กระบวนการผลิตโซเดียมไซยาไนด์ล่าสุด

1. บทนำ

โซเดียมไซยาไนด์ (NaCN) เป็นสารประกอบเคมีที่สำคัญซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การทำเหมืองทองคำ การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า และการสังเคราะห์ทางเคมีกระบวนการผลิตโซเดียมไซยาไนด์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ลดต้นทุน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น บทความนี้จะแนะนำกระบวนการผลิตโซเดียมไซยาไนด์ล่าสุดหลายกระบวนการ

2. วิธีแอมโมเนีย-โซเดียม

2.1 หลักการกระบวนการ

ในวิธีการใช้แอมโมเนีย-โซเดียม ขั้นแรกจะเติมโซเดียมโลหะและปิโตรเลียมโค้กในสัดส่วนที่กำหนดลงในเครื่องปฏิกรณ์ จากนั้นเพิ่มอุณหภูมิเป็น 650 °C และเติมก๊าซแอมโมเนียเข้าไป เมื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้นไปถึง 800 °C ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในช่วงเวลา 7 ชั่วโมง ซึ่งโซเดียมโลหะจะถูกเปลี่ยนเป็นโซเดียมไซยาไนด์ อย่างสมบูรณ์ หลังจากนั้นจะกรองสารตั้งต้นที่อุณหภูมิ 650 °C เพื่อกำจัดปิโตรเลียมโค้กส่วนเกิน ผลิตภัณฑ์ที่หลอมเหลวจะถูกระบายออกและหล่อขึ้นรูปเป็นรูปร่างที่ต้องการเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์โซเดียมไซยาไนด์

2.2 ข้อดีและข้อเสีย

• ข้อดี : กระบวนการนี้มีหลักการทำปฏิกิริยาที่ค่อนข้างง่าย และวัตถุดิบอย่างโซเดียมและแอมโมเนียก็หาได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมเคมี

• ข้อเสีย : สภาวะปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงต้องใช้พลังงานจำนวนมาก นอกจากนี้ การใช้โซเดียมโลหะยังมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเนื่องจากมีปฏิกิริยาสูง

3. วิธีการหลอมไซยาไนด์

3.1 หลักการกระบวนการ

สารละลายไซยาไนด์และตะกั่วออกไซด์จะถูกเติมลงในถังสกัด อัตราส่วนทั่วไปของสารละลายไซยาไนด์ต่อตะกั่วออกไซด์คือ (500 - 700):1 การเติมตะกั่วออกไซด์จะช่วยในการกำจัดซัลเฟอร์โดยสร้างตะกอนตะกั่วซัลไฟด์ จากนั้นปล่อยให้ของเหลวสกัดตกตะกอน และของเหลวใสที่ได้จะมี NaCN 80 - 90 กรัมต่อลิตร ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ของเหลวนี้จะทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์ หลังจากควบแน่นเพื่อกำจัดน้ำ ก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์จะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ดูดซับและทำปฏิกิริยากับด่างเหลว (สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์) เพื่อสร้างโซเดียมไซยาไนด์

3.2 ข้อดีและข้อเสีย

• ข้อดี : กระบวนการนี้สามารถกำจัดสิ่งเจือปนของกำมะถันได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเติมตะกั่วออกไซด์ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

• ข้อเสีย : การใช้ตะกั่วออกไซด์อาจก่อให้เกิดปัญหามลภาวะทางสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับตะกั่ว นอกจากนี้ กระบวนการยังเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน เช่น การสกัด การทำปฏิกิริยา และการดูดซับ ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนในการดำเนินงาน

4. กระบวนการแอนดรูสโซว์ (วิธีแอนชิก)

4.1 หลักการกระบวนการ

กระบวนการ Andrussow ใช้ก๊าซธรรมชาติ แอมโมเนีย และอากาศเป็นวัตถุดิบ ขั้นแรก ก๊าซธรรมชาติจะถูกล้างในหอล้างน้ำเพื่อกำจัดกำมะถันอนินทรีย์และกำมะถันอินทรีย์บางส่วน หลังจากกรองแล้ว ก๊าซธรรมชาติที่ผ่านการกลั่นแล้วควรมีปริมาณกำมะถัน ≤1 มก./ลบ.ม. และปริมาณไฮโดรคาร์บอนที่สูงกว่า C₂ ควรน้อยกว่า 2% แอมโมเนียเหลวจะถูกทำให้ระเหยในเครื่องทำระเหย และอากาศจะถูกกรองผ่านตัวกรอง จากนั้นวัตถุดิบทั้งสามจะถูกผสมในเครื่องผสมในอัตราส่วนแอมโมเนีย:มีเทน:อากาศ = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80) ก๊าซผสมจะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ออกซิเดชันที่มีโลหะผสมแพลทินัม-โรเดียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิ 1070 - 1120 °C จะเกิดปฏิกิริยาเพื่อสร้างก๊าซผสมที่มีไฮโดรเจนไซยาไนด์ 8.5%

ก๊าซจะถูกทำให้เย็นลงแล้วจึงเข้าสู่หอดูดซับแอมโมเนีย ซึ่งแอมโมเนียที่เหลือจะถูกดูดซับโดยกรดซัลฟิวริก หลังจากนั้น จะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำ และไฮโดรเจนไซยาไนด์จะถูกดูดซับโดยน้ำอุณหภูมิต่ำ ก๊าซไอเสียจะถูกปล่อยออกมาหลังจากถูกล้างด้วยหอล้างด้วยด่าง สารละลายไฮโดรเจนไซยาไนด์ที่ดูดซับโดยน้ำจะถูกแลกเปลี่ยนความร้อนแล้วจึงเข้าสู่หอการดูดซับ ที่ด้านบนของหอการดูดซับ จะได้ไฮโดรเจนไซยาไนด์ที่มีความบริสุทธิ์ 98% จากนั้นไฮโดรเจนไซยาไนด์จะทำปฏิกิริยากับสารละลายด่างเพื่อสร้างสารละลายโซเดียมไซยาไนด์ ซึ่งจะถูกประมวลผลต่อไปโดยการระเหย การตกผลึก การทำให้แห้ง และการขึ้นรูปเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์โซเดียมไซยาไนด์ขั้นสุดท้าย

4.2 ข้อดีและข้อเสีย

• ข้อดี : ในภูมิภาคที่มีทรัพยากรก๊าซธรรมชาติอุดมสมบูรณ์ ต้นทุนวัตถุดิบค่อนข้างต่ำ กระบวนการผลิตค่อนข้างเป็นที่ประจักษ์แล้วในเชิงอุตสาหกรรม และสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก

• ข้อเสีย : ในพื้นที่ที่ขาดแคลนทรัพยากรก๊าซธรรมชาติ ซึ่งได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น การขาดแคลนก๊าซธรรมชาติ นโยบาย และราคา ต้นทุนการผลิตอาจผันผวนอย่างมาก สภาวะปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงต้องการอุปกรณ์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและใช้พลังงานจำนวนมาก

5. กระบวนการเปลวไฟ

5.1 หลักการกระบวนการ

ก๊าซธรรมชาติ ออกซิเจน และแอมโมเนีย ใช้เป็นวัตถุดิบ ก๊าซทั้งสามชนิดนี้จะถูกกรองแยกกันเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน จากนั้นจึงเข้าสู่เครื่องผสมหลังจากผ่านการปรับเสถียรและวัดปริมาณแล้ว ออกซิเจนส่วนหนึ่งจะถูกใช้เป็นออกซิเจนหลักเพื่อเข้าสู่เครื่องผสม และอีกส่วนหนึ่งจะถูกป้อนเข้าหัวฉีดโดยตรงเพื่อจุดไฟ วัตถุดิบทั้งสามชนิดนี้จะรวมกันในสัดส่วนที่แน่นอนและเข้าสู่ปฏิกิริยาการเผาไหม้เพื่อสังเคราะห์ไฮโดรเจนไซยาไนด์ที่อุณหภูมิ 1500 องศาเซลเซียส

ก๊าซปฏิกิริยาจะถูกดับโดยการพ่นน้ำแล้วจึงทำให้เย็นลงในเครื่องทำความเย็น จากนั้นจะเข้าสู่หอดูดซับแอมโมเนีย ซึ่งแอมโมเนียที่เหลือในก๊าซปฏิกิริยาจะถูกดูดซับโดยกรดซัลฟิวริก 15% - 20% และสามารถกู้คืนแอมโมเนียมซัลเฟตได้ ก๊าซปฏิกิริยาที่มีไฮโดรเจนไซยาไนด์จะถูกทำให้เย็นด้วยน้ำแล้วจึงถูกดูดซับโดยน้ำอุณหภูมิต่ำเพื่อสร้างสารละลายไฮโดรเจนไซยาไนด์ 1.5% สารละลายนี้จะถูกกลั่นในหอกลั่นเพื่อให้ได้ไฮโดรเจนไซยาไนด์ที่มีปริมาณ 98% - 99% ในที่สุดจะถูกดูดซับโดยสารละลายด่าง และหลังจากการระเหย การตกผลึก การทำให้แห้ง และการขึ้นรูป จะได้ผลิตภัณฑ์โซเดียมไซยาไนด์

5.2 ข้อดีและข้อเสีย

• ข้อดี : กระบวนการนี้สามารถผลิตไฮโดรเจนไซยาไนด์ที่มีความบริสุทธิ์ค่อนข้างสูงได้ การนำแอมโมเนียมซัลเฟตกลับมาใช้ใหม่เป็นผลพลอยได้สามารถสร้างประโยชน์ทางเศรษฐกิจได้บางประการ

• ข้อเสีย : ปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงต้องใช้พลังงานจำนวนมาก นอกจากนี้กระบวนการยังเกี่ยวข้องกับการดำเนินการที่ซับซ้อน เช่น การผสมก๊าซ การเผาไหม้ การทำให้เย็นลง และการดูดซับ ซึ่งต้องอาศัยการควบคุมกระบวนการในระดับสูง

6. วิธีการไพโรไลซิสน้ำมันเบา

6.1 หลักการกระบวนการ

น้ำมันเบาและแอมโมเนียจะถูกผสมในเครื่องพ่นอะตอมไมเซอร์ในสัดส่วนที่แน่นอนและอุ่นไว้ล่วงหน้าที่ 280 °C จากนั้นส่วนผสมจะเข้าสู่เตาเผาไฟฟ้าเพื่อทำปฏิกิริยาไพโรไลซิส ปิโตรเลียมโค้กจะถูกใช้เป็นตัวพา และไนโตรเจนจะถูกใช้ในฐานะก๊าซป้องกันเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันในสภาพแวดล้อมแบบปิด ที่อุณหภูมิ 1450 °C จะเกิดปฏิกิริยาเพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์ จากนั้นก๊าซจะถูกกำจัดเป็นผง ระบายความร้อน และดำเนินการเพิ่มเติมผ่านขั้นตอนต่างๆ เช่น การกำจัดแอมโมเนีย การล้างด้วยน้ำ การดูดซับ และการกลั่นเพื่อให้ได้ไฮโดรเจนไซยาไนด์บริสุทธิ์ ในที่สุด ไฮโดรเจนไซยาไนด์จะทำปฏิกิริยากับสารละลายด่าง (โซเดียมไฮดรอกไซด์) เพื่อสร้างโซเดียมไซยาไนด์

6.2 ข้อดีและข้อเสีย

• ข้อดี : เทคโนโลยีการผลิตค่อนข้างพร้อมแล้ว และสามารถใช้น้ำมันเบา ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ค่อนข้างพบได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

• ข้อเสีย : มีความยากลำบากในการกำจัดกำมะถันและสิ่งเจือปนออกจากไฮโดรเจนไซยาไนด์ ผลิตภัณฑ์มีการใช้พลังงานสูง และการบำบัด "ของเสียสามประเภท" (ก๊าซเสีย น้ำเสีย และกากของเสีย) ทำได้ยาก ต้นทุนการผลิตค่อนข้างสูง

7. อะคริโลไนไตรล์ โดยวิธีการผลิต

7.1 หลักการกระบวนการ

ในกระบวนการผลิตอะคริโลไนไตรล์โดยการทำให้โพรพิลีนเกิดปฏิกิริยาอะมออกซิไดซ์ จะมีก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์เป็นผลพลอยได้ (ปริมาณดังกล่าวเทียบเท่ากับ 4% - 10% ของปริมาณอะคริโลไนไตรล์ที่ผลิตได้) ก๊าซที่มีไฮโดรเจนไซยาไนด์จะถูกดูดซับโดยสารละลายด่าง หลังจากการระเหย การทำให้เข้มข้น การแยก และการทำให้แห้ง จะได้ผลิตภัณฑ์โซเดียมไซยาไนด์

7.2 ข้อดีและข้อเสีย

• ข้อดี : นี่คือกระบวนการใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์พลอยได้ ซึ่งสามารถใช้ทรัพยากรได้อย่างเต็มที่และลดต้นทุนการผลิตได้ในระดับหนึ่ง

• ข้อเสีย : การผลิตโซเดียมไซยาไนด์ถูกจำกัดด้วยขนาดการผลิตอะคริโลไนไตรล์ คุณภาพของไฮโดรเจนไซยาไนด์ซึ่งเป็นผลพลอยได้อาจได้รับผลกระทบจากกระบวนการผลิตหลักของอะคริโลไนไตรล์ ซึ่งต้องมีการควบคุมและทำให้บริสุทธิ์อย่างเข้มงวด

8. วิธีการ Ammoxidation ด้วยเมทานอล

8.1 หลักการกระบวนการ

อากาศจะผ่านตัวกรองและเครื่องทำความร้อนล่วงหน้า จากนั้นจะเข้าสู่เตาปฏิกิริยา แอมโมเนียเหลวจะระเหยและเมทานอลจะระเหย จากนั้นจะเข้าสู่เครื่องทำความร้อนล่วงหน้าสำหรับการผสม จากนั้นจะทำปฏิกิริยากับอากาศในเตาปฏิกิริยา ภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยออกไซด์ของเหล็ก-โมลิบดีนัมเป็นส่วนใหญ่ ปฏิกิริยาจะสร้างไฮโดรเจนไซยาไนด์ ก๊าซไฮโดรเจนไซยาไนด์จะเข้าสู่หอกำจัดแอมโมเนียเพื่อกำจัดแอมโมเนีย จากนั้นจึงได้ไฮโดรเจนไซยาไนด์ ในที่สุด จะถูกดูดซับโดยสารละลายด่างเพื่อเตรียมโซเดียมไซยาไนด์

8.2 ข้อดีและข้อเสีย

• ข้อดี : การใช้เมทานอลและแอมโมเนียเป็นวัตถุดิบนั้นค่อนข้างแพร่หลาย และตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในระดับหนึ่ง กระบวนการผลิตสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการในการผลิต

• ข้อเสีย : ตัวเร่งปฏิกิริยามีความไวต่อสภาวะการเกิดปฏิกิริยา และการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของอุณหภูมิ ความดัน และอัตราส่วนของวัตถุดิบอาจส่งผลต่อกิจกรรมและคัดเลือกของตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งส่งผลต่อผลผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

9 ข้อสรุป

กระบวนการผลิตโซเดียมไซยาไนด์แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง การเลือกกระบวนการผลิตขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความพร้อมของวัตถุดิบ ต้นทุน ความต้องการด้านสิ่งแวดล้อม และขนาดการผลิต ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างต่อเนื่อง กระบวนการผลิตรูปแบบใหม่อาจเกิดขึ้นในอนาคต โดยมุ่งหวังที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิตโซเดียมไซยาไนด์ให้ดียิ่งขึ้น เนื่องจากความต้องการโซเดียมไซยาไนด์ในอุตสาหกรรมต่างๆ ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การเพิ่มประสิทธิภาพและนวัตกรรมของกระบวนการผลิตจะมีบทบาทสำคัญในการตอบสนองความต้องการของตลาดในขณะเดียวกันก็รับประกันการพัฒนาที่ยั่งยืน