Najnovejši proizvodni procesi natrijevega cianida

1. Predstavitev

Natrijev cianid (NaCN) je ključna kemična spojina, ki se pogosto uporablja v različnih panogah, kot so rudarjenje zlata, galvanizacija in kemična sinteza. Proizvodni procesi of Natrijev cianid se nenehno razvijajo za izboljšanje učinkovitosti, zmanjšanje stroškov in povečanje prijaznosti do okolja. Ta članek bo predstavil nekaj najnovejših proizvodnih procesov Natrijev cianid.

2. Metoda z amoniakom in natrijem

2.1 Načelo postopka

Pri metodi amonijak-natrij se v reaktor najprej doda kovinski natrij in petrokok v določenem razmerju. Nato se temperatura dvigne na 650 °C in uvede se amonijak. Ko se temperatura dodatno dvigne na 800 °C, v 7 urah poteka reakcija, v kateri se kovinski natrij popolnoma pretvori v natrijev cianidNato se reaktanti filtrirajo pri temperaturi 650 °C, da se odstrani odvečni petrokok. Staljeni produkt se nato izprazni in ulije v želeno obliko, da se dobijo produkti natrijevega cianida.

2.2 Prednosti in slabosti

• PrednostiTa postopek ima relativno preprosto reakcijsko načelo, surovini natrij in amonijak pa sta v kemični industriji relativno pogosti.

• SlabostiVisokotemperaturni reakcijski pogoji zahtevajo veliko porabo energije. Uporaba kovinskega natrija zaradi njegove visoke reaktivnosti predstavlja tudi določena varnostna tveganja.

3. Metoda taljenja cianida

3.1 Načelo postopka

V ekstrakcijsko posodo se doda talina cianida in svinčev oksid. Tipično razmerje med talino cianida in svinčevim oksidom je (500–700):1. Dodatek svinčevega oksida pomaga pri razžvepljevanju z nastankom oborine svinčevega sulfida. Ekstrakcijsko tekočino nato pustimo, da se usede, nastala bistra tekočina pa vsebuje 80–90 g/l NaCN. V generatorju ta tekočina reagira s koncentrirano žveplovo kislino, pri čemer nastane plinasti vodikov cianid. Po kondenzaciji za odstranitev vode plinasti vodikov cianid vstopi v absorpcijski reaktor in reagira s tekočo alkalijo (raztopino natrijevega hidroksida), pri čemer nastane natrijev cianid.

3.2 Prednosti in slabosti

• PrednostiTa postopek lahko učinkovito odstrani nečistoče žvepla z dodatkom svinčevega oksida, kar je koristno za izboljšanje kakovosti končnega izdelka.

• SlabostiUporaba svinčevega oksida lahko povzroči težave z onesnaževanjem okolja, povezane s svincem. Poleg tega postopek vključuje več korakov, kot so ekstrakcija, reakcija in absorpcija, kar povečuje kompleksnost delovanja.

4. Andrussowov postopek (Anshigova metoda)

4.1 Načelo postopka

Andrussowov postopek uporablja zemeljski plin, amonijak in zrak kot surovine. Najprej se zemeljski plin opere v vodnem pralnem stolpu, da se odstrani anorgansko žveplo in del organskega žvepla. Po filtraciji mora imeti prečiščeni zemeljski plin vsebnost žvepla ≤ 1 mg/m³ in vsebnost vodikovih ionov.CarbonNad C₂ mora biti vsebnost plina manjša od 2 %. Tekoči amonijak se upari v uparjalniku, zrak pa se filtrira skozi filter. Tri surovine se nato zmešajo v mešalniku v razmerju amonijak:metan:zrak = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Mešani plin vstopi v oksidacijski reaktor s katalizatorjem iz platine in rodija. Pri temperaturi 1070 - 1120 °C pride do reakcije, pri kateri nastane mešani plin, ki vsebuje 8.5 % vodikovega cianida.

Plin se ohladi in nato vstopi v stolp za absorpcijo amoniaka, kjer žveplova kislina absorbira preostali amonijak. Nato se ohladi z vodo, vodikov cianid pa absorbira voda z nizko temperaturo. Izpušni plin se po pranju v stolpu za alkalno pranje odvaja. Raztopina vodikovega cianida, ki jo absorbira voda, se toplotno izmenjuje in nato vstopi v desorpcijski stolp. Na vrhu desorpcijskega stolpa se dobi vodikov cianid s čistoto 98 %. Ta vodikov cianid nato reagira z alkalno raztopino in tvori raztopino natrijevega cianida, ki se nadalje obdela z izhlapevanjem, kristalizacijo, sušenjem in oblikovanjem, da se dobi končni produkt natrijev cianid.

4.2 Prednosti in slabosti

• PrednostiV regijah z bogatimi viri zemeljskega plina so stroški surovin relativno nizki. Postopek je v industrijskih aplikacijah relativno zrel, obseg proizvodnje pa je lahko relativno velik.

• SlabostiNa območjih, kjer primanjkuje zemeljskega plina in na katera vplivajo dejavniki, kot so pomanjkanje zemeljskega plina, politike in cene, lahko proizvodni stroški znatno nihajo. Reakcijski pogoji pri visokih temperaturah zahtevajo opremo, odporno na visoke temperature, in porabijo veliko energije.

5. Postopek s plamenom

5.1 Načelo postopka

Kot surovine se uporabljajo zemeljski plin, kisik in amonijak. Ti trije plini se ločeno filtrirajo za odstranitev nečistoč in nato po stabilizaciji in odmerjanju vstopijo v mešalnik. Del kisika se uporablja kot glavni kisik za vstop v mešalnik, drugi del pa se dovaja neposredno v šobo za vžig. Tri surovine se združijo v določenem razmerju in pri temperaturi 1500 °C pride do reakcije zgorevanja, pri kateri se sintetizira vodikov cianid.

Reakcijski plin se pogasi z razprševanjem vode in nato ohladi v hladilniku. Nato vstopi v amonijak-absorpcijski stolp, kjer se preostali amonijak v reakcijskem plinu absorbira s 15–20 % žveplovo kislino, pri čemer se lahko rekuperira amonijev sulfat. Reakcijski plin, ki vsebuje vodikov cianid, se ohladi z vodo in nato absorbira z nizkotemperaturno vodo, da se tvori 1.5 % raztopina vodikovega cianida. Ta raztopina se destilira v destilacijskem stolpu, da se dobi vodikov cianid z vsebnostjo 98–99 %. Na koncu se absorbira z alkalno raztopino in po izhlapevanju, kristalizaciji, sušenju in oblikovanju dobimo natrijev cianid.

5.2 Prednosti in slabosti

• PrednostiS tem postopkom je mogoče doseči relativno visoko čistost vodikovega cianida. Pridobivanje amonijevega sulfata kot stranskega produkta lahko prinese določene gospodarske koristi.

• SlabostiVisokotemperaturna reakcija zgorevanja zahteva veliko količino energije. Postopek vključuje tudi kompleksne operacije, kot so mešanje plinov, zgorevanje, gašenje in absorpcija, ki zahtevajo visokonivojski nadzor procesa.

6. Metoda pirolize lahkega olja

6.1 Načelo postopka

Lahko olje in amonijak se v atomizerju zmešata v določenem razmerju in predhodno segreta na 280 °C. Zmes nato vstopi v električno obločno peč, kjer se izvede piroliza. Kot nosilec se uporablja naftni koks, dušik pa zaščitni plin za preprečevanje oksidacije v zaprtem okolju. Pri temperaturi 1450 °C pride do reakcije, pri kateri nastane vodikov cianid. Plin se nato odstrani iz prahu, ohladi in nadalje obdela s koraki, kot so odstranjevanje amoniaka, pranje z vodo, absorpcija in destilacija, da se dobi čisti vodikov cianid. Nazadnje vodikov cianid reagira z alkalno raztopino (natrijev hidroksid) in tvori natrijev cianid.

6.2 Prednosti in slabosti

• PrednostiProcesna tehnologija je relativno zrela. Uporablja lahko lahko lahko nafto, relativno pogosto surovino v petrokemični industriji.

• SlabostiPri razžvepljevanju in odstranjevanju nečistoč vodikovega cianida obstajajo težave. Izdelek ima visoko porabo energije, obdelava "treh odpadkov" (odpadni plin, odpadna voda in ostanki odpadkov) pa je težavna. Proizvodni stroški so relativno visoki.

7. Metoda stranskega produkta akrilonitrila

7.1 Načelo postopka

Pri postopku proizvodnje akrilonitrila z amoksidacijo propilena nastaja kot stranski produkt plin vodikov cianid (količina ustreza 4 % - 10 % proizvodnje akrilonitrila). Plin, ki vsebuje vodikov cianid, se absorbira z alkalno raztopino. Po izhlapevanju, koncentraciji, ločitvi in ​​sušenju dobimo natrijev cianid.

7.2 Prednosti in slabosti

• PrednostiTo je postopek izrabe stranskih proizvodov, ki lahko v celoti izkoristi vire in do neke mere zmanjša proizvodne stroške.

• SlabostiProizvodnja natrijevega cianida je omejena z obsegom proizvodnje akrilonitrila. Na kakovost stranskega produkta, vodikovega cianida, lahko vpliva glavni proizvodni postopek akrilonitrila, ki zahteva strog nadzor in čiščenje.

8. Metoda amoksidacije z metanolom

8.1 Načelo postopka

Zrak gre skozi filter in predgrelnik ter nato vstopi v reakcijsko peč. Tekoči amonijak se upari, metanol pa izhlapi. Vstopita v mešalni predgrelnik in nato v reakcijski peči reagirata z zrakom. Pod vplivom katalizatorja, ki ga sestavlja predvsem Fe-Mo oksid, reakcija ustvari vodikov cianid. Plinasti vodikov cianid vstopi v stolp za odstranjevanje amonijaka, kjer se nato pridobi vodikov cianid. Nazadnje ga absorbira alkalna raztopina za pripravo natrijevega cianida.

8.2 Prednosti in slabosti

• PrednostiUporaba metanola in amoniaka kot surovin je relativno pogosta, katalizator pa je mogoče do neke mere reciklirati in ponovno uporabiti. Postopek je mogoče prilagoditi glede na proizvodne potrebe.

• SlabostiKatalizator je občutljiv na reakcijske pogoje, majhne spremembe temperature, tlaka in razmerja surovin pa lahko vplivajo na aktivnost in selektivnost katalizatorja, kar vpliva na izkoristek in kakovost produkta.

9. Zaključek

Proizvodni procesi natrijevega cianida imajo vsak svoje značilnosti. Izbira proizvodnega procesa je odvisna od različnih dejavnikov, kot so razpoložljivost surovin, stroški, okoljske zahteve in obseg proizvodnje. Z nenehnim razvojem tehnologije se lahko v prihodnosti pojavijo novi proizvodni procesi, katerih cilj je nadaljnje izboljšanje učinkovitosti in okoljske učinkovitosti proizvodnje natrijevega cianida. Ker povpraševanje po natrijevem cianidu v različnih panogah še naprej narašča, bosta optimizacija in inovacije proizvodnih procesov igrali ključno vlogo pri zadovoljevanju potreb trga, hkrati pa zagotavljali trajnostni razvoj.