Натрий цианиді: өнеркәсіптік синтезден жұқа химиялық заттарға дейін таптырмас материал

кіріспе

NaCN химиялық формуласы бар натрий цианиді ақ кристалды ұнтақ болып табылады. Ол суда жақсы ериді және әлсіз ащы бадам иісі бар. Маңызды негізгі химиялық шикізат ретінде натрий цианиді әртүрлі өнеркәсіп салаларында, әсіресе өнеркәсіптік синтезде және ұсақ химиялық заттарда алмастырылмайтын рөл атқарады.

Физикалық және химиялық қасиеттері

Натрий цианиді - текше кристалдық жүйе. Ол суда жақсы ериді және цианид сутегін алу үшін оңай гидролизденеді, оның сулы ерітіндісі күшті сілтілі. Оның балқу температурасы 563.7 °C, қайнау температурасы 1496 °C. Оның тығыздығы 1.595 г/см³. Натрий цианиді өте улы, тіпті тері жаралары, ингаляция немесе жұту арқылы аздаған жанасу өлімге әкелуі мүмкін. Бұл жоғары уыттылық негізінен ондағы цианид ионына (CN⁻) байланысты, ол қан жасушаларындағы темір иондарымен қосылып, қан жасушаларының оттегі тасымалдау функциясын жоғалтады және ақырында гипоксия салдарынан организмнің тез өлуіне әкеледі.

Өнеркәсіптік синтез әдістері

1. Андруссов процесі : Бұл әдіс шикізат ретінде табиғи газды, аммиакты және ауаны пайдаланады, ал катализатор ретінде платина-родий қорытпасын пайдаланады. Реакция жоғары температурада жүреді. Табиғи газ (негізінен метан) катализатордың қатысуымен аммиак және оттегімен әрекеттесіп, сутегі цианидін түзеді, содан кейін сутегі цианиді натрий цианидін алу үшін натрий гидроксиді ерітіндісімен әрекеттеседі . Жалпы реакцияны қарапайым түрде былай өрнектеуге болады: CH₄ + NH₃ + 1.5O₂ → HCN + 3H₂O, HCN + NaOH → NaCN + H₂O. Бұл әдіс салыстырмалы түрде жоғары өндірістік тиімділікке ие және ірі көлемді өнеркәсіптік өндіріске жарамды. Дегенмен, ол жоғары реакция жағдайларын және шикізат қатынастары мен реакция параметрлерін қатаң бақылауды талап етеді.

2. Жеңіл мұнай пиролизі әдісі : Сұйық аммиак буланып, содан кейін араластырғышта жеңіл маймен араластырылып, алдын ала қыздырылады. Алдын ала қыздырылған аралас газ крекинг пешіне түседі, онда жоғары температурада (шамамен 1450 °C) крекинг реакциясы жүреді. Мұнай коксы тасымалдаушы ретінде, ал азот тотығудың алдын алу үшін қорғаныс газы ретінде қолданылады. Крекинг газының құрамында сутегі цианиді бар. Аммиакты кетіру, суды сіңіру, түзету және конденсация сияқты процестерден кейін сутегі цианиді алынады, содан кейін ол сұйық натрий цианидін алу үшін натрий гидроксиді ерітіндісімен әрекеттеседі . Сұйық натрий цианидін одан әрі концентрлеуге және қатты натрий цианидін алу үшін кристалдандыруға болады. Бұл процестің жетілген технологиясы болғанымен, оның құрамында сутегі цианидін күкіртсіздендірудің қиындығы және қоспаларды кетіру, өнімнің жоғары энергия тұтынуы, «үш қалдықты» өңдеудің үлкен қиындықтары және салыстырмалы түрде жоғары өндіріс шығындары сияқты мәселелер бар.

3. Акрилонитрилдің қосымша өнімі Әдісі : Пропиленді аммиакпен тотықтыру арқылы акрилонитрилді өндіру процесінде қосымша өнім ретінде сутегі цианиді газы түзіледі (мөлшері акрилонитрил өндірісінің 4% - 10% -ына тең). Реактордан шығатын газ құрамында артық аммиак бар. Аммиакты сұйылтылған күкірт қышқылымен алып тастағаннан кейін, реакция газы акрилонитрилді, сутегі цианидін, ацетонитрилді және акролеинді және т.б. сіңіру үшін су сіңіргіш салқындату мұнарасына кіреді. Абсорбциялық сұйықтық жоғары тазалықтағы акрилонитрил өнімдерін және қосымша өнім сутегі цианидін алу үшін ажырату және түзету сияқты қосымша бөлу және тазарту процестерінен өтеді. Содан кейін қосымша өнім сутегі цианиді натрий цианидін алу үшін сілті ерітіндісімен сіңіріледі. Бұл әдіспен алынған өнімдерде қоспалар аз және күкірт мөлшері аз. Дегенмен, ол акрилонитрил өндірістік қуатымен шектеледі. Қазіргі уақытта Қытайда акрилонитрил өндірісі қанығу деңгейіне жақындады және оның өндірісін айтарлықтай арттыру қиын.

Жұқа химиялық заттардағы қолданбалар

1. Фармацевтика өнеркәсібі : Натрий цианиді фармацевтикалық аралық өнімдерді синтездеуде кеңінен қолданылады. Мысалы, пенициллин, ибупрофен, В6 дәрумені, фолий қышқылы, гуанин, ацикловир, барбитураттар, норфлоксацин, кофеин және берберин сияқты кейбір кең таралған дәрілік заттарды синтездеуде натрий цианиді маңызды шикізат болып табылады. Ол синтез жолындағы негізгі реакцияларға қатысады, дәрілік заттың молекулалық құрылымын құруға көмектеседі және дәрілік заттың бүкіл синтез процесінде маңызды рөл атқарады.

2. Пестицидтер өнеркәсібі : Ол сондай-ақ пестицидтер өндірісінде маңызды шикізат болып табылады. Глифосат, паракват, цианазин, фентоат және изопротиолан сияқты кең таралған пестицидтердің барлығы өндіріс процестерінде натрий цианидін қолдануды талап етеді. Натрий цианиді пестицидтердің белсенді ингредиенттерін синтездеуге қатысады, пестицидтерге белгілі бір химиялық құрылымдар мен пестицидтік қасиеттер береді, бұл ауыл шаруашылығы өндірісін қамтамасыз ету және ауыл шаруашылығы зиянкестерінің алдын алу және бақылау үшін өте маңызды.

3. Бояғыш және пигмент өнеркәсібі : Бояғыш өнеркәсібінде натрий цианиді цианур хлориді сияқты маңызды аралық өнімдерді өндіру үшін қолданылады. Цианур хлориді реактивті бояғыштар үшін маңызды аралық өнім болып табылады және оптикалық ағартқыштар өндірісіне арналған шикізат болып табылады. Ол бояғыштарды синтездеуге қатысады, бояғыштарға тамаша бояғыш қасиеттері мен түстің беріктігін береді және бояғыш өнеркәсібінің дамуына ықпал етеді.

4. Арнайы органикалық қосылыстардың синтезі : Натрий цианидін цианобензил және оның туынды сериялық өнімдері, иминодиацетонитрил, иминодиацет қышқылы (эфир), хелаттау агенттерінің сериялық өнімдері (EDTA, DTPA, NTA) және олардың металл тұздарының өнімдері, глицин, гидроксиацетонитрил (қышқыл) және т.б. сияқты әртүрлі арнайы органикалық қосылыстарды синтездеу үшін пайдалануға болады. Бұл органикалық қосылыстар химиялық талдау, суды тазарту және органикалық синтез сияқты салаларда кеңінен қолданылады. Мысалы, хелаттау агенттерін металл иондарын байланыстыру үшін пайдалануға болады, бұл суды жұмсарту және металл иондарын бөлу процестерінде маңызды рөл атқарады.

Қауіпсіздік және қоршаған ортаны қорғау мәселелері

Уыттылығы жоғары болғандықтан, натрий цианидін өндіру, тасымалдау, сақтау және пайдалану кезінде қауіпсіздік шараларын қатаң сақтау қажет. Өндіріс процесінде операторлар натрий цианидімен жанасуды болдырмау үшін газ өткізбейтін костюмдерді, респираторларды және қорғаныш қолғаптарын қоса алғанда, тиісті жеке қорғаныс құралдарын киюі керек. Өндіріс орындары жұмыс орнындағы ауаның қауіпсіздік стандарттарына сай болуын қамтамасыз ету үшін жетілдірілген желдету және шығару жүйелерімен жабдықталуы керек. Тасымалдау кезінде натрий цианидін тиісті ережелерге сәйкес, әдетте герметикалық болат барабандарға салып, қауіпті химиялық заттарды тасымалдауға арналған арнайы көліктермен тасымалдау керек. Тасымалдау бағыттарын халық көп шоғырланған аумақтар мен су көздерінен аулақ болу үшін мұқият жоспарлау керек. Сақтау кезінде оны жақсы желдетілетін арнайы қоймада, жылу көздерінен, тұтану көздерінен және қышқылдар мен тотықтырғыштар сияқты үйлесімсіз заттардан алыс жерде сақтау керек. Қойма ағып кетуден қорғайтын және ұрлауға қарсы құралдармен жабдықталуы керек және «қос құлып» басқару жүйесін енгізу керек.

Қоршаған ортаны қорғауға келетін болсақ, натрий цианиді өндірісінде пайда болатын «үш қалдық» дұрыс өңделуі керек. Құрамында цианид бар ағынды суларды ағызудан бұрын цианид иондарын улы емес заттарға ыдырату үшін химиялық тотығу немесе басқа тиісті әдістермен тазарту қажет. Құрамында цианиді сутегі бар қалдық газ атмосфераға әсерін азайту үшін сіңіру немесе жану арқылы тазартылуы керек. Құрамында цианид бар қатты қалдықтар қауіпсіз жерге көмілуі немесе топырақ пен жер асты суларының ластануына жол бермеу үшін мамандандырылған қауіпті қалдықтарды өңдеу қондырғыларында өңделуі керек.

қорытынды

Натрий цианиді өзінің жоғары уыттылығына қарамастан, қазіргі өнеркәсіпте таптырмас материал болып табылады. Өнеркәсіптік синтезден жұқа химиялық заттарға дейін әртүрлі салаларда маңызды үлес қосты. Технологияның үздіксіз дамуымен, бір жағынан, натрий цианидінің тиімді және экологиялық таза өндіру әдістері зерттелуде; екінші жағынан, қолдану процесінде натрий цианидін пайдалану деңгейін жақсарту және оның адам денсаулығына және қоршаған ортаға теріс әсерін азайтуға күш салынуда. Болашақта натрий цианиді қауіпсіздікті, қоршаған ортаны қорғауды және өндірістік қажеттіліктерді жақсырақ теңестіре отырып, өнеркәсіптік экономиканы дамытуда маңызды рөл атқара береді.