أحدث عمليات إنتاج سيانيد الصوديوم

1. مقدمة

يُعدّ سيانيد الصوديوم (NaCN) مركباً كيميائياً بالغ الأهمية، ويُستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات، مثل تعدين الذهب، والطلاء الكهربائي، والتخليق الكيميائي. وقد شهدت عمليات إنتاج سيانيد الصوديوم تطوراً مستمراً لتحسين الكفاءة، وخفض التكاليف، وتعزيز الاستدامة البيئية. ستتناول هذه المقالة بعضاً من أحدث عمليات إنتاج سيانيد الصوديوم.

2. طريقة الأمونيا - الصوديوم

2.1 مبدأ العملية

في طريقة الأمونيا والصوديوم، يُضاف الصوديوم المعدني وفحم الكوك البترولي إلى مفاعل بنسبة محددة. ثم تُرفع درجة الحرارة إلى 650 درجة مئوية، ويُضخ غاز الأمونيا. ومع زيادة درجة الحرارة إلى 800 درجة مئوية، يحدث تفاعل على مدى 7 ساعات، يتحول خلالها الصوديوم المعدني بالكامل إلى سيانيد الصوديوم . بعد ذلك، تُصفّى المواد المتفاعلة عند درجة حرارة 650 درجة مئوية لإزالة فحم الكوك البترولي الزائد. ثم يُفرغ المنتج المنصهر ويُصب في الشكل المطلوب للحصول على منتجات سيانيد الصوديوم.

2.2 مزايا وعيوب

• المزايا : تتميز هذه العملية بمبدأ تفاعل بسيط نسبياً، كما أن المواد الخام الصوديوم والأمونيا شائعة نسبياً في الصناعة الكيميائية.

• العيوب : تتطلب ظروف التفاعل ذات درجة الحرارة العالية استهلاكًا كبيرًا للطاقة. كما أن استخدام الصوديوم المعدني يشكل مخاطر أمنية معينة نظرًا لتفاعليته العالية.

3. طريقة ذوبان السيانيد

3.1 مبدأ العملية

يُضاف مُذاب السيانيد وأكسيد الرصاص إلى خزان الاستخلاص. النسبة النموذجية لمُذاب السيانيد إلى أكسيد الرصاص هي (500 - 700): 1. تُساعد إضافة أكسيد الرصاص في إزالة الكبريت من خلال تكوين راسب كبريتيد الرصاص. يُترك سائل الاستخلاص بعد ذلك ليترسب، ويحتوي السائل الصافي الناتج على 80 - 90 جم/لتر من كلوريد الصوديوم (NaCN). في المولد، يتفاعل هذا السائل مع حمض الكبريتيك المُركز لتوليد غاز سيانيد الهيدروجين. بعد التكثيف لإزالة الماء، يدخل غاز سيانيد الهيدروجين إلى مفاعل امتصاص ويتفاعل مع محلول قلوي سائل (محلول هيدروكسيد الصوديوم) لتكوين سيانيد الصوديوم.

3.2 مزايا وعيوب

• المزايا : يمكن لهذه العملية إزالة شوائب الكبريت بشكل فعال من خلال إضافة أكسيد الرصاص، وهو أمر مفيد لتحسين جودة المنتج النهائي.

• العيوب : قد يؤدي استخدام أكسيد الرصاص إلى مشاكل تلوث بيئي مرتبطة بالرصاص. بالإضافة إلى ذلك، تتضمن العملية خطوات متعددة مثل الاستخلاص والتفاعل والامتصاص، مما يزيد من تعقيد العملية.

4. عملية أندروسو (طريقة أنشيج)

4.1 مبدأ العملية

تستخدم عملية أندروسوف الغاز الطبيعي والأمونيا والهواء كمواد خام. في البداية، يُغسل الغاز الطبيعي في برج غسيل مائي لإزالة الكبريت غير العضوي وجزء من الكبريت العضوي. بعد الترشيح، يجب ألا يتجاوز محتوى الكبريت في الغاز الطبيعي المكرر 1 ملغم/م³، وأن يكون محتوى الهيدروكربونات التي تزيد عن 2% أقل من 2%. تُبخر الأمونيا السائلة في مبخر، ويُرشح الهواء. ثم تُخلط المواد الخام الثلاث في خلاط بنسبة أمونيا:ميثان:هواء = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). يدخل الغاز المختلط إلى مفاعل أكسدة يحتوي على سبيكة من البلاتين والروديوم كعامل حفاز. عند درجة حرارة تتراوح بين 1070 و1120 درجة مئوية، يحدث تفاعل ينتج عنه غاز مختلط يحتوي على 8.5% من سيانيد الهيدروجين.

يُبرَّد الغاز ثم يُدخل إلى برج امتصاص الأمونيا، حيث يُمتص حمض الكبريتيك الأمونيا المتبقية. بعد ذلك، يُبرَّد بالماء، ويُمتص سيانيد الهيدروجين بماء منخفض الحرارة. يُفرَّغ الغاز المتبقي بعد غسله ببرج غسيل قلوي. يُجرى تبادل حراري لمحلول سيانيد الهيدروجين الممتص بالماء، ثم يُدخل إلى برج الامتزاز. في أعلى برج الامتزاز، يُحصَل على سيانيد الهيدروجين بنقاء 98%. يتفاعل سيانيد الهيدروجين هذا مع محلول قلوي لتكوين محلول سيانيد الصوديوم، الذي يُعالَج بعد ذلك بالتبخير والتبلور والتجفيف والتشكيل للحصول على منتج سيانيد الصوديوم النهائي.

4.2 مزايا وعيوب

• المزايا : في المناطق الغنية بموارد الغاز الطبيعي، تكون تكلفة المواد الخام منخفضة نسبيًا. وقد نضجت هذه العملية نسبيًا في التطبيقات الصناعية، ويمكن أن يكون حجم الإنتاج كبيرًا نسبيًا.

• العيوب : في المناطق التي تفتقر إلى موارد الغاز الطبيعي، والمتأثرة بعوامل مثل نقص الغاز الطبيعي والسياسات والأسعار، قد تتقلب تكلفة الإنتاج بشكل كبير. تتطلب ظروف التفاعل ذات درجة الحرارة العالية معدات مقاومة للحرارة العالية وتستهلك كمية كبيرة من الطاقة.

5. عملية اللهب

5.1 مبدأ العملية

يُستخدم الغاز الطبيعي والأكسجين والأمونيا كمواد خام. تُرشَّح هذه الغازات الثلاثة بشكل منفصل لإزالة الشوائب، ثم تُدخل إلى خلاط بعد تثبيتها وقياسها. يُستخدم جزء من الأكسجين كأكسجين رئيسي لدخول الخلاط، بينما يُغذَّى الجزء الآخر مباشرةً في الفوهة للاشتعال. تُمزج المواد الخام الثلاث بنسبة معينة، ثم تخضع لتفاعل احتراق لتكوين سيانيد الهيدروجين عند درجة حرارة 1500 درجة مئوية.

يُخمد غاز التفاعل برش الماء، ثم يُبرّد في مبرد. ثم يُدخل إلى برج امتصاص الأمونيا، حيث يُمتصّ حمض الكبريتيك بتركيز 15%-20% من الأمونيا المتبقية في غاز التفاعل، ويمكن استعادة كبريتات الأمونيوم. يُبرّد غاز التفاعل المحتوي على سيانيد الهيدروجين بالماء، ثم يُمتصّ بماء منخفض الحرارة لتكوين محلول سيانيد الهيدروجين بتركيز 1.5%. يُقطّر هذا المحلول في برج التقطير للحصول على سيانيد الهيدروجين بتركيز 98%-99%. وأخيرًا، يُمتصّ بمحلول قلوي، وبعد التبخير والتبلور والتجفيف والتشكيل، يُحصل على ناتج سيانيد الصوديوم.

5.2 مزايا وعيوب

• المزايا : تتيح هذه العملية إنتاج سيانيد الهيدروجين بنقاوة عالية نسبياً. كما أن استخلاص كبريتات الأمونيوم كمنتج ثانوي قد يحقق فوائد اقتصادية معينة.

• العيوب : يتطلب تفاعل الاحتراق ذو درجة الحرارة العالية كمية كبيرة من الطاقة. كما تتضمن العملية عمليات معقدة مثل خلط الغازات والاحتراق والتبريد والامتصاص، مما يستلزم تحكمًا دقيقًا في العملية.

6. طريقة التحلل الحراري للزيت الخفيف

6.1 مبدأ العملية

يُخلط الزيت الخفيف والأمونيا في مرذاذ بنسبة معينة، ويُسخّن مسبقًا إلى 280 درجة مئوية. يُدخل الخليط بعد ذلك إلى فرن قوس كهربائي لإجراء تفاعل التحلل الحراري. يُستخدم فحم الكوك البترولي كمادة ناقلة، ويُستخدم النيتروجين كغاز واقي لمنع الأكسدة في بيئة مغلقة. عند درجة حرارة 1450 درجة مئوية، يحدث تفاعل لتوليد غاز سيانيد الهيدروجين. يُزال الغاز بعد ذلك من الغبار، ويُبرّد، وتُعالَج بعد ذلك عبر خطوات مثل إزالة الأمونيا، والغسل بالماء، والامتصاص، والتقطير للحصول على سيانيد الهيدروجين النقي. وأخيرًا، يتفاعل سيانيد الهيدروجين مع محلول قلوي (هيدروكسيد الصوديوم) لتكوين سيانيد الصوديوم.

6.2 مزايا وعيوب

• المزايا : تتميز تقنية المعالجة بنضجها النسبي. ويمكنها استخدام الزيت الخفيف، وهو مادة خام شائعة نسبياً في صناعة البتروكيماويات.

• العيوب : توجد صعوبات في إزالة الكبريت والشوائب من سيانيد الهيدروجين. يستهلك المنتج طاقة عالية، كما أن معالجة "النفايات الثلاث" (الغازات العادمة، والمياه العادمة، والمخلفات) صعبة. تكلفة الإنتاج مرتفعة نسبيًا.

7. طريقة المنتج الثانوي للأكريلونيتريل

7.1 مبدأ العملية

في عملية إنتاج الأكريلونيتريل بأكسدة البروبيلين، يُنتَج غاز سيانيد الهيدروجين كناتج ثانوي (تُعادل كميته 4% إلى 10% من إنتاج الأكريلونيتريل). يُمتص الغاز المحتوي على سيانيد الهيدروجين بواسطة محلول قلوي. بعد التبخير والتركيز والفصل والتجفيف، يُنتَج سيانيد الصوديوم.

7.2 مزايا وعيوب

• المزايا : هذه عملية استخدام للمنتجات الثانوية، والتي يمكن من خلالها الاستفادة الكاملة من الموارد وتقليل تكاليف الإنتاج إلى حد معين.

• العيوب : إنتاج سيانيد الصوديوم محدود بحجم إنتاج الأكريلونيتريل. قد تتأثر جودة سيانيد الهيدروجين الناتج كمنتج ثانوي بعملية الإنتاج الرئيسية للأكريلونيتريل، والتي تتطلب رقابة وتنقية صارمة.

8. طريقة أكسدة الميثانول

8.1 مبدأ العملية

يمر الهواء عبر مرشح وسخان مسبق، ثم يدخل فرن التفاعل. يتبخر الأمونيا السائلة والميثانول. يدخلان إلى سخان مسبق للخلط، ثم يتفاعلان مع الهواء في فرن التفاعل. تحت تأثير محفز يتكون أساسًا من أكسيد الحديد والموليبدينوم، يُنتج التفاعل سيانيد الهيدروجين. يدخل غاز سيانيد الهيدروجين إلى برج لإزالة الأمونيا لإزالة الأمونيا، ثم يُحصل على سيانيد الهيدروجين. أخيرًا، يُمتص بواسطة محلول قلوي لتحضير سيانيد الصوديوم.

8.2 مزايا وعيوب

• المزايا : يُعد استخدام الميثانول والأمونيا كمواد خام شائعًا نسبيًا، ويمكن إعادة تدوير المحفز وإعادة استخدامه إلى حد ما. كما يمكن تعديل العملية وفقًا لاحتياجات الإنتاج.

• العيوب : المحفز حساس لظروف التفاعل، وقد تؤثر التغييرات الطفيفة في درجة الحرارة والضغط ونسبة المواد الخام على نشاط المحفز وانتقائيته، مما يؤثر بالتالي على إنتاجية وجودة المنتج.

9. اختتام

لكل عملية إنتاج سيانيد الصوديوم خصائصها الخاصة. ويعتمد اختيار عملية الإنتاج على عوامل مختلفة، مثل توفر المواد الخام، والتكلفة، والمتطلبات البيئية، وحجم الإنتاج. ومع التطور المستمر للتكنولوجيا، قد تظهر عمليات إنتاج جديدة في المستقبل، تهدف إلى تحسين كفاءة إنتاج سيانيد الصوديوم وأدائه البيئي. ومع استمرار نمو الطلب على سيانيد الصوديوم في مختلف الصناعات، سيلعب تحسين عمليات الإنتاج وابتكارها دورًا حاسمًا في تلبية احتياجات السوق مع ضمان التنمية المستدامة.