Новейшие процессы производства цианида натрия

1. Введение

Цианид натрия (NaCN) — это важнейшее химическое соединение, широко используемое в различных отраслях промышленности, таких как золотодобыча, гальваническое производство и химический синтез. Производственные процессы цианида натрия постоянно совершенствуются с целью повышения эффективности, снижения затрат и улучшения экологической безопасности. В данной статье будут представлены несколько новейших производственных процессов цианида натрия.

2. Аммиачно-натриевый метод

2.1 Принцип процесса

В аммиачно-натриевом методе сначала в реактор в определенной пропорции добавляют металлический натрий и нефтяной кокс. Затем температуру повышают до 650 °C и вводят газообразный аммиак. При дальнейшем повышении температуры до 800 °C реакция протекает в течение 7 часов, за это время металлический натрий полностью превращается в цианид натрия . После этого реагенты фильтруют при температуре 650 °C для удаления избытка нефтяного кокса. Затем расплавленный продукт выгружают и разливают в желаемую форму для получения продуктов цианида натрия.

2.2 преимуществ и недостатков

• Преимущества : Этот процесс имеет относительно простой принцип реакции, а используемые в качестве сырья натрий и аммиак относительно распространены в химической промышленности.

• Недостатки : Высокотемпературные условия реакции требуют больших затрат энергии. Кроме того, использование металлического натрия сопряжено с определенными рисками для безопасности из-за его высокой реакционной способности.

3. Метод плавления цианида

3.1 Принцип процесса

Расплав цианида и оксид свинца добавляются в экстракционный резервуар. Типичное соотношение расплава цианида и оксида свинца составляет (500 - 700):1. Добавление оксида свинца способствует десульфурации, образуя осадок сульфида свинца. Затем экстракционной жидкости дают отстояться, и полученная прозрачная жидкость содержит 80 - 90 г/л NaCN. В генераторе эта жидкость реагирует с концентрированной серной кислотой, образуя цианистый водород. После конденсации для удаления воды цианистый водород поступает в абсорбционный реактор и реагирует с жидкой щелочью (раствором гидроксида натрия), образуя цианистый натрий.

3.2 преимуществ и недостатков

• Преимущества : Этот процесс позволяет эффективно удалять примеси серы путем добавления оксида свинца, что способствует улучшению качества конечного продукта.

• Недостатки : Использование оксида свинца может привести к проблемам загрязнения окружающей среды, связанным со свинцом. Кроме того, процесс включает в себя множество этапов, таких как экстракция, реакция и абсорбция, что увеличивает сложность операции.

4. Процесс Андрусова (метод Аншига)

4.1 Принцип процесса

Андруссовская технология использует в качестве сырья природный газ, аммиак и воздух. Сначала природный газ промывается в водопромывочной башне для удаления неорганической серы и части органической серы. После фильтрации очищенный природный газ должен иметь содержание серы ≤1 мг/м³, а содержание углеводородов выше C₂ должно быть менее 2%. Жидкий аммиак испаряется в испарителе, а воздух фильтруется через фильтр. Затем три вида сырья смешиваются в смесителе в соотношении аммиак:метан:воздух = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Смешанный газ поступает в окислительный реактор с платино-родиевым сплавом в качестве катализатора. При температуре 1070 - 1120 °C происходит реакция с образованием смешанного газа, содержащего 8.5% цианистого водорода.

Газ охлаждается, а затем поступает в аммиачную абсорбционную башню, где остаточный аммиак поглощается серной кислотой. После этого он охлаждается водой, а цианистый водород поглощается низкотемпературной водой. Остаточный газ выгружается после промывки щелочной промывочной башней. Раствор цианистого водорода, поглощенный водой, подвергается теплообмену, а затем поступает в десорбционную башню. В верхней части десорбционной башни получается цианистый водород с чистотой 98%. Затем этот цианистый водород реагирует с раствором щелочи, образуя раствор цианида натрия, который далее обрабатывается путем выпаривания, кристаллизации, сушки и формования для получения конечного продукта цианида натрия.

4.2 преимуществ и недостатков

• Преимущества : В регионах с богатыми запасами природного газа стоимость сырья относительно низка. Технология достаточно хорошо отработана в промышленном применении, и масштабы производства могут быть достаточно большими.

• Недостатки : В регионах с недостатком природного газа, подверженных влиянию таких факторов, как дефицит природного газа, политика и цены, себестоимость производства может значительно колебаться. Высокотемпературные условия реакции требуют использования высокотемпературного оборудования и потребляют большое количество энергии.

5. Пламенный процесс

5.1 Принцип процесса

В качестве сырья используются природный газ, кислород и аммиак. Эти три газа фильтруются отдельно для удаления примесей, а затем после стабилизации и дозирования поступают в смеситель. Часть кислорода используется в качестве основного кислорода для поступления в смеситель, а другая часть напрямую подается в сопло для воспламенения. Три вида сырья смешиваются в определенной пропорции и подвергаются реакции горения для синтеза цианистого водорода при температуре 1500 °C.

Реакционный газ гасится распылением воды, а затем охлаждается в охладителе. Затем он поступает в аммиачно-абсорбционную башню, где остаточный аммиак в реакционном газе поглощается 15% - 20% серной кислотой, и сульфат аммония может быть восстановлен. Реакционный газ, содержащий цианистый водород, охлаждается водой, а затем поглощается низкотемпературной водой с образованием 1.5% раствора цианистого водорода. Этот раствор перегоняется в дистилляционной башне для получения цианистого водорода с содержанием 98% - 99%. Наконец, он поглощается щелочным раствором, и после испарения, кристаллизации, сушки и формования получается продукт цианистого натрия.

5.2 преимуществ и недостатков

• Преимущества : Этот процесс позволяет получать цианистый водород относительно высокой чистоты. Получение сульфата аммония в качестве побочного продукта может принести определенные экономические выгоды.

• Недостатки : Высокотемпературная реакция горения требует больших затрат энергии. Процесс также включает сложные операции, такие как смешивание газов, горение, охлаждение и абсорбция, которые требуют высокого уровня контроля процесса.

6. Метод пиролиза легкого масла

6.1 Принцип процесса

Легкое масло и аммиак смешиваются в распылителе в определенной пропорции и предварительно нагреваются до 280 °C. Затем смесь поступает в электродуговую печь для реакции пиролиза. В качестве носителя используется нефтяной кокс, а азот — в качестве защитного газа для предотвращения окисления в закрытой среде. При температуре 1450 °C происходит реакция с образованием цианистого водорода. Затем газ очищается от пыли, охлаждается и далее обрабатывается с помощью таких этапов, как удаление аммиака, промывка водой, абсорбция и дистилляция для получения чистого цианистого водорода. Наконец, цианистый водород реагирует с раствором щелочи (гидроксидом натрия) с образованием цианида натрия.

6.2 преимуществ и недостатков

• Преимущества : Технология производства достаточно зрелая. Можно использовать легкое масло, относительно распространенное сырье в нефтехимической промышленности.

• Недостатки : Существуют трудности с десульфуризацией и удалением примесей цианистого водорода. Продукт имеет высокое энергопотребление, а обработка «трех отходов» (отработанный газ, сточные воды и отходы) затруднена. Стоимость производства относительно высока.

7. Метод получения побочного продукта акрилонитрила

7.1 Принцип процесса

В процессе производства акрилонитрила путем аммоксидации пропилена в качестве побочного продукта образуется газ цианистый водород (количество которого эквивалентно 4% - 10% от производства акрилонитрила). Газ, содержащий цианистый водород, поглощается щелочным раствором. После испарения, концентрирования, разделения и сушки получается продукт цианистый натрий.

7.2 преимуществ и недостатков

• Преимущества : Это процесс утилизации побочных продуктов, позволяющий в полной мере использовать ресурсы и в определенной степени снизить производственные затраты.

• Недостатки : Производство цианида натрия ограничено масштабами производства акрилонитрила. Качество побочного продукта — цианистого водорода — может зависеть от основного процесса производства акрилонитрила, который требует строгого контроля и очистки.

8. Метод аммоксидации метанола

8.1 Принцип процесса

Воздух проходит через фильтр и предварительный нагреватель, а затем попадает в реакционную печь. Жидкий аммиак испаряется, а метанол испаряется. Они поступают в смесительный предварительный нагреватель, а затем реагируют с воздухом в реакционной печи. Под действием катализатора, в основном состоящего из оксида Fe - Mo, реакция генерирует цианистый водород. Газообразный цианистый водород поступает в башню деаммиака для удаления аммиака, а затем получает цианистый водород. Наконец, он поглощается щелочным раствором для получения цианистого натрия.

8.2 преимуществ и недостатков

• Преимущества : Использование метанола и аммиака в качестве сырья относительно распространено, а катализатор в определенной степени может быть переработан и использован повторно. Процесс может быть скорректирован в соответствии с производственными потребностями.

• Недостатки : Катализатор чувствителен к условиям реакции, и небольшие изменения температуры, давления и соотношения исходных материалов могут повлиять на активность и селективность катализатора, что, в свою очередь, повлияет на выход и качество продукта.

9. Заключение

Процессы производства цианида натрия имеют свои особенности. Выбор процесса производства зависит от различных факторов, таких как доступность сырья, стоимость, экологические требования и масштаб производства. С непрерывным развитием технологий в будущем могут появиться новые производственные процессы, направленные на дальнейшее повышение эффективности и экологических показателей производства цианида натрия. Поскольку спрос на цианид натрия в различных отраслях промышленности продолжает расти, оптимизация и инновации производственных процессов будут играть решающую роль в удовлетворении потребностей рынка, обеспечивая при этом устойчивое развитие.