Nejnovější výrobní procesy kyanidu sodného

1. Úvod

Kyanid sodný (NaCN) je klíčová chemická sloučenina široce používaná v různých průmyslových odvětvích, jako je těžba zlata, galvanické pokovování a chemická syntéza. Výrobní procesy kyanidu sodného se neustále vyvíjejí s cílem zlepšit efektivitu, snížit náklady a zvýšit šetrnost k životnímu prostředí. Tento článek představí několik nejnovějších výrobních procesů kyanidu sodného.

2. Metoda s amoniakem a sodíkem

2.1 Princip procesu

Při metodě amoniak-sodík se do reaktoru nejprve přidá kovový sodík a ropný koks v určitém poměru. Teplota se poté zvýší na 650 °C a zavede se plynný amoniak. S dalším zvýšením teploty na 800 °C probíhá reakce po dobu 7 hodin, během níž se kovový sodík zcela přemění na kyanid sodný . Poté se reaktanty při teplotě 650 °C filtrují, aby se odstranil přebytečný ropný koks. Roztavený produkt se poté vypustí a odlije do požadovaného tvaru, čímž se získají produkty kyanidu sodného.

2.2 Výhody a nevýhody

• Výhody : Tento proces má relativně jednoduchý reakční princip a suroviny sodík a amoniak jsou v chemickém průmyslu relativně běžné.

• Nevýhody : Vysokoteplotní reakční podmínky vyžadují velkou spotřebu energie. Použití kovového sodíku také představuje určitá bezpečnostní rizika kvůli jeho vysoké reaktivitě.

3. Metoda tavení kyanidu

3.1 Princip procesu

Tavenina kyanidu a oxid olovnatý se přidávají do extrakční nádrže. Typický poměr taveniny kyanidu k oxidu olovnatému je (500 - 700):1. Přidání oxidu olovnatého pomáhá při odsiřování tvorbou sraženiny sulfidu olovnatého. Extrakční kapalina se poté nechá usadit a výsledná čirá kapalina obsahuje 80 - 90 g/l NaCN. V generátoru tato kapalina reaguje s koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku plynného kyanovodíku. Po kondenzaci za účelem odstranění vody vstupuje plynný kyanovodík do absorpčního reaktoru a reaguje s kapalnou alkálií (roztok hydroxidu sodného) za vzniku kyanidu sodného.

3.2 Výhody a nevýhody

• Výhody : Tento proces dokáže účinně odstranit nečistoty síry přidáním oxidu olovnatého, což je prospěšné pro zlepšení kvality konečného produktu.

• Nevýhody : Použití oxidu olovnatého může vést k problémům se znečištěním životního prostředí spojeným s olovem. Proces navíc zahrnuje několik kroků, jako je extrakce, reakce a absorpce, což zvyšuje složitost provozu.

4. Andrussowův proces (Anshigova metoda)

4.1 Princip procesu

Andrussowův proces využívá jako suroviny zemní plyn, amoniak a vzduch. Nejprve se zemní plyn propírá ve vodní promývací věži, aby se odstranila anorganická síra a část organické síry. Po filtraci by měl mít rafinovaný zemní plyn obsah síry ≤1 mg/m³ a obsah uhlovodíků nad C₂ by měl být menší než 2 %. Kapalný amoniak se odpařuje v odpařovači a vzduch se filtruje přes filtr. Tyto tři suroviny se poté smíchají v mísiči v poměru amoniak:metan:vzduch = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Směs plynu vstupuje do oxidačního reaktoru s katalyzátorem ze slitiny platiny a rhodia. Při teplotě 1070 - 1120 °C dochází k reakci, za které vzniká směs plynu obsahující 8.5 % kyanovodíku.

Plyn se ochladí a poté vstupuje do amoniakové absorpční věže, kde je zbytkový amoniak absorbován kyselinou sírovou. Poté je ochlazen vodou a kyanovodík je absorbován vodou o nízké teplotě. Zbytkový plyn se po promytí v alkalické promývací věži odvádí. Roztok kyanovodíku absorbovaný vodou se tepelně vymění a poté vstupuje do desorpční věže. Na vrcholu desorpční věže se získá kyanovodík s čistotou 98 %. Tento kyanovodík poté reaguje s alkalickým roztokem za vzniku roztoku kyanovodíku sodného, ​​který se dále zpracovává odpařováním, krystalizací, sušením a tvarováním, čímž se získá konečný produkt kyanid sodný.

4.2 Výhody a nevýhody

• Výhody : V regionech s bohatými zdroji zemního plynu jsou náklady na suroviny relativně nízké. Proces je v průmyslových aplikacích relativně vyspělý a výrobní rozsah může být relativně velký.

• Nevýhody : V oblastech s nedostatkem zdrojů zemního plynu, které jsou ovlivněny faktory, jako je nedostatek zemního plynu, politika a ceny, mohou výrobní náklady výrazně kolísat. Vysokoteplotní reakční podmínky vyžadují zařízení odolné vůči vysokým teplotám a spotřebovávají velké množství energie.

5. Plamenný proces

5.1 Princip procesu

Jako suroviny se používají zemní plyn, kyslík a amoniak. Tyto tři plyny se filtrují odděleně, aby se odstranily nečistoty, a po stabilizaci a dávkování vstupují do míchačky. Část kyslíku se používá jako hlavní kyslík vstupující do míchačky a druhá část se přivádí přímo do trysky pro zapálení. Tyto tři suroviny se smísí v určitém poměru a při teplotě 1500 °C podléhají spalovací reakci za vzniku kyanovodíku.

Reakční plyn se zháší postřikem vodou a poté se ochladí v chladiči. Poté vstupuje do amoniakové absorpční věže, kde je zbytkový amoniak v reakčním plynu absorbován 15% - 20% kyselinou sírovou a lze regenerovat síran amonný. Reakční plyn obsahující kyanovodík se ochladí vodou a poté se absorbuje nízkoteplotní vodou za vzniku 1.5% roztoku kyanovodíku. Tento roztok se destiluje v destilační věži za účelem získání kyanovodíku s obsahem 98% - 99%. Nakonec se absorbuje alkalickým roztokem a po odpaření, krystalizaci, sušení a tvarování se získá produkt kyanid sodný.

5.2 Výhody a nevýhody

• Výhody : Tímto procesem lze dosáhnout relativně vysoké čistoty kyanovodíku. Získávání síranu amonného jako vedlejšího produktu může přinést určité ekonomické výhody.

• Nevýhody : Reakce spalování za vysokých teplot vyžaduje velké množství energie. Proces také zahrnuje složité operace, jako je míchání plynů, spalování, kalení a absorpce, které vyžadují vysokou úroveň řízení procesu.

6. Metoda pyrolýzy lehkého oleje

6.1 Princip procesu

Lehký olej a amoniak se smíchají v atomizéru v určitém poměru a předehřejí na 280 °C. Směs poté vstupuje do elektrické obloukové pece, kde probíhá pyrolýza. Jako nosič se používá ropný koks a jako ochranný plyn, aby se v uzavřeném prostředí zabránilo oxidaci, se používá dusík. Při teplotě 1450 °C dochází k reakci, při které vzniká kyanovodík. Plyn se poté odstraní prach, ochladí a dále zpracuje kroky, jako je odstranění amoniaku, promytí vodou, absorpce a destilace, za účelem získání čistého kyanovodíku. Nakonec kyanovodík reaguje s alkalickým roztokem (hydroxid sodný) za vzniku kyanovodíku.

6.2 Výhody a nevýhody

• Výhody : Technologie procesu je relativně vyspělá. Může využívat lehký olej, relativně běžnou surovinu v petrochemickém průmyslu.

• Nevýhody : Existují potíže s odsiřováním a odstraňováním nečistot z kyanovodíku. Produkt má vysokou spotřebu energie a zpracování „tří odpadů“ (odpadní plyn, odpadní voda a zbytky odpadu) je obtížné. Výrobní náklady jsou relativně vysoké.

7. Metoda s vedlejším produktem akrylonitrilu

7.1 Princip procesu

Při procesu výroby akrylonitrilu amoxidací propylenu vzniká jako vedlejší produkt plynný kyanovodík (množství odpovídá 4 % - 10 % produkce akrylonitrilu). Plyn obsahující kyanovodík je absorbován alkalickým roztokem. Po odpaření, zahuštění, oddělení a vysušení se získá produkt kyanid sodný.

7.2 Výhody a nevýhody

• Výhody : Jedná se o proces využití vedlejších produktů, který umožňuje plně využít zdroje a do určité míry snížit výrobní náklady.

• Nevýhody : Výroba kyanidu sodného je omezena rozsahem výroby akrylonitrilu. Kvalita vedlejšího produktu, kyanovodíku, může být ovlivněna hlavním výrobním procesem akrylonitrilu, který vyžaduje přísnou kontrolu a čištění.

8. Metoda amoxidace methanolem

8.1 Princip procesu

Vzduch prochází filtrem a předehřívačem a poté vstupuje do reakční pece. Kapalný amoniak se odpařuje a methanol se odpařuje. Vstupují do míchacího předehřívače a poté reagují se vzduchem v reakční peci. Působením katalyzátoru složeného převážně z oxidu Fe-Mo dochází k reakci, která generuje kyanovodík. Plynný kyanovodík vstupuje do odčištění amoniaku, kde se odstraňuje amoniak a následně se získá kyanovodík. Nakonec je absorbován alkalickým roztokem za účelem přípravy kyanidu sodného.

8.2 Výhody a nevýhody

• Výhody : Použití methanolu a amoniaku jako surovin je relativně běžné a katalyzátor lze do určité míry recyklovat a znovu použít. Proces lze upravit podle potřeb výroby.

• Nevýhody : Katalyzátor je citlivý na reakční podmínky a malé změny teploty, tlaku a poměru surovin mohou ovlivnit aktivitu a selektivitu katalyzátoru, a tím i výtěžek a kvalitu produktu.

9. závěr

Výrobní procesy kyanidu sodného mají své vlastní charakteristiky. Volba výrobního procesu závisí na různých faktorech, jako je dostupnost surovin, náklady, environmentální požadavky a rozsah výroby. S neustálým rozvojem technologií se v budoucnu mohou objevit nové výrobní procesy, jejichž cílem je dále zlepšit efektivitu a environmentální výkonnost výroby kyanidu sodného. Vzhledem k tomu, že poptávka po kyanidu sodném v různých průmyslových odvětvích neustále roste, bude optimalizace a inovace výrobních procesů hrát klíčovou roli při uspokojování potřeb trhu a zároveň při zajišťování udržitelného rozvoje.