Nieuwste productieprocessen van natriumcyanide

1. Inleiding

Natrium cyanide (NaCN) is een cruciale chemische verbinding die veel wordt gebruikt in diverse industrieën, zoals goudwinning, galvanisering en chemische synthese. Productieprocessen of Natriumcyanide zijn continu in ontwikkeling om de efficiëntie te verbeteren, kosten te verlagen en de milieuvriendelijkheid te vergroten. Dit artikel introduceert een aantal van de nieuwste productieprocessen van Natriumcyanide.

2. Ammoniak-natriummethode

2.1 Procesprincipe

Bij de ammoniak-natriummethode worden metallisch natrium en petroleumcokes eerst in een bepaalde verhouding aan een reactor toegevoegd. De temperatuur wordt vervolgens verhoogd tot 650 °C en er wordt ammoniakgas ingebracht. Naarmate de temperatuur verder wordt verhoogd tot 800 °C, vindt er gedurende 7 uur een reactie plaats, waarbij metallisch natrium volledig wordt omgezet in natriumcyanideDaarna worden de reactanten gefilterd bij een temperatuur van 650 °C om overtollige petroleumcokes te verwijderen. Het gesmolten product wordt vervolgens afgevoerd en in de gewenste vorm gegoten om natriumcyanideproducten te verkrijgen.

2.2 Voordelen en nadelen

• Voordelen:Dit proces heeft een relatief eenvoudig reactieprincipe en de grondstoffen natrium en ammoniak komen relatief veel voor in de chemische industrie.

• NadelenDe reactieomstandigheden bij hoge temperaturen vereisen een hoog energieverbruik. Bovendien brengt het gebruik van metallisch natrium bepaalde veiligheidsrisico's met zich mee vanwege de hoge reactiviteit.

3. Cyanide smeltmethode

3.1 Procesprincipe

Cyanidesmelt en loodoxide worden toegevoegd aan een extractietank. De typische verhouding van cyanidesmelt tot loodoxide is (500 - 700):1. De toevoeging van loodoxide bevordert de ontzwaveling door de vorming van een loodsulfideprecipitaat. De extractievloeistof laat men vervolgens bezinken en de resulterende heldere vloeistof bevat 80-90 g/l NaCN. In een generator reageert deze vloeistof met geconcentreerd zwavelzuur om waterstofcyanidegas te genereren. Na condensatie om water te verwijderen, komt het waterstofcyanidegas in een absorptiereactor terecht en reageert het met vloeibare alkali (natriumhydroxide-oplossing) om natriumcyanide te vormen.

3.2 Voordelen en nadelen

• Voordelen:Dit proces kan effectief zwavelverontreinigingen verwijderen door de toevoeging van loodoxide, wat bevorderlijk is voor de kwaliteit van het eindproduct.

• NadelenHet gebruik van loodoxide kan leiden tot milieuvervuilingsproblemen die verband houden met lood. Bovendien omvat het proces meerdere stappen, zoals extractie, reactie en absorptie, wat de complexiteit van de operatie vergroot.

4. Andrussow-proces (Anshig-methode)

4.1 Procesprincipe

Het Andrussow-proces gebruikt aardgas, ammoniak en lucht als grondstoffen. Eerst wordt het aardgas gewassen in een waterwastoren om anorganische zwavel en een deel van de organische zwavel te verwijderen. Na filtratie moet het geraffineerde aardgas een zwavelgehalte hebben van ≤ 1 mg/m³ en moet het gehalte aan koolwaterstoffen boven C₂ minder dan 2% bedragen. Vloeibare ammoniak wordt verdampt in een verdamper en de lucht wordt door een filter gefilterd. De drie grondstoffen worden vervolgens gemengd in een mixer in een verhouding ammoniak:methaan:lucht = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Het gemengde gas komt in een oxidatiereactor terecht met een platina-rodiumlegering als katalysator. Bij een temperatuur van 1070 - 1120 °C vindt een reactie plaats waarbij een gemengd gas ontstaat dat 8.5% waterstofcyanide bevat.

Het gas wordt afgekoeld en komt vervolgens in een ammoniak-absorptietoren terecht, waar de resterende ammoniak wordt geabsorbeerd door zwavelzuur. Daarna wordt het gekoeld met water en wordt waterstofcyanide geabsorbeerd door water met een lage temperatuur. Het restgas wordt afgevoerd na te zijn gewassen in een alkalische wastoren. De door water geabsorbeerde waterstofcyanideoplossing ondergaat warmteuitwisseling en komt vervolgens in een desorptietoren terecht. Bovenin de desorptietoren wordt waterstofcyanide met een zuiverheid van 98% verkregen. Dit waterstofcyanide reageert vervolgens met een alkalische oplossing tot een natriumcyanideoplossing, die verder wordt verwerkt door middel van indampen, kristallisatie, drogen en vormen om het eindproduct natriumcyanide te verkrijgen.

4.2 Voordelen en nadelen

• Voordelen: In regio's met rijke aardgasbronnen zijn de grondstofkosten relatief laag. Het proces is relatief volwassen in industriële toepassingen en de productieschaal kan relatief groot zijn.

• NadelenIn gebieden met een tekort aan aardgas, beïnvloed door factoren zoals aardgastekorten, beleid en prijzen, kunnen de productiekosten aanzienlijk fluctueren. De reactieomstandigheden bij hoge temperaturen vereisen apparatuur die bestand is tegen hoge temperaturen en verbruiken veel energie.

5. Vlamproces

5.1 Procesprincipe

Aardgas, zuurstof en ammoniak worden als grondstoffen gebruikt. Deze drie gassen worden afzonderlijk gefilterd om onzuiverheden te verwijderen en gaan vervolgens, na stabilisatie en dosering, een menger in. Een deel van de zuurstof wordt gebruikt als hoofdzuurstof om de menger in te gaan en het andere deel wordt direct in de verstuiver geleid voor ontsteking. De drie grondstoffen worden in een bepaalde verhouding gecombineerd en ondergaan een verbrandingsreactie om waterstofcyanide te synthetiseren bij een temperatuur van 1500 °C.

Het reactiegas wordt geblust door water te sproeien en vervolgens gekoeld in een koeler. Vervolgens komt het in een ammoniakabsorptietoren terecht, waar de resterende ammoniak in het reactiegas wordt geabsorbeerd door 15% - 20% zwavelzuur, en ammoniumsulfaat kan worden gewonnen. Het reactiegas, dat waterstofcyanide bevat, wordt gekoeld met water en vervolgens geabsorbeerd door water van lage temperatuur, waardoor een 1.5% waterstofcyanideoplossing ontstaat. Deze oplossing wordt gedestilleerd in een destillatietoren om waterstofcyanide te verkrijgen met een gehalte van 98% - 99%. Ten slotte wordt het geabsorbeerd door een alkalische oplossing, en na indamping, kristallisatie, droging en vormgeving wordt het product natriumcyanide verkregen.

5.2 Voordelen en nadelen

• Voordelen: Met dit proces kan waterstofcyanide met een relatief hoge zuiverheid worden geproduceerd. De terugwinning van ammoniumsulfaat als bijproduct kan bepaalde economische voordelen opleveren.

• Nadelen: De verbrandingsreactie bij hoge temperatuur vereist een grote hoeveelheid energie. Het proces omvat ook complexe processen zoals gasmenging, verbranding, blussing en absorptie, die een hoge mate van procesbeheersing vereisen.

6. Lichte olie pyrolyse methode

6.1 Procesprincipe

Lichte olie en ammoniak worden in een verstuiver in een bepaalde verhouding gemengd en voorverwarmd tot 280 °C. Het mengsel gaat vervolgens naar een vlamboogoven voor een pyrolysereactie. Petroleumcokes wordt gebruikt als drager en stikstof als beschermend gas om oxidatie in een gesloten omgeving te voorkomen. Bij een temperatuur van 1450 °C vindt een reactie plaats waarbij waterstofcyanidegas ontstaat. Het gas wordt vervolgens ontstoft, afgekoeld en verder verwerkt via stappen zoals ammoniakverwijdering, wassen met water, absorptie en destillatie om zuiver waterstofcyanide te verkrijgen. Ten slotte reageert waterstofcyanide met een alkalische oplossing (natriumhydroxide) tot natriumcyanide.

6.2 Voordelen en nadelen

• VoordelenDe procestechnologie is relatief volwassen. Er kan gebruik worden gemaakt van lichte olie, een relatief veelgebruikte grondstof in de petrochemische industrie.

• Nadelen: Er zijn problemen met de ontzwaveling en verwijdering van onzuiverheden van waterstofcyanide. Het product heeft een hoog energieverbruik en de verwerking van "drie soorten afval" (afgas, afvalwater en afvalresten) is lastig. De productiekosten zijn relatief hoog.

7. Acrylonitril-bijproductmethode

7.1 Procesprincipe

Bij de productie van acrylonitril door ammoxidatie van propyleen ontstaat waterstofcyanidegas als bijproduct (de hoeveelheid komt overeen met 4% - 10% van de acrylonitrilproductie). Het waterstofcyanide bevattende gas wordt geabsorbeerd door een alkalische oplossing. Na verdamping, concentratie, scheiding en droging wordt het product natriumcyanide verkregen.

7.2 Voordelen en nadelen

• Voordelen:Dit is een proces van bijproductbenutting, waarmee de hulpbronnen ten volle benut kunnen worden en de productiekosten tot op zekere hoogte verlaagd kunnen worden.

• NadelenDe productie van natriumcyanide wordt beperkt door de productieschaal van acrylonitril. De kwaliteit van het bijproduct waterstofcyanide kan worden beïnvloed door het hoofdproductieproces van acrylonitril, dat strikte controle en zuivering vereist.

8. Methanol-ammoxidatiemethode

8.1 Procesprincipe

Lucht stroomt door een filter en een voorverwarmer en komt vervolgens in een reactieoven terecht. Vloeibare ammoniak verdampt en methanol verdampt. Deze gassen komen in een mengvoorverwarmer terecht en reageren vervolgens met lucht in de reactieoven. Onder invloed van een katalysator, die voornamelijk bestaat uit Fe-Mo-oxide, ontstaat waterstofcyanide. Het waterstofcyanidegas stroomt een ammoniakverwijderingstoren binnen om ammoniak te verwijderen en vormt vervolgens waterstofcyanide. Ten slotte wordt het geabsorbeerd door een alkalische oplossing om natriumcyanide te vormen.

8.2 Voordelen en nadelen

• Voordelen: Het gebruik van methanol en ammoniak als grondstoffen is relatief gebruikelijk en de katalysator kan tot op zekere hoogte worden gerecycled en hergebruikt. Het proces kan worden aangepast aan de productiebehoeften.

• Nadelen:De katalysator is gevoelig voor de reactieomstandigheden en kleine veranderingen in temperatuur, druk en grondstofverhouding kunnen de activiteit en selectiviteit van de katalysator beïnvloeden, en daarmee de opbrengst en kwaliteit van het product.

9. Conclusie

De productieprocessen van natriumcyanide hebben elk hun eigen kenmerken. De keuze van het productieproces hangt af van verschillende factoren, zoals de beschikbaarheid van grondstoffen, kosten, milieueisen en productieomvang. Door de voortdurende technologische ontwikkeling kunnen in de toekomst nieuwe productieprocessen ontstaan ​​die de efficiëntie en milieuprestaties van de natriumcyanideproductie verder verbeteren. Naarmate de vraag naar natriumcyanide in verschillende industrieën blijft toenemen, zullen de optimalisatie en innovatie van productieprocessen een cruciale rol spelen om aan de marktbehoeften te voldoen en tegelijkertijd duurzame ontwikkeling te waarborgen.