Senaste produktionsprocesserna för natriumcyanid

1. Inledning

Natrium cyanid (NaCN) är en viktig kemisk förening som används flitigt inom olika industrier, såsom guldbrytning, elektroplätering och kemisk syntes. Produktionsprocess of Natriumcyanid har kontinuerligt utvecklats för att förbättra effektiviteten, minska kostnaderna och förbättra miljövänligheten. Den här artikeln kommer att introducera flera av de senaste produktionsprocesserna för Natriumcyanid.

2. Ammoniak-natriummetoden

2.1 Processprincip

I ammoniak-natriummetoden tillsätts först metalliskt natrium och petroleumkoks till en reaktor i en viss proportion. Temperaturen höjs sedan till 650 °C och ammoniakgas tillförs. När temperaturen ökas ytterligare till 800 °C sker en reaktion under en period av 7 timmar, under vilken metalliskt natrium omvandlas fullständigt till natriumcyanidDärefter filtreras reaktanterna vid en temperatur av 650 °C för att avlägsna överskott av petroleumkoks. Den smälta produkten töms sedan ut och gjuts till önskad form för att erhålla natriumcyanidprodukter.

2.2 Fördelar och nackdelar

• FördelarDenna process har en relativt enkel reaktionsprincip, och råmaterialen natrium och ammoniak är relativt vanliga inom kemisk industri.

• NackdelarReaktionsförhållandena vid hög temperatur kräver stor energiförbrukning. Användningen av metalliskt natrium medför också vissa säkerhetsrisker på grund av dess höga reaktivitet.

3. Cyanid-smältningsmetod

3.1 Processprincip

Smält cyanid och blyoxid tillsätts till en extraktionstank. Det typiska förhållandet mellan smält cyanid och blyoxid är (500-700):1. Tillsatsen av blyoxid hjälper till vid avsvavling genom att bilda en blysulfidfällning. Extraktionsvätskan får sedan sedimentera, och den resulterande klara vätskan innehåller 80-90 g/L NaCN. I en generator reagerar denna vätska med koncentrerad svavelsyra för att generera vätecyanidgas. Efter kondensation för att avlägsna vatten går vätecyanidgasen in i en absorptionsreaktor och reagerar med flytande alkali (natriumhydroxidlösning) för att bilda natriumcyanid.

3.2 Fördelar och nackdelar

• FördelarDenna process kan effektivt avlägsna svavelföroreningar genom tillsats av blyoxid, vilket är fördelaktigt för att förbättra slutproduktens kvalitet.

• NackdelarAnvändningen av blyoxid kan leda till miljöföroreningsproblem i samband med bly. Dessutom involverar processen flera steg såsom extraktion, reaktion och absorption, vilket ökar komplexiteten i operationen.

4. Andrussowprocessen (Anshig-metoden)

4.1 Processprincip

Andrussow-processen använder naturgas, ammoniak och luft som råmaterial. Först tvättas naturgasen i ett vattentvätttorn för att avlägsna oorganiskt svavel och en del av det organiska svavlet. Efter filtrering bör den raffinerade naturgasen ha en svavelhalt på ≤1 mg/m³ och innehållet av väteKols över C₂ bör vara mindre än 2 %. Flytande ammoniak förångas i en förångare och luft filtreras genom ett filter. De tre råmaterialen blandas sedan i en bländare i förhållandet ammoniak:metan:luft = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Den blandade gasen går in i en oxidationsreaktor med en platina-rodiumlegering som katalysator. Vid en temperatur på 1070 - 1120 °C sker en reaktion för att generera en blandad gas innehållande 8.5 % vätecyanid.

Gasen kyls ner och går sedan in i ett ammoniakabsorptionstorn, där resterande ammoniak absorberas av svavelsyra. Därefter kyls den med vatten och vätecyanid absorberas av lågtemperaturvatten. Restgasen släpps ut efter att ha tvättats med ett alkaliskt tvätttorn. Vätecyanidlösningen som absorberats av vattnet värmeväxlas och går sedan in i ett desorptionstorn. Högst upp i desorptionstornet erhålls vätecyanid med en renhet på 98 %. Denna vätecyanid reagerar sedan med en alkalisk lösning för att bilda en natriumcyanidlösning, som vidare bearbetas genom indunstning, kristallisation, torkning och formning för att erhålla den slutliga natriumcyanidprodukten.

4.2 Fördelar och nackdelar

• FördelarI regioner med rika naturgasresurser är kostnaden för råvaror relativt låg. Processen har varit relativt mogen inom industriella tillämpningar och produktionsskalan kan vara relativt stor.

• NackdelarI områden som saknar naturgasresurser, och som påverkas av faktorer som naturgasbrist, politik och priser, kan produktionskostnaden fluktuera avsevärt. Reaktionsförhållandena vid hög temperatur kräver högtemperaturbeständig utrustning och förbrukar en stor mängd energi.

5. Flamprocessen

5.1 Processprincip

Naturgas, syre och ammoniak används som råmaterial. Dessa tre gaser filtreras separat för att avlägsna föroreningar och matas sedan in i en blandare efter att ha stabiliserats och doserats. En del av syret används som huvudsakligt syre som matas in i blandaren, och den andra delen matas direkt in i munstycket för antändning. De tre råmaterialen kombineras i en viss proportion och genomgår en förbränningsreaktion för att syntetisera vätecyanid vid en temperatur på 1500 °C.

Reaktionsgasen kyls genom att spruta vatten och kyls sedan i en kylare. Den går sedan in i ett ammoniakabsorptionstorn, där den kvarvarande ammoniaken i reaktionsgasen absorberas av 15 % - 20 % svavelsyra, och ammoniumsulfat kan återvinnas. Reaktionsgasen som innehåller vätecyanid kyls med vatten och absorberas sedan av lågtemperaturvatten för att bilda en 1.5 % vätecyanidlösning. Denna lösning destilleras i ett destillationstorn för att erhålla vätecyanid med en halt på 98 % - 99 %. Slutligen absorberas den av en alkalisk lösning, och efter indunstning, kristallisation, torkning och formning erhålls natriumcyanidprodukten.

5.2 Fördelar och nackdelar

• FördelarDenna process kan uppnå produktion av vätecyanid med relativt hög renhet. Återvinningen av ammoniumsulfat som biprodukt kan medföra vissa ekonomiska fördelar.

• NackdelarFörbränningsreaktionen vid hög temperatur kräver en stor mängd energi. Processen involverar också komplexa operationer som gasblandning, förbränning, kylning och absorption, vilket kräver processkontroll på hög nivå.

6. Lättoljepyrolysmetod

6.1 Processprincip

Lättolja och ammoniak blandas i en finfördelare i en viss proportion och förvärms till 280 °C. Blandningen går sedan in i en elektrisk ljusbågsugn för en pyrolysreaktion. Petroleumkoks används som bärare och kväve används som skyddsgas för att förhindra oxidation i en sluten miljö. Vid en temperatur på 1450 °C sker en reaktion för att generera vätecyanidgas. Gasen avlägsnas sedan med stoft, kyls ner och bearbetas vidare genom steg som ammoniakborttagning, vattentvättning, absorption och destillation för att erhålla ren vätecyanid. Slutligen reagerar vätecyanid med en alkalisk lösning (natriumhydroxid) för att bilda natriumcyanid.

6.2 Fördelar och nackdelar

• FördelarProcesstekniken är relativt mogen. Den kan använda lättolja, ett relativt vanligt råmaterial inom petrokemisk industri.

• NackdelarDet finns svårigheter med avsvavling och avlägsnande av föroreningar från vätecyanid. Produkten har hög energiförbrukning och behandlingen av "tre avfallstyper" (rökgas, avloppsvatten och avfallsrester) är svår. Produktionskostnaden är relativt hög.

7. Metod för biprodukt av akrylnitril

7.1 Processprincip

Vid framställning av akrylnitril genom ammoxidation av propen produceras vätecyanidgas som en biprodukt (mängden motsvarar 4–10 % av akrylnitrilproduktionen). Gasen som innehåller vätecyanid absorberas av en alkalisk lösning. Efter avdunstning, koncentrering, separation och torkning erhålls natriumcyanidprodukten.

7.2 Fördelar och nackdelar

• FördelarDetta är en process för utnyttjande av biprodukter, som kan utnyttja resurser fullt ut och minska produktionskostnaderna i viss mån.

• NackdelarProduktionen av natriumcyanid begränsas av produktionsskalan för akrylnitril. Kvaliteten på biprodukten vätecyanid kan påverkas av den huvudsakliga produktionsprocessen för akrylnitril, vilken kräver strikt kontroll och rening.

8. Metanolamoxidationsmetod

8.1 Processprincip

Luft passerar genom ett filter och en förvärmare och kommer sedan in i en reaktionsugn. Flytande ammoniak förångas och metanol avdunstas. De kommer in i en blandningsförvärmare och reagerar sedan med luft i reaktionsugnen. Under inverkan av en katalysator huvudsakligen bestående av Fe-Mo-oxid genereras vätecyanid under reaktionen. Vätecyanidgasen kommer in i ett avammoniaktorn för att avlägsna ammoniak och erhåller sedan vätecyanid. Slutligen absorberas den av en alkalisk lösning för att framställa natriumcyanid.

8.2 Fördelar och nackdelar

• FördelarAnvändningen av metanol och ammoniak som råmaterial är relativt vanlig, och katalysatorn kan återvinnas och återanvändas i viss utsträckning. Processen kan justeras efter produktionsbehoven.

• NackdelarKatalysatorn är känslig för reaktionsförhållanden, och små förändringar i temperatur, tryck och råmaterialförhållande kan påverka katalysatorns aktivitet och selektivitet, vilket i sin tur påverkar produktens utbyte och kvalitet.

9. Slutsats

Produktionsprocesserna för natriumcyanid har alla sina egna egenskaper. Valet av produktionsprocess beror på olika faktorer såsom tillgång på råmaterial, kostnad, miljökrav och produktionsskala. Med den kontinuerliga teknikutvecklingen kan nya produktionsprocesser uppstå i framtiden, med syfte att ytterligare förbättra effektiviteten och miljöprestandan vid natriumcyanidproduktion. I takt med att efterfrågan på natriumcyanid inom olika industrier fortsätter att växa, kommer optimering och innovation av produktionsprocesser att spela en avgörande roll för att möta marknadens behov samtidigt som hållbar utveckling säkerställs.