Natriumsyanidin uusimmat tuotantoprosessit

1. Esittely

Natriumsyanidi ( NaCN ) on tärkeä kemiallinen yhdiste, jota käytetään laajalti useilla teollisuudenaloilla, kuten kullankaivuussa, galvanoinnissa ja kemiallisessa synteesissä. Natriumsyanidin tuotantoprosesseja on kehitetty jatkuvasti tehokkuuden parantamiseksi, kustannusten alentamiseksi ja ympäristöystävällisyyden lisäämiseksi. Tässä artikkelissa esitellään useita natriumsyanidin uusimmista tuotantoprosesseista.

2. Ammoniakki-natriummenetelmä

2.1 Prosessiperiaate

Ammoniakki-natriummenetelmässä reaktoriin lisätään ensin metallista natriumia ja maaöljykoksia tietyssä suhteessa. Sitten lämpötila nostetaan 650 °C:seen ja lisätään ammoniakkikaasua. Kun lämpötilaa nostetaan edelleen 800 °C:seen, reaktio kestää 7 tuntia, ja sen aikana metalli natrium muuttuu kokonaan natriumsyanidiksi . Tämän jälkeen reagoivat aineet suodatetaan 650 °C:n lämpötilassa ylimääräisen maaöljykoksin poistamiseksi. Sula tuote poistetaan ja valetaan haluttuun muotoon natriumsyanidituotteiden saamiseksi.

2.2 Edut ja haitat

• Edut : Tällä prosessilla on suhteellisen yksinkertainen reaktioperiaate, ja raaka-aineet natrium ja ammoniakki ovat suhteellisen yleisiä kemianteollisuudessa.

• Haitat : Korkean lämpötilan reaktio-olosuhteet vaativat paljon energiankulutusta. Lisäksi metallisen natriumin käyttö aiheuttaa tiettyjä turvallisuusriskejä sen korkean reaktiivisuuden vuoksi.

3. Syanidisulamismenetelmä

3.1 Prosessiperiaate

Syanidisulaa ja lyijyoksidia lisätään uuttosäiliöön. Syanidisulaa ja lyijyoksidia tyypillisesti suhde on (500–700):1. Lyijyoksidin lisääminen auttaa rikinpoistossa muodostamalla lyijysulfidisakkaa. Uuttonesteen annetaan sitten laskeutua, ja tuloksena oleva kirkas neste sisältää 80–90 g/l NaCN:ää. Generaattorissa tämä neste reagoi väkevän rikkihapon kanssa muodostaen syaanivetykaasua. Veden poistamiseksi tapahtuvan kondensoinnin jälkeen syaanivetykaasu siirtyy absorptioreaktoriin ja reagoi nestemäisen alkalin (natriumhydroksidiliuoksen) kanssa muodostaen natriumsyanidia.

3.2 Edut ja haitat

• Edut : Tämä prosessi voi tehokkaasti poistaa rikkipitoisia epäpuhtauksia lisäämällä lyijyoksidia, mikä on hyödyllistä lopputuotteen laadun parantamiseksi.

• Haitat : Lyijyoksidin käyttö voi johtaa lyijyyn liittyviin ympäristön saastumisongelmiin. Lisäksi prosessiin kuuluu useita vaiheita, kuten uuttaminen, reaktio ja absorptio, mikä lisää toiminnan monimutkaisuutta.

4. Andrussow-prosessi (Anshigin menetelmä)

4.1 Prosessiperiaate

Andrussow-prosessissa käytetään raaka-aineina maakaasua, ammoniakkia ja ilmaa. Ensin maakaasu pestään vesipesutornissa epäorgaanisen rikin ja osan orgaanisesta rikistä poistamiseksi. Suodatuksen jälkeen jalostetun maakaasun rikkipitoisuuden tulisi olla ≤1 mg/m³ ja yli C₂- hiilivetyjen pitoisuuden alle 2 %. Nestemäinen ammoniakki höyrystetään höyrystimessä ja ilma suodatetaan suodattimen läpi. Kolme raaka-ainetta sekoitetaan sitten sekoittimessa suhteessa ammoniakki:metaani:ilma = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Sekoitettu kaasu johdetaan hapetusreaktoriin, jossa katalyyttinä toimii platina-rodiumseos. 1070–1120 °C:n lämpötilassa tapahtuu reaktio, jossa muodostuu 8.5 % syaanivetyä sisältävä seoskaasu.

Kaasu jäähdytetään ja johdetaan sitten ammoniakkiabsorptiotorniin, jossa jäännösammoniakki absorboi rikkihappoon. Tämän jälkeen se jäähdytetään vedellä ja syaanivetyä absorboidaan matalan lämpötilan veteen. Jäljelle jäävä kaasu poistetaan alkalipesutornissa pesun jälkeen. Veteen absorboitu syaanivetyliuos lämmönvaihdetaan ja johdetaan sitten desorptiotorniin. Desorptiotornin yläosassa saadaan 98 %:n puhtausasteella oleva syaanivety. Tämä syaanivety reagoi sitten alkaliliuoksen kanssa muodostaen natriumsyanidiliuosta, jota käsitellään edelleen haihduttamalla, kiteyttämällä, kuivaamalla ja muotoilemalla lopullisen natriumsyanidituotteen saamiseksi.

4.2 Edut ja haitat

• Edut : Alueilla, joilla on runsaasti maakaasuvaroja, raaka-aineiden hinta on suhteellisen alhainen. Prosessi on ollut suhteellisen kypsä teollisissa sovelluksissa, ja tuotantomittakaava voi olla suhteellisen suuri.

• Haitat : Alueilla, joilla on pulaa maakaasuvaroista ja joihin vaikuttavat esimerkiksi maakaasun pula, politiikka ja hinnat, tuotantokustannukset voivat vaihdella merkittävästi. Korkean lämpötilan reaktio-olosuhteet vaativat korkeita lämpötiloja kestäviä laitteita ja kuluttavat paljon energiaa.

5. Liekkiprosessi

5.1 Prosessiperiaate

Raaka-aineina käytetään maakaasua, happea ja ammoniakkia. Nämä kolme kaasua suodatetaan erikseen epäpuhtauksien poistamiseksi ja stabiloinnin ja annostelun jälkeen ne johdetaan sekoittimeen. Osa hapesta käytetään päähappina sekoittimeen, ja toinen osa syötetään suoraan suuttimeen sytytystä varten. Kolme raaka-ainetta yhdistetään tietyssä suhteessa ja palamisreaktiossa syntetisoidaan syaanivetyä 1500 °C:n lämpötilassa.

Reaktiokaasu sammutetaan suihkuttamalla vettä ja jäähdytetään sitten jäähdyttimessä. Sitten se johdetaan ammoniakkiabsorptiotorniin, jossa reaktiokaasun jäännösammoniakki absorboidaan 15–20-prosenttiseen rikkihappoon ja ammoniumsulfaatti voidaan ottaa talteen. Syaanivetyä sisältävä reaktiokaasu jäähdytetään vedellä ja absorboidaan sitten matalan lämpötilan veteen, jolloin muodostuu 1.5-prosenttinen syaanivetyliuos. Tämä liuos tislataan tislaustornissa, jolloin saadaan 98–99-prosenttista syaanivetyä. Lopuksi se absorboidaan alkaliliuokseen, ja haihduttamisen, kiteyttämisen, kuivaamisen ja muotoilun jälkeen saadaan natriumsyanidituote.

5.2 Edut ja haitat

• Edut : Tällä menetelmällä voidaan saavuttaa suhteellisen korkean puhtauden omaavan syaanivedyn tuotanto. Ammoniumsulfaatin talteenotto sivutuotteena voi tuoda tiettyjä taloudellisia etuja.

• Haitat : Korkean lämpötilan palamisreaktio vaatii paljon energiaa. Prosessiin liittyy myös monimutkaisia ​​toimintoja, kuten kaasun sekoittaminen, polttaminen, sammuttaminen ja absorptio, jotka vaativat korkeatasoista prosessinohjausta.

6. Kevytöljypyrolyysimenetelmä

6.1 Prosessiperiaate

Kevytöljyä ja ammoniakkia sekoitetaan höyrystimessä tietyssä suhteessa ja esilämmitetään 280 °C:seen. Seos johdetaan sitten sähkökaariuuniin pyrolyysireaktiota varten. Maaöljykoksia käytetään kantajana ja typpeä suojakaasuna hapettumisen estämiseksi suljetussa ympäristössä. 1450 °C:n lämpötilassa tapahtuu reaktio, jossa muodostuu syaanivetykaasua. Kaasu sitten pölytetään, jäähdytetään ja käsitellään edelleen vaiheiden, kuten ammoniakin poiston, vesipesun, absorption ja tislauksen, avulla puhtaan syaanivedyn saamiseksi. Lopuksi syaanivety reagoi alkaliliuoksen (natriumhydroksidin) kanssa muodostaen natriumsyaania.

6.2 Edut ja haitat

• Edut : Prosessiteknologia on suhteellisen kehittynyttä. Siinä voidaan käyttää kevytöljyä, joka on suhteellisen yleinen raaka-aine petrokemian teollisuudessa.

• Haitat : Syaanivetykaasun rikinpoistossa ja epäpuhtauksien poistossa on vaikeuksia. Tuotteen energiankulutus on korkea, ja "kolmen jätteen" (jätekaasu, jätevesi ja jätejäännös) käsittely on vaikeaa. Tuotantokustannukset ovat suhteellisen korkeat.

7. Akrylonitriilin sivutuotemenetelmä

7.1 Prosessiperiaate

Akryylinitriilin tuotantoprosessissa propeenin ammoksidoinnilla syntyy sivutuotteena syaanivetyä (määrä vastaa 4–10 %:a akryylinitriilin tuotannosta). Syaanivetyä sisältävä kaasu absorboidaan alkaliliuokseen. Haihduttamisen, väkevöinnin, erotuksen ja kuivaamisen jälkeen saadaan natriumsyanidituote.

7.2 Edut ja haitat

• Edut : Tämä on sivutuotteiden hyödyntämisprosessi, joka voi hyödyntää resursseja täysimääräisesti ja vähentää tuotantokustannuksia tietyssä määrin.

• Haitat : Natriumsyanidin tuotantoa rajoittaa akryylinitriilin tuotantomittakaava. Akryylinitriilin päätuotantoprosessi, joka vaatii tiukkaa valvontaa ja puhdistusta, voi vaikuttaa sivutuotteena syntyvän syaanivedyn laatuun.

8. Metanolin ammoksidaatiomenetelmä

8.1 Prosessiperiaate

Ilma kulkee suodattimen ja esilämmittimen läpi ja saapuu sitten reaktiouuniin. Nestemäinen ammoniakki höyrystyy ja metanoli haihtuu. Ne joutuvat sekoitusesilämmittimeen ja reagoivat sitten ilman kanssa reaktiouunissa. Pääasiassa Fe-Mo-oksidista koostuvan katalyytin vaikutuksesta reaktiossa muodostuu syaanivetyä. Syaanivetykaasu joutuu ammoniakkinpoistotorniin ammoniakin poistamiseksi ja tuottaa syaanivetyä. Lopuksi se absorboidaan alkaliliuokseen natriumsyanidin valmistamiseksi.

8.2 Edut ja haitat

• Edut : Metanolin ja ammoniakin käyttö raaka-aineina on suhteellisen yleistä, ja katalyyttiä voidaan kierrättää ja käyttää uudelleen tietyssä määrin. Prosessia voidaan säätää tuotantotarpeiden mukaan.

• Haitat : Katalyytti on herkkä reaktio-olosuhteille, ja pienet lämpötilan, paineen ja raaka-ainesuhteen muutokset voivat vaikuttaa katalyytin aktiivisuuteen ja selektiivisyyteen, mikä vaikuttaa tuotteen saantoon ja laatuun.

9. Päätelmä

Natriumsyanidin tuotantoprosesseilla on kullakin omat ominaispiirteensä. Tuotantoprosessin valinta riippuu useista tekijöistä, kuten raaka-aineiden saatavuudesta, kustannuksista, ympäristövaatimuksista ja tuotantomittakaavasta. Teknologian jatkuvan kehityksen myötä tulevaisuudessa voi syntyä uusia tuotantoprosesseja, joiden tavoitteena on parantaa natriumsyanidin tuotannon tehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä entisestään. Natriumsyanidin kysynnän kasvaessa eri teollisuudenaloilla tuotantoprosessien optimoinnilla ja innovoinnilla on ratkaiseva rooli markkinoiden tarpeiden täyttämisessä ja samalla kestävän kehityksen varmistamisessa.