روند تولید و مواد اولیه به کار رفته در فرآیند تولید سولفات پتاسیم

روند تولید سولفات پتاسیم ساینوتک

طراحی خط تولید سولفات پتاسیم ساینوتک بر مبنای فرآیند کوره مانهایم بوده و در اثر واکنش میان کلرید پتاسیم جامد (99% KCl) و اسید سولفوریک مایع (98% H₂SO₄) در دمای 600 – 500 درجه سانتی‌گراد و در فشار اندکی کمتر از 1 بار انجام می‌شود. قلب خط تولید سولفات پتاسیم ساینوتک، کوره مانهایم است. در این کوره واکنش میان اسید سولفوریک و کلرید پتاسیم در دو مرحله متوالی انجام شده و سولفات پتاسیم تولید می‌شود. کوره دارای دو مشعل است که وظیفه تنظیم درجه حرارت داخل کوره برای انجام واکنش را بر عهده دارد. کوره مانهایم به صورت دو جداره طراحی می‌شود که برای ساخت آن از آجرهای نسوز آلومینایی با آلومینای بالاتر از 70 درصد استفاده می‌شود.

مشعل هوای میان جداره‌های کوره مانهایم را گرم کرده و همین امر موجب تنظیم دمای کوره در محدوده 600 – 500 درجه سانتی‌گراد می‌شود. این کوره دارای یک پاروی همزن است که به آرامی مواد را در داخل آن جابجا کرده و موجب انجام واکنش و حرکت بستر مواد موجود در کوره می‌شود. سولفات پتاسیم پس از انجام واکنش از کوره خارج شده و وارد سیستم‌های کولینگ می‌شود. در این سیستم‌ها که عملیات خنک‌کاری و انتقال محصول به طور همزمان انجام می‌شود، حرکت آب در جداره بیرونی آنها موجب خنک شدن سولفات پتاسیم و حرکت اسکروی مارپیچ در داخل آن موجب انتقال محصول خواهد شد. شکل‌های زیر کوره مانهایم ساینوتک به همراه سیستم کولینگ و انتقال سولفات پتاسیم را نشان داده است.

سولفات پتاسیم تولیدی در کوره مانهایم ساینوتک، پس از خنک شدن به قسمت گرانولاسیون انتقال می‌یابد. در فاصله انتقال محصول از سیستم‌های کولینگ به گرانولاتور (Compaction Granulation)، ممکن است برای تنظیم اسید آزاد محصول مقداری کربنات کلسیم از طریق فیدر وزنی به آن اضافه شود و در هاپر ذخیره با یکدیگر مخلوط شوند تا مقداری از اسید آزادی که به دلیل استفاده بیش از میزان استوکیومتری اسید سولفوریک در محصول باقی مانده خنثی شود. مقدار استفاده از کربنات کلسیم در حدی است که ترکیب شیمیایی محصول سولفات پتاسیم نهایی ساینوتک را از استاندارد خارج نکند.

سولفات پتاسیم در نهایت وارد سیستم گرانولاسیون شده و پس از دانه‌بندی وارد سیستم بسته‌بندی می‌شود و به صورت کیسه‌های 25، 50 و 100 کیلوگرمی و یا به صورت جامبوبگ‌های 1 تنی بسته‌بندی و انبارش می‌شود.

یکی دیگر از مهم‌ترین بخش‌های خط تولید سولفات پتاسیم، برج‌های جذب، شست‌وشو و اسکرابینگ گاز HCl آزاد شده در اثر واکنش میان اسید سولفوریک و کلرید پتاسیم است. گاز HCl تولید شده در کوره به دلیل فشار منفی ایجاد شده از طریق سیستم‌های مکنده، از کوره خارج شده و وارد مبدل حرارتی گرافیتی می‌شود. در این مبدل محلول اسید کلریدریک با مکانیزم falling film در داخل تیوپ‌های مبدل‌ حرارتی shell and tube جریان یافته و گاز HCl نیز به صورت موافق با آن جریان می‌یابد. همچنین در قسمت پوسته مبدل آب خنکاری حرکت می‌کند و دمای گاز را کاهش می‌دهد.

گاز HCl تولیدی در کوره از چندین مرحله برج‌های شست و شو، برج‌های جذب، اسکرابر و برج‌های جذب نهایی عبور کرده و در نهایت به طور کامل جذب شده و به صورت محصول جانبی اسید کلریدریک 33 – 31 درصد تولید و در مخازن مخصوص ذخیره می‌شود. همچنین یک مخلوط اسیدی در مرحله نخست برج‌های شست و شو تولید می‌شود که دارای ناخالصی‌هایی همچون یون سولفات است. در مراحل عبور و جذب گاز HCl از برج‌های شست و شو و جذب، تعدادی مبدل حرارتی پوسته و لوله نیز به کار رفته است که در هر مرحله تا میزان مشخصی درجه حرارت محلول اسیدی را کاهش می‌دهد. بنابراین واحد جذب گازهای HCl در کنار کارخانه اصلی سولفات پتاسیم از درجه اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و این واحد صنعتی را سازگار با محیط‌زیست کرده است.

گاز HCl تولیدی به عنوان محصول جانبی کارخانه سولفات پتاسیم ساینوتک بوده و می‌توان آن را به محصولات دیگری تبدیل کرد. یکی از محصولات پرکاربرد برای این منظور، کلرید کلسیم است که در اثر واکنش میان اسید کلریدریک و کربنات کلسیم تولید شده و کاربردهای زیادی در صنایع ساختمانی، راه‌سازی و حفاری چاه‌های نفتی دارد. این ماده به عنوان یک افزودنی برای گل حفاری به کار می‌رود.

سایر گازها و ذرات جامد موجود در محیط کارخانه نیز از طریق سیستم‌های De-Dusting جذب شده و در برج جذب دیگری شست و شو داده شده و جذب محلول آبی می‌شوند.

مقاله مرتبط:”روش‌های تشخیص کیفیت و خالص بودن کود سولفات پتاسیم ساینوتک“

مواد اولیه به کار رفته در فرآیند تولید سولفات پتاسیم ساینوتک

 مواد اولیه اصلی مورد استفاده در فرآیند تولید سولفات پتاسیم شامل: کلرید پتاسیم و اسید سولفوریک است. گرید مورد استفاده کلرید پتاسیم عموما دارای بیش از 99 درصد کلرید پتاسیم و یا بیش از 60 درصد محتوای K₂O است. همچنین اسید سولفوریک مورد استفاده در این فرآیند دارای بیش از 98 درصد وزنی اسید سولفوریک خواهد بود. جداول زیر آنالیز شیمیایی استاندارد مواد اولیه مورد نیاز برای این فرآیند را نشان داده است. برای تولید هر تن سولفات پتاسیم ساینوتک، 87/0 تن کلرید پتاسیم و 57/0 تن اسید سولفوریک مورد نیاز است.

آنالیز شیمیایی استاندارد کلرید پتاسیم

Value	Composition
min. 60% w٫w	Water soluble Potassium (as K2O)
max. 3.5% w٫w	Sodium (as NaCI)
max. 1% w٫w	Magnesium (as MgCl2)
max. 0.5% w٫w	Moisture
min. 90% w٫w between 1-3.35mm max. 5% w٫w below 1 mm– min. 65% w٫w between 0.25-1.7 mm	Particle Size
1.04g٫cm³	Bulk Density
772°C	Melting Point

آنالیز شیمیایی استاندارد اسید سولفوریک

.Spec	Item
min. 96% w٫w	Concentration (as H2SO4)
max. 0.05% w٫w	Non-volatile materials
max. 60 ppm	Fe
max. 40 ppm	As
1.8-1.84g٫cm³	Density

یکی از موارد مهمی که در انتخاب کلرید پتاسیم مورد استفاده برای تولید سولفات پتاسیم ساینوتک باید مدنظر قرار گیرد، میزان ناخالصی‌های موجود در این ماده است. کلرید پتاسیم به طور عمده از طریق مجتمع پتاس خوروبیابانک و واردات از کشورهای ازبکستان، روسیه و بلاروس تامین می‌شود. بعضا کلرید پتاسیم وارداتی ازبک دارای برخی مواد ناخالصی است که رنگ این ماده را به رنگ صورتی تغییر می‌دهد در صورتی که رنگ ماده خالص کلرید پتاسیم، سفید است. کلرید پتاسیم دارای ناخالصی ابتدا باید به روش کریستال‌گیری تصفیه شود و سپس در فرآیند مورد استفاده قرار گیرد. نمونه‌ای از کلرید پتاسیم با خلوص بالا و استاندارد تولید شده در کشور روسیه دارای آنالیز شیمیایی مطابق با جدول زیر است.

ترکیب شیمیایی نمونه وارداتی کلرید پتاسیم وارداتی از روسیه

ترکیب شیمیایی نمونه کلرید پتاسیم وارداتی از ازبکستان