Najnowsze procesy produkcyjne cyjanku sodu

1. Wstęp

Sód cyjanek (NaCN) jest kluczowym związkiem chemicznym szeroko stosowanym w różnych gałęziach przemysłu, takich jak wydobycie złota, galwanizacja i synteza chemiczna. Procesy produkcji of Cyjanek sodowy nieustannie ewoluują, aby zwiększyć wydajność, obniżyć koszty i poprawić przyjazność dla środowiska. W tym artykule przedstawiono kilka najnowszych procesów produkcyjnych Cyjanek sodowy.

2. Metoda amoniakowo-sodowa

2.1 Zasada procesu

W metodzie amoniak-sód, metaliczny sód i koks naftowy są najpierw dodawane do reaktora w określonej proporcji. Następnie temperatura jest podnoszona do 650 °C i wprowadzany jest gaz amoniakalny. Gdy temperatura jest dalej podnoszona do 800 °C, reakcja zachodzi przez okres 7 godzin, podczas których metaliczny sód jest całkowicie przekształcany w cyjanek sodowy. Następnie odczynniki są filtrowane w temperaturze 650 °C w celu usunięcia nadmiaru koksu naftowego. Następnie stopiony produkt jest odprowadzany i odlewany w pożądanym kształcie, aby uzyskać produkty cyjanku sodu.

2.2 Zalety i wady

• Zalety:Zasada reakcji w tym procesie jest stosunkowo prosta, a surowce, takie jak sód i amoniak, są stosunkowo powszechne w przemyśle chemicznym.

• Wady: Warunki reakcji w wysokiej temperaturze wymagają dużego zużycia energii. Ponadto stosowanie sodu metalicznego stwarza pewne zagrożenia bezpieczeństwa ze względu na jego wysoką reaktywność.

3. Metoda topienia cyjanku

3.1 Zasada procesu

Stopiony cyjanek i tlenek ołowiu są dodawane do zbiornika ekstrakcyjnego. Typowy stosunek stopionego cyjanku do tlenku ołowiu wynosi (500 - 700):1. Dodanie tlenku ołowiu pomaga w odsiarczaniu poprzez tworzenie osadu siarczku ołowiu. Następnie ciecz ekstrakcyjna jest pozostawiana do opadnięcia, a uzyskana klarowna ciecz zawiera 80 - 90 g/l NaCN. W generatorze ciecz ta reaguje ze stężonym kwasem siarkowym, wytwarzając gaz cyjanowodoru. Po skropleniu w celu usunięcia wody gaz cyjanowodoru wchodzi do reaktora absorpcyjnego i reaguje z ciekłą zasadą (roztworem wodorotlenku sodu), tworząc cyjanek sodu.

3.2 Zalety i wady

• Zalety:Proces ten pozwala na skuteczne usuwanie zanieczyszczeń siarkowych poprzez dodanie tlenku ołowiu, co korzystnie wpływa na poprawę jakości produktu końcowego.

• Wady:Używanie tlenku ołowiu może prowadzić do problemów z zanieczyszczeniem środowiska związanych z ołowiem. Ponadto proces obejmuje wiele etapów, takich jak ekstrakcja, reakcja i absorpcja, co zwiększa złożoność operacji.

4. Proces Andrussowa (metoda Anshiga)

4.1 Zasada procesu

Proces Andrussowa wykorzystuje jako surowce gaz ziemny, amoniak i powietrze. Najpierw gaz ziemny jest płukany w wieży płuczącej w celu usunięcia siarki nieorganicznej i części siarki organicznej. Po filtracji rafinowany gaz ziemny powinien mieć zawartość siarki ≤1 mg/m³ i zawartość hydrofobów.WęgielStężenie powyżej C₂ powinno być mniejsze niż 2%. Ciekły amoniak jest odparowywany w parowniku, a powietrze filtrowane przez filtr. Następnie trzy surowce miesza się w mieszalniku w stosunku amoniak:metan:powietrze = 1:(1.15–1.17):(6.70–6.80). Mieszanina gazowa trafia do reaktora utleniającego ze stopem platyny i rodu jako katalizatorem. W temperaturze 1070–1120°C zachodzi reakcja, w wyniku której powstaje mieszanina gazowa zawierająca 8.5% cyjanowodoru.

Gaz jest chłodzony, a następnie trafia do wieży absorpcyjnej amoniaku, gdzie resztkowy amoniak jest absorbowany przez kwas siarkowy. Następnie jest chłodzony wodą, a cyjanowodór jest absorbowany przez wodę o niskiej temperaturze. Gaz resztkowy jest odprowadzany po przemyciu przez wieżę płuczącą alkaliczną. Roztwór cyjanku wodoru absorbowany przez wodę jest wymieniany cieplnie, a następnie trafia do wieży desorpcyjnej. Na szczycie wieży desorpcyjnej uzyskuje się cyjanowodór o czystości 98%. Ten cyjanowodór reaguje następnie z roztworem alkalicznym, tworząc roztwór cyjanku sodu, który jest dalej przetwarzany poprzez odparowanie, krystalizację, suszenie i kształtowanie w celu uzyskania końcowego produktu cyjanku sodu.

4.2 Zalety i wady

• Zalety:W regionach z bogatymi zasobami gazu ziemnego koszt surowców jest stosunkowo niski. Proces ten jest stosunkowo dojrzały w zastosowaniach przemysłowych, a skala produkcji może być stosunkowo duża.

• Wady: Na obszarach, na których brakuje zasobów gazu ziemnego, na które wpływają takie czynniki jak niedobory gazu ziemnego, polityka i ceny, koszt produkcji może znacznie się wahać. Warunki reakcji w wysokiej temperaturze wymagają sprzętu odpornego na wysoką temperaturę i zużywają dużą ilość energii.

5. Proces płomieniowy

5.1 Zasada procesu

Jako surowce stosuje się gaz ziemny, tlen i amoniak. Te trzy gazy są filtrowane oddzielnie w celu usunięcia zanieczyszczeń, a następnie po ustabilizowaniu i zmierzeniu trafiają do mieszalnika. Część tlenu jest używana jako główny tlen do wejścia do mieszalnika, a druga część jest bezpośrednio podawana do dyszy w celu zapłonu. Trzy surowce są łączone w określonej proporcji i poddawane reakcji spalania w celu syntezy cyjanku wodoru w temperaturze 1500 °C.

Gaz reakcyjny jest gaszony przez rozpylanie wody, a następnie chłodzony w chłodnicy. Następnie wchodzi do wieży absorpcyjnej amoniaku, gdzie pozostały amoniak w gazie reakcyjnym jest absorbowany przez 15% - 20% kwas siarkowy, a siarczan amonu może zostać odzyskany. Gaz reakcyjny zawierający cyjanowodór jest chłodzony wodą, a następnie absorbowany przez wodę o niskiej temperaturze, tworząc 1.5% roztwór cyjanku wodoru. Ten roztwór jest destylowany w wieży destylacyjnej, aby uzyskać cyjanowodór o zawartości 98% - 99%. Na koniec jest absorbowany przez roztwór alkaliczny, a po odparowaniu, krystalizacji, wysuszeniu i ukształtowaniu otrzymuje się produkt cyjanku sodu.

5.2 Zalety i wady

• Zalety:Ten proces może osiągnąć produkcję cyjanku wodoru o stosunkowo wysokiej czystości. Odzyskiwanie siarczanu amonu jako produktu ubocznego może przynieść pewne korzyści ekonomiczne.

• Wady:Reakcja spalania w wysokiej temperaturze wymaga dużego nakładu energii. Proces obejmuje również złożone operacje, takie jak mieszanie gazów, spalanie, gaszenie i absorpcję, które wymagają kontroli procesu na wysokim poziomie.

6. Metoda pirolizy oleju lekkiego

6.1 Zasada procesu

Lekki olej i amoniak są mieszane w atomizerze w określonej proporcji i podgrzewane do 280 °C. Następnie mieszanina trafia do pieca łukowego w celu przeprowadzenia reakcji pirolizy. Koks naftowy jest używany jako nośnik, a azot jest używany jako gaz ochronny, aby zapobiec utlenianiu w zamkniętym środowisku. W temperaturze 1450 °C zachodzi reakcja, w wyniku której powstaje gaz cyjanowodoru. Następnie gaz jest usuwany z pyłu, chłodzony i dalej przetwarzany poprzez takie etapy, jak usuwanie amoniaku, mycie wodą, absorpcja i destylacja w celu uzyskania czystego cyjanowodoru. Na koniec cyjanowodor reaguje z roztworem alkalicznym (wodorotlenek sodu), tworząc cyjanek sodu.

6.2 Zalety i wady

• Zalety:Technologia procesu jest stosunkowo dojrzała. Może wykorzystywać lekki olej, stosunkowo powszechny surowiec w przemyśle petrochemicznym.

• Wady: Istnieją trudności w odsiarczaniu i usuwaniu zanieczyszczeń z cyjanku wodoru. Produkt ma wysokie zużycie energii, a obróbka „trzech odpadów” (gazu odlotowego, ścieków i pozostałości odpadów) jest trudna. Koszt produkcji jest stosunkowo wysoki.

7. Metoda produktu ubocznego akrylonitrylu

7.1 Zasada procesu

W procesie produkcji akrylonitrylu poprzez amoksydację propylenu, gaz cyjanku wodoru jest wytwarzany jako produkt uboczny (ilość odpowiada 4% - 10% produkcji akrylonitrylu). Gaz zawierający cyjanowodór jest absorbowany przez roztwór alkaliczny. Po odparowaniu, zagęszczeniu, oddzieleniu i wysuszeniu otrzymuje się produkt cyjanku sodu.

7.2 Zalety i wady

• Zalety:Jest to proces utylizacji produktu ubocznego, który pozwala na pełne wykorzystanie zasobów i w pewnym stopniu obniżenie kosztów produkcji.

• Wady: Produkcja cyjanku sodu jest ograniczona skalą produkcji akrylonitrylu. Jakość produktu ubocznego, cyjanku wodoru, może być zagrożona przez główny proces produkcji akrylonitrylu, który wymaga ścisłej kontroli i oczyszczania.

8. Metoda amoksydacji metanolu

8.1 Zasada procesu

Powietrze przechodzi przez filtr i podgrzewacz wstępny, a następnie wchodzi do pieca reakcyjnego. Ciekły amoniak jest odparowywany, a metanol odparowywany. Wchodzą do mieszającego podgrzewacza wstępnego, a następnie reagują z powietrzem w piecu reakcyjnym. Pod działaniem katalizatora składającego się głównie z tlenku Fe-Mo reakcja generuje cyjanowodór. Gaz cyjanku wodoru wchodzi do wieży de-amoniakowej, aby usunąć amoniak, a następnie otrzymuje cyjanowodór. Na koniec jest absorbowany przez roztwór alkaliczny w celu przygotowania cyjanku sodu.

8.2 Zalety i wady

• Zalety:Stosowanie metanolu i amoniaku jako surowców jest stosunkowo powszechne, a katalizator można poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać w pewnym zakresie. Proces można dostosować do potrzeb produkcyjnych.

• Wady:Katalizator jest wrażliwy na warunki reakcji, a niewielkie zmiany temperatury, ciśnienia i proporcji surowców mogą wpływać na aktywność i selektywność katalizatora, a tym samym na wydajność i jakość produktu.

9. Wniosek

Procesy produkcji cyjanku sodu mają swoje własne cechy. Wybór procesu produkcji zależy od różnych czynników, takich jak dostępność surowców, koszt, wymagania środowiskowe i skala produkcji. Wraz z ciągłym rozwojem technologii w przyszłości mogą pojawić się nowe procesy produkcyjne, których celem jest dalsza poprawa wydajności i efektywności środowiskowej produkcji cyjanku sodu. Ponieważ popyt na cyjanek sodu w różnych gałęziach przemysłu nadal rośnie, optymalizacja i innowacja procesów produkcyjnych odegrają kluczową rolę w zaspokajaniu potrzeb rynku przy jednoczesnym zapewnieniu zrównoważonego rozwoju.