂SO₄+2NaCl

有关Na⁺，K⁺／／Cl^－，SO]^－－H₂O体系的相平衡数据见表6－6－2，并根据表中数据绘制成图6－6－3。

图6－6－3 Na⁺．K⁺／／CI^－，SO₄^2－－H₂O体系不同温度时的平衡图

表6－6－2 Na⁺，K⁺／／Cl^－，SO₄^2－－H₂O体系相平衡数据

注：Gl－Na₂SO₄·10H₂O Glas－Na₂SO₄·3K₂SO₄

(一)一段转化法

见图6－6－4。图中G点为钾芒硝Na₂SO₄·3K₂SO₄的固相点。水图中各小写字母与干盐图中各大写字母一一对应。

图6－0－4 Na⁺，K⁺／／Cl^－，SO₄^2－－H₂O体系25℃时平衡图

(用N2₂SO₄·10H₂O和KCl配料制K₂SO₄的工艺分析)注：G点为Na₂SO₄·3K₂SO₄的固相点．

KCl与Na₂SO₄·10H₂O的配料点为AB线与DM线的交点E。E点落在K₂SO₄的结晶区，故控制适当的加水量，使液相点为D点，使K₂SO₄有最大的产率。在水图上配料体系点为e点，加水后使e点升至e′点时，液相点恰到d点(干盐图上为D点)，此时固相点为纯K₂SC₂的M点。此时K₂SO₄的产量可用杠杆法求得：

通过计算得知：

制ltK₂SO₄用KCl 2．96t，Na₂SO₄·l0H₂O 2．22t，加淡水为6．16t。配料重量(kg)比如下：

K的转化率为：28．9%

随着温度的降低，钾转化率要上升，如－5℃时钾转化率为38%。

(二)二段转化法

见图6－6－4。通过中间产物Na₂SO₄·3K₂SO₄再转化成K₂SO₄。

第一段配料体系点为AB线与GC线交点F。为获得Na₂SO₄·3K₂SO₄最大产率，液相点应控制在C点。在水图上配料体系点为f点，加水后使f点升至f′点，此时液相点恰好为C点，固相为G点，即纯Na₂SO₄·3K₂SO₄固相点。

通过计算得知：

制1t Na₂SO₄·3K₂SO₄需用0．419t的KCl，1．21t的Na₂SO₄·10H₂O、加水0．25t

配料比例(kg)

K的转化率为：80．3%

第二段转化：将第一段转化出的Na₂SO₄·3K₂SO₄再与KCl配料，加适量的水，转化平衡后可得K₂SO₄。Na₂SO₄·3K₂SO₄与KCl的配料体系点为AG线与DM线的交点H，在水图上为h点。当液相点达到D点时可使K₂SO₄得到最高产率。在水图上加水过程为使h→h′点。

通过计算得知：

每制lt K₂SO₄需用0．648t KCl，用2t Na₂SO₄·3K₂SO₄加1．6t淡水。配料重量比(kg)如下：

二段转化法总的结果：

每制1t K₂SO₄用KCl 1．48t，用Na₂SO₄·10H₂O 2．41t，总淡水量2．1t。

K的总转化率=57．7%

二段转化法的转化温度控制在25～30℃时，钾的转化率为最大。

计算结果表明在25℃条件下，二段转化法的K转化率高于一段法，加的淡水量也明显低于一段转化。故工业生产多采用二段转化法。