Τελευταίες Διαδικασίες Παραγωγής Κυανιούχου Νατρίου

1. Εισαγωγή

Νάτριο κυανιούχο Το (NaCN) είναι μια κρίσιμη χημική ένωση που χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες, όπως η εξόρυξη χρυσού, η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και η χημική σύνθεση. Διαδικασίες παραγωγής of Κυανιούχο νάτριο εξελίσσονται συνεχώς για τη βελτίωση της αποδοτικότητας, τη μείωση του κόστους και την ενίσχυση της φιλικότητας προς το περιβάλλον. Αυτό το άρθρο θα παρουσιάσει αρκετές από τις πιο πρόσφατες διαδικασίες παραγωγής Κυανιούχο νάτριο.

2. Μέθοδος αμμωνίας - νατρίου

2.1 Αρχή διαδικασίας

Στη μέθοδο αμμωνίας - νατρίου, μεταλλικό νάτριο και πετρελαϊκό κωκ προστίθενται πρώτα σε έναν αντιδραστήρα σε μια ορισμένη αναλογία. Η θερμοκρασία στη συνέχεια αυξάνεται στους 650 °C και εισάγεται αέριος αμμωνία. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται περαιτέρω στους 800 °C, λαμβάνει χώρα μια αντίδραση σε διάστημα 7 ωρών, κατά την οποία το μεταλλικό νάτριο μετατρέπεται πλήρως σε κυανιούχο νάτριοΣτη συνέχεια, τα αντιδρώντα διηθούνται σε θερμοκρασία 650 °C για την απομάκρυνση της περίσσειας οπτάνθρακα πετρελαίου. Το τηγμένο προϊόν στη συνέχεια εκκενώνεται και χυτεύεται στο επιθυμητό σχήμα για να ληφθούν προϊόντα κυανιούχου νατρίου.

2.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

• ΠλεονεκτήματαΑυτή η διαδικασία έχει μια σχετικά απλή αρχή αντίδρασης και οι πρώτες ύλες νάτριο και αμμωνία είναι σχετικά συνηθισμένες στη χημική βιομηχανία.

• ΜειονεκτήματαΟι συνθήκες αντίδρασης σε υψηλή θερμοκρασία απαιτούν μεγάλη κατανάλωση ενέργειας. Επίσης, η χρήση μεταλλικού νατρίου ενέχει ορισμένους κινδύνους για την ασφάλεια λόγω της υψηλής αντιδραστικότητάς του.

3. Μέθοδος τήξης κυανίου

3.1 Αρχή διαδικασίας

Το τήγμα κυανίου και το οξείδιο του μολύβδου προστίθενται σε μια δεξαμενή εκχύλισης. Η τυπική αναλογία τήγματος κυανίου προς οξείδιο του μολύβδου είναι (500 - 700):1. Η προσθήκη οξειδίου του μολύβδου βοηθά στην αποθείωση σχηματίζοντας ένα ίζημα θειούχου μολύβδου. Το υγρό εκχύλισης αφήνεται στη συνέχεια να καθιζάνει και το προκύπτον διαυγές υγρό περιέχει 80 - 90 g/L NaCN. Σε μια γεννήτρια, αυτό το υγρό αντιδρά με πυκνό θειικό οξύ για να παράγει αέριο υδροκυάνιο. Μετά τη συμπύκνωση για την απομάκρυνση του νερού, το αέριο υδροκυάνιο εισέρχεται σε έναν αντιδραστήρα απορρόφησης και αντιδρά με υγρό αλκάλιο (διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου) για να σχηματίσει κυανιούχο νάτριο.

3.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

• ΠλεονεκτήματαΑυτή η διαδικασία μπορεί να απομακρύνει αποτελεσματικά τις ακαθαρσίες θείου μέσω της προσθήκης οξειδίου του μολύβδου, κάτι που είναι ευεργετικό για τη βελτίωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος.

• ΜειονεκτήματαΗ χρήση οξειδίου του μολύβδου μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα περιβαλλοντικής ρύπανσης που σχετίζονται με τον μόλυβδο. Επιπλέον, η διαδικασία περιλαμβάνει πολλαπλά βήματα όπως εκχύλιση, αντίδραση και απορρόφηση, γεγονός που αυξάνει την πολυπλοκότητα της λειτουργίας.

4. Διαδικασία Andrussow (Μέθοδος Anshig)

4.1 Αρχή διαδικασίας

Η μέθοδος Andrussow χρησιμοποιεί φυσικό αέριο, αμμωνία και αέρα ως πρώτες ύλες. Αρχικά, το φυσικό αέριο πλένεται σε πύργο πλύσης με νερό για την απομάκρυνση του ανόργανου θείου και μέρους του οργανικού θείου. Μετά τη διήθηση, το εξευγενισμένο φυσικό αέριο θα πρέπει να έχει περιεκτικότητα σε θείο ≤1 mg/m³ και η περιεκτικότητα σε υδρογονάνθρακες άνω του C₂ θα πρέπει να είναι μικρότερη από 2%. Η υγρή αμμωνία εξατμίζεται σε έναν εξατμιστή και ο αέρας φιλτράρεται μέσω ενός φίλτρου. Οι τρεις πρώτες ύλες στη συνέχεια αναμειγνύονται σε έναν αναμικτήρα σε αναλογία αμμωνίας:μεθανίου:αέρα = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Το μεικτό αέριο εισέρχεται σε έναν αντιδραστήρα οξείδωσης με κράμα πλατίνας-ροδίου ως καταλύτη. Σε θερμοκρασία 1070 - 1120 °C, λαμβάνει χώρα μια αντίδραση για την παραγωγή ενός μεικτού αερίου που περιέχει 8.5% υδροκυάνιο.

Το αέριο ψύχεται και στη συνέχεια εισέρχεται σε έναν πύργο απορρόφησης αμμωνίας, όπου η υπολειμματική αμμωνία απορροφάται από θειικό οξύ. Στη συνέχεια, ψύχεται με νερό και το υδροκυάνιο απορροφάται από νερό χαμηλής θερμοκρασίας. Το αέριο ουράς εκκενώνεται αφού πλυθεί από έναν πύργο πλύσης με αλκάλια. Το διάλυμα υδροκυανίου που απορροφάται από το νερό ανταλλάσσεται θερμότητα και στη συνέχεια εισέρχεται σε έναν πύργο εκρόφησης. Στην κορυφή του πύργου εκρόφησης, λαμβάνεται υδροκυάνιο καθαρότητας 98%. Αυτό το υδροκυάνιο αντιδρά στη συνέχεια με ένα αλκαλικό διάλυμα για να σχηματίσει ένα διάλυμα κυανίου νατρίου, το οποίο υποβάλλεται περαιτέρω σε επεξεργασία μέσω εξάτμισης, κρυστάλλωσης, ξήρανσης και μορφοποίησης για να ληφθεί το τελικό προϊόν κυανίου νατρίου.

4.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

• ΠλεονεκτήματαΣε περιοχές με πλούσιους πόρους φυσικού αερίου, το κόστος των πρώτων υλών είναι σχετικά χαμηλό. Η διαδικασία έχει αναπτυχθεί σε σχετικά ώριμες βιομηχανικές εφαρμογές και η κλίμακα παραγωγής μπορεί να είναι σχετικά μεγάλη.

• ΜειονεκτήματαΣε περιοχές με έλλειψη πόρων φυσικού αερίου, που επηρεάζονται από παράγοντες όπως η έλλειψη φυσικού αερίου, οι πολιτικές και οι τιμές, το κόστος παραγωγής μπορεί να παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις. Οι συνθήκες αντίδρασης υψηλής θερμοκρασίας απαιτούν εξοπλισμό ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες και καταναλώνουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας.

5. Διαδικασία φλόγας

5.1 Αρχή διαδικασίας

Ως πρώτες ύλες χρησιμοποιούνται φυσικό αέριο, οξυγόνο και αμμωνία. Αυτά τα τρία αέρια φιλτράρονται ξεχωριστά για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών και στη συνέχεια εισέρχονται σε έναν αναμικτήρα αφού σταθεροποιηθούν και μετρηθούν. Ένα μέρος του οξυγόνου χρησιμοποιείται ως κύριο οξυγόνο για την είσοδο στον αναμικτήρα και το άλλο μέρος τροφοδοτείται απευθείας στο ακροφύσιο για ανάφλεξη. Οι τρεις πρώτες ύλες συνδυάζονται σε μια ορισμένη αναλογία και υφίστανται αντίδραση καύσης για τη σύνθεση υδροκυανίου σε θερμοκρασία 1500 °C.

Το αέριο αντίδρασης σβήνεται με ψεκασμό νερού και στη συνέχεια ψύχεται σε ψύκτη. Στη συνέχεια εισέρχεται σε πύργο απορρόφησης αμμωνίας, όπου η υπολειμματική αμμωνία στο αέριο αντίδρασης απορροφάται από 15% - 20% θειικό οξύ και μπορεί να ανακτηθεί θειικό αμμώνιο. Το αέριο αντίδρασης που περιέχει υδροκυάνιο ψύχεται με νερό και στη συνέχεια απορροφάται από νερό χαμηλής θερμοκρασίας για να σχηματίσει ένα διάλυμα υδροκυανίου 1.5%. Αυτό το διάλυμα αποστάζεται σε πύργο απόσταξης για να ληφθεί υδροκυάνιο με περιεκτικότητα 98% - 99%. Τέλος, απορροφάται από ένα αλκαλικό διάλυμα και, μετά από εξάτμιση, κρυστάλλωση, ξήρανση και μορφοποίηση, λαμβάνεται το προϊόν κυανιούχου νατρίου.

5.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

• ΠλεονεκτήματαΑυτή η διαδικασία μπορεί να επιτύχει παραγωγή υδροκυανίου σχετικά υψηλής καθαρότητας. Η ανάκτηση θειικού αμμωνίου ως παραπροϊόντος μπορεί να αποφέρει ορισμένα οικονομικά οφέλη.

• ΜειονεκτήματαΗ αντίδραση καύσης σε υψηλή θερμοκρασία απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Η διαδικασία περιλαμβάνει επίσης πολύπλοκες λειτουργίες όπως ανάμειξη αερίων, καύση, σβέση και απορρόφηση, οι οποίες απαιτούν έλεγχο της διαδικασίας υψηλού επιπέδου.

6. Μέθοδος πυρόλυσης ελαφρού ελαίου

6.1 Αρχή διαδικασίας

Ελαφρύ λάδι και αμμωνία αναμειγνύονται σε έναν ψεκαστήρα σε μια ορισμένη αναλογία και προθερμαίνονται στους 280 °C. Το μείγμα στη συνέχεια εισέρχεται σε έναν ηλεκτρικό κλίβανο τόξου για μια αντίδραση πυρόλυσης. Ο οπτάνθρακας πετρελαίου χρησιμοποιείται ως φορέας και το άζωτο χρησιμοποιείται ως προστατευτικό αέριο για την πρόληψη της οξείδωσης σε κλειστό περιβάλλον. Σε θερμοκρασία 1450 °C, λαμβάνει χώρα μια αντίδραση για την παραγωγή αερίου υδροκυανίου. Το αέριο στη συνέχεια αφαιρείται από τη σκόνη, ψύχεται και υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία μέσω βημάτων όπως η απομάκρυνση της αμμωνίας, το πλύσιμο με νερό, η απορρόφηση και η απόσταξη για να ληφθεί καθαρό υδροκυάνιο. Τέλος, το υδροκυάνιο αντιδρά με ένα αλκαλικό διάλυμα (υδροξείδιο του νατρίου) για να σχηματίσει κυανιούχο νάτριο.

6.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

• ΠλεονεκτήματαΗ τεχνολογία διεργασίας είναι σχετικά ώριμη. Μπορεί να χρησιμοποιήσει ελαφρύ πετρέλαιο, μια σχετικά κοινή πρώτη ύλη στη πετροχημική βιομηχανία.

• ΜειονεκτήματαΥπάρχουν δυσκολίες στην αποθείωση και την απομάκρυνση των ακαθαρσιών από το υδροκυάνιο. Το προϊόν έχει υψηλή κατανάλωση ενέργειας και η επεξεργασία των «τριών αποβλήτων» (αέρια απόβλητα, λύματα και υπολείμματα αποβλήτων) είναι δύσκολη. Το κόστος παραγωγής είναι σχετικά υψηλό.

7. Ακρυλονιτρίλιο με - Μέθοδος Προϊόντος

7.1 Αρχή διαδικασίας

Κατά τη διαδικασία παραγωγής ακρυλονιτριλίου μέσω της αμμωνιοξείδωσης του προπυλενίου, παράγεται αέριο υδροκυάνιο ως παραπροϊόν (η ποσότητα ισοδυναμεί με 4% - 10% της παραγωγής ακρυλονιτριλίου). Το αέριο που περιέχει υδροκυάνιο απορροφάται από ένα αλκαλικό διάλυμα. Μετά από εξάτμιση, συμπύκνωση, διαχωρισμό και ξήρανση, λαμβάνεται το προϊόν κυανιούχου νατρίου.

7.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

• ΠλεονεκτήματαΠρόκειται για μια διαδικασία αξιοποίησης υποπροϊόντων, η οποία μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως τους πόρους και να μειώσει το κόστος παραγωγής σε κάποιο βαθμό.

• ΜειονεκτήματαΗ παραγωγή κυανιούχου νατρίου περιορίζεται από την κλίμακα παραγωγής του ακρυλονιτριλίου. Η ποιότητα του υποπροϊόντος υδροκυανίου μπορεί να επηρεαστεί από την κύρια διαδικασία παραγωγής ακρυλονιτριλίου, η οποία απαιτεί αυστηρό έλεγχο και καθαρισμό.

8. Μέθοδος αμοξείδωσης μεθανόλης

8.1 Αρχή διαδικασίας

Ο αέρας διέρχεται από ένα φίλτρο και έναν προθερμαντήρα και στη συνέχεια εισέρχεται σε έναν κλίβανο αντίδρασης. Η υγρή αμμωνία εξατμίζεται και η μεθανόλη εξατμίζεται. Εισέρχονται σε έναν προθερμαντήρα ανάμειξης και στη συνέχεια αντιδρούν με τον αέρα στον κλίβανο αντίδρασης. Υπό τη δράση ενός καταλύτη που αποτελείται κυρίως από οξείδιο του Fe-Mo, η αντίδραση παράγει υδροκυάνιο. Το αέριο υδροκυάνιο εισέρχεται σε έναν πύργο αποαμμωνίας για την απομάκρυνση της αμμωνίας και στη συνέχεια λαμβάνει υδροκυάνιο. Τέλος, απορροφάται από ένα αλκαλικό διάλυμα για την παρασκευή κυανιούχου νατρίου.

8.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

• ΠλεονεκτήματαΗ χρήση μεθανόλης και αμμωνίας ως πρώτων υλών είναι σχετικά συνηθισμένη και ο καταλύτης μπορεί να ανακυκλωθεί και να επαναχρησιμοποιηθεί σε κάποιο βαθμό. Η διαδικασία μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με τις ανάγκες παραγωγής.

• ΜειονεκτήματαΟ καταλύτης είναι ευαίσθητος στις συνθήκες αντίδρασης και μικρές αλλαγές στη θερμοκρασία, την πίεση και την αναλογία πρώτων υλών μπορεί να επηρεάσουν τη δραστικότητα και την επιλεκτικότητα του καταλύτη, επηρεάζοντας έτσι την απόδοση και την ποιότητα του προϊόντος.

9. Σύναψη

Οι διαδικασίες παραγωγής κυανιούχου νατρίου έχουν η καθεμία τα δικά της χαρακτηριστικά. Η επιλογή της διαδικασίας παραγωγής εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως η διαθεσιμότητα πρώτων υλών, το κόστος, οι περιβαλλοντικές απαιτήσεις και η κλίμακα παραγωγής. Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας, ενδέχεται να εμφανιστούν στο μέλλον νέες διαδικασίες παραγωγής, με στόχο την περαιτέρω βελτίωση της αποδοτικότητας και των περιβαλλοντικών επιδόσεων της παραγωγής κυανιούχου νατρίου. Καθώς η ζήτηση για κυανιούχο νάτριο σε διάφορους κλάδους συνεχίζει να αυξάνεται, η βελτιστοποίηση και η καινοτομία των διαδικασιών παραγωγής θα διαδραματίσουν κρίσιμο ρόλο στην κάλυψη των αναγκών της αγοράς, διασφαλίζοντας παράλληλα τη βιώσιμη ανάπτυξη.