Kaliumsulfaattin valmistus

Kaliumsulfaattia, K2SO4 valmistetaan Kokkolassa. Kaliumsulfaatin valmistus perustuu rikkihapon ja natriumkloridin väliseen reaktioon, jonka tuotteina saadaan kaliumsulfaattia ja suolahappoa.

Raaka-aineiden syöttö

Mahdollisimman homogeenisen, rikkihaposta ja suolahaposta vapaan, sulfaatin valmistaminen edellyttää, että happo ja suola syötetään uuniin tarkoin ekvivalenttisuhteessa. Hienoksi jauhettu kaliumkloridi annostellaan hihnavaaoilla ja hapon annostelupumpuilla. Annostelut on yhdistetty toisiinsa siten, että happoväkevyyden ja suola-analyysin perusteella voidaan automaattisesti säätää komponenttien oikea määräsuhde syötössä.

 

Kaliumsulfaatin valmistus.jpg (881849 bytes)

Reaktiouuni

Rikkihapon ja kaliumkloridin välinen reaktio vaatii pitkän reaktioajan ja korkea lämpötilan. Tämä aikaansaadaan suurissa muhveliuuneissa. Lähtöaineet syötetään uunin sisällä olevaan sekoittajalla varustettuun reaktiotilaan eli uunimuhveliin, jota kuumennetaan ulkopuolelta öljypolttimen avulla. Lämpötila reaktiotilassa on 550 – 600 ºC.

Uunit lämmitetään epäsuorasti raskasta polttoöljyä käyttäen. Mahdollisimman tehokkaan lämmönkäytön aikaansaamiseksi kuumien kaasujen kanaalit ympäröivät koko muhvelia. Uunista poisjohdettavien kuumien kaasujen lämpöenergia otetaan talteen esilämmittämällä öljyn polttoon tarvittava ilma.

 

 

Reaktio tapahtuu kahtena peräkkäisenä vaiheena. Ensimmäisessä vaiheessa syntyy hapanta natriumsulfaattia eli natriumvetysulfaattia:

KCl + H2SO4 --> KHSO4 + HCl

Reaktion toisessa vaiheessa kaliumvetysulfaatti reagoi edelleen kaliumkloridin kanssa lämpöä vaativassa reaktiossa, jolloin syntyy kaliumsulfaattia:

KCl + KHSO4 --> K2SO4 + HCl

Kaliumsulfaatin valmistuksen kokonaisreaktio on tällöin

2 KCl + H2SO4 --> K2SO4 + 2 HCl

Jotta saataisiin muhvelin pohjalla kiertävä suola sekoittumaan mahdollisimman hyvin, pyöritetään uunin pystyakselin ympäri mekaanisia haravia. Haravat sekoittavat uuni keskelle syötetyn rikkihapon ja kaliumkloridin ja siirtävät valmistuvan sulfaatin muhvelin ulkoreunalle.

Kaliumsulfaatti-uuni.jpg (1570164 bytes)

Jäähdytys

Kuuma, hapan ja osittain paakkuinen kaliumsulfaatti joutuu pudotuskanavan kautta jäähdytys- ja jauhatusrumpuun. Jäähdytys tapahtuu vesivaipan avulla. Hienoksi jauhettu materiaali poistuu rummun poistopäästä hihnakuljettimelle, josta se joutuu edelleen jälkikäsittelyyn.

Murskaus, neutralointi ja seulonta

Jäähdytysrummusta tuleva K2SO4 siirretään hihnakuljettimella vasaramurskaimeen, jossa materiaali hienonnetaan. Murskauksen jälkeen kaliumsulfaatti neutraloidaan lisäämällä siihen soodaa, Na2CO3. Materiaali syötetään ruuvikuljettimella sekoitusrumpuun, jossa kaliumsulfaatti ja sooda sekoitetaan keskenään. Rummulta materiaali siirretään kuljettimilla seulontaan, josta ylite palautetaan vasaramurskaimelle ja alite siirretään hihnakuljettimella K2SO4-siiloihin tai varastoon ja kuljetetaan asiakkaille irtotavarana.

Suolahapon valmistus

Uunista tuleva kloorivetykaasu on kuumaa ja se sisältää runsaasti suolapölyä. Pöly poistetaan osittain kaasuista avarissa kaasukanaaleissa ennen jäähdyttimiä ja loput pestään pois suolahappokaasun jäähdyttimissä. Jäähdyttimissä kaasu virtaan

verraten suurella nopeudella aksiaalikanavissa ja kaasua jäähdyttävä kiertovesi radiaalikanavia pitkin.

Jäähdytetty, erittäin syövyttävä ilman ja kloorivetykaasun seos, josta jatkuvasti kondensoituu suolahappoa, johdetaan kloorivetykaasun absorptiolaitteisiin.

Kloorivetykaasu absorboidaan veteen ns. falling film-absorbereissa, joiden sisäpinnalla valuu absorboiva vesi ja kaasu, ulkopuolelle virtaa jäähdytysvesi. Koska varsinaisissa absorbereissa kaasu ja vesi virtaavat samaan suuntaan, täytyy jälkiabsorptio suorittaa vielä kellopohjakolonneissa. Absorbereista suolahappo saadaan 32 – 36 -% liuoksena. Kloorivedytön kaasu johdetaan pisaranerottimen kautta savupiippuun.

Vastaavalla tavalla kuin kaliumsulfaattia valmistetaan myös natriumsulfaattia, jolloin toisena lähtöaineena on natriumkloridi. Prosessissa syntynyt suolahappo käytetään kalsiumkloridin valmistukseen.