Seneste produktionsprocesser for natriumcyanid

1. Introduktion

Natriumcyanid ( NaCN ) er en afgørende kemisk forbindelse, der er meget udbredt i forskellige industrier, såsom guldminedrift, galvanisering og kemisk syntese. Produktionsprocesserne for natriumcyanid har været under løbende udvikling for at forbedre effektiviteten, reducere omkostningerne og forbedre miljøvenlighed. Denne artikel vil introducere flere af de nyeste produktionsprocesser for natriumcyanid.

2. Ammoniak-natriummetoden

2.1 Procesprincip

I ammoniak-natrium-metoden tilsættes metallisk natrium og petroleumskoks først til en reaktor i et bestemt forhold. Temperaturen hæves derefter til 650 °C, og ammoniakgas indføres. Når temperaturen øges yderligere til 800 °C, finder en reaktion sted over en periode på 7 timer, hvor metallisk natrium omdannes fuldstændigt til natriumcyanid . Derefter filtreres reaktanterne ved en temperatur på 650 °C for at fjerne overskydende petroleumskoks. Det smeltede produkt udledes derefter og støbes i den ønskede form for at opnå natriumcyanidprodukter.

2.2 Fordele og ulemper

• Fordele : Denne proces har et relativt simpelt reaktionsprincip, og råmaterialerne natrium og ammoniak er relativt almindelige i den kemiske industri.

• Ulemper : Reaktionsbetingelserne ved høj temperatur kræver et stort energiforbrug. Brugen af ​​metallisk natrium udgør også visse sikkerhedsrisici på grund af dets høje reaktivitet.

3. Cyanidsmeltemetode

3.1 Procesprincip

Cyanidsmelte og blyoxid tilsættes en ekstraktionstank. Det typiske forhold mellem cyanidsmelte og blyoxid er (500-700):1. Tilsætning af blyoxid hjælper med afsvovlingen ved at danne et blysulfidbundfald. Ekstraktionsvæsken får derefter lov til at bundfælde sig, og den resulterende klare væske indeholder 80-90 g/L NaCN. I en generator reagerer denne væske med koncentreret svovlsyre for at generere hydrogencyanidgas. Efter kondensation for at fjerne vand kommer hydrogencyanidgassen ind i en absorptionsreaktor og reagerer med flydende alkali (natriumhydroxidopløsning) for at danne natriumcyanid.

3.2 Fordele og ulemper

• Fordele : Denne proces kan effektivt fjerne svovlurenheder ved tilsætning af blyoxid, hvilket er gavnligt for at forbedre kvaliteten af ​​det endelige produkt.

• Ulemper : Brugen af ​​blyoxid kan føre til miljøforureningsproblemer forbundet med bly. Derudover involverer processen flere trin såsom ekstraktion, reaktion og absorption, hvilket øger kompleksiteten af ​​operationen.

4. Andrussow-processen (Anshig-metoden)

4.1 Procesprincip

Andrussow-processen bruger naturgas, ammoniak og luft som råmaterialer. Først vaskes naturgassen i et vandvasketårn for at fjerne uorganisk svovl og en del af det organiske svovl. Efter filtrering skal den raffinerede naturgas have et svovlindhold på ≤1 mg/m³, og indholdet af kulbrinter over C₂ skal være mindre end 2%. Flydende ammoniak fordampes i en fordamper, og luft filtreres gennem et filter. De tre råmaterialer blandes derefter i en mixer i forholdet ammoniak:methan:luft = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Den blandede gas kommer ind i en oxidationsreaktor med en platin-rhodiumlegering som katalysator. Ved en temperatur på 1070 - 1120 °C finder en reaktion sted, der genererer en blandet gas indeholdende 8.5% hydrogencyanid.

Gassen afkøles og føres derefter ind i et ammoniakabsorptionstårn, hvor resterende ammoniak absorberes af svovlsyre. Derefter afkøles den med vand, og hydrogencyanid absorberes af lavtemperaturvand. Restgassen udledes efter at være blevet vasket af et alkali-vasketårn. Hydrogencyanidopløsningen, der absorberes af vand, varmeveksles og føres derefter ind i et desorptionstårn. Øverst i desorptionstårnet opnås hydrogencyanid med en renhed på 98%. Denne hydrogencyanid reagerer derefter med en alkali-opløsning for at danne en natriumcyanidopløsning, som yderligere forarbejdes ved inddampning, krystallisation, tørring og formning for at opnå det endelige natriumcyanidprodukt.

4.2 Fordele og ulemper

• Fordele : I regioner med rige naturgasressourcer er omkostningerne til råmaterialer relativt lave. Processen har været relativt moden i industrielle anvendelser, og produktionsskalaen kan være relativt stor.

• Ulemper : I områder med mangel på naturgasressourcer, påvirket af faktorer som naturgasmangel, politikker og priser, kan produktionsomkostningerne svinge betydeligt. Reaktionsforholdene ved høj temperatur kræver udstyr, der er modstandsdygtigt over for høje temperaturer, og forbruger en stor mængde energi.

5. Flammeproces

5.1 Procesprincip

Naturgas, ilt og ammoniak anvendes som råmaterialer. Disse tre gasser filtreres separat for at fjerne urenheder og føres derefter ind i en blander efter at være blevet stabiliseret og doseret. En del af ilten bruges som den primære ilt, der kommer ind i blanderen, og den anden del føres direkte ind i dysen til tænding. De tre råmaterialer kombineres i en bestemt andel og gennemgår en forbrændingsreaktion for at syntetisere hydrogencyanid ved en temperatur på 1500 °C.

Reaktionsgassen bratkøles ved at sprøjte vand og afkøles derefter i en køler. Den føres derefter ind i et ammoniakabsorptionstårn, hvor den resterende ammoniak i reaktionsgassen absorberes af 15% - 20% svovlsyre, og ammoniumsulfat kan genvindes. Reaktionsgassen, der indeholder hydrogencyanid, afkøles med vand og absorberes derefter af lavtemperaturvand for at danne en 1.5% hydrogencyanidopløsning. Denne opløsning destilleres i et destillationstårn for at opnå hydrogencyanid med et indhold på 98% - 99%. Til sidst absorberes den af ​​en alkalisk opløsning, og efter fordampning, krystallisation, tørring og formning opnås natriumcyanidproduktet.

5.2 Fordele og ulemper

• Fordele : Denne proces kan opnå produktion af hydrogencyanid med relativt høj renhed. Udvinding af ammoniumsulfat som et biprodukt kan medføre visse økonomiske fordele.

• Ulemper : Højtemperaturforbrændingsreaktionen kræver en stor mængde energitilførsel. Processen involverer også komplekse operationer såsom gasblanding, forbrænding, slukning og absorption, hvilket kræver processtyring på højt niveau.

6. Pyrolysemetode med let olie

6.1 Procesprincip

Let olie og ammoniak blandes i en forstøver i en bestemt mængde og forvarmes til 280 °C. Blandingen føres derefter ind i en elektrisk lysbueovn til pyrolyse. Petroleumkoks anvendes som bærer, og nitrogen anvendes som beskyttelsesgas for at forhindre oxidation i et lukket miljø. Ved en temperatur på 1450 °C finder en reaktion sted, der genererer hydrogencyanidgas. Gassen støvfjernes derefter, afkøles og forarbejdes yderligere gennem trin som ammoniakfjernelse, vandvask, absorption og destillation for at opnå ren hydrogencyanid. Endelig reagerer hydrogencyanid med en alkalisk opløsning (natriumhydroxid) for at danne natriumcyanid.

6.2 Fordele og ulemper

• Fordele : Procesteknologien er relativt moden. Den kan bruge letolie, et relativt almindeligt råmateriale i den petrokemiske industri.

• Ulemper : Der er vanskeligheder med afsvovling og fjernelse af urenheder fra hydrogencyanid. Produktet har et højt energiforbrug, og behandlingen af ​​"tre affaldstyper" (spildgas, spildevand og restaffald) er vanskelig. Produktionsomkostningerne er relativt høje.

7. Acrylonitril biproduktmetode

7.1 Procesprincip

I processen med at producere acrylonitril ved ammoxidation af propylen produceres hydrogencyanidgas som et biprodukt (mængden svarer til 4% - 10% af acrylonitrilproduktionen). Gassen indeholdende hydrogencyanid absorberes af en alkalisk opløsning. Efter fordampning, koncentrering, separation og tørring opnås natriumcyanidproduktet.

7.2 Fordele og ulemper

• Fordele : Dette er en proces til udnyttelse af biprodukter, som kan udnytte ressourcerne fuldt ud og reducere produktionsomkostningerne i et vist omfang.

• Ulemper : Produktionen af ​​natriumcyanid er begrænset af produktionsskalaen af ​​acrylonitril. Kvaliteten af ​​biproduktet hydrogencyanid kan påvirkes af den primære produktionsproces for acrylonitril, som kræver streng kontrol og rensning.

8. Metanolamoxidationsmetode

8.1 Procesprincip

Luft passerer gennem et filter og en forvarmer og går derefter ind i en reaktionsovn. Flydende ammoniak fordampes, og methanol fordampes. De går ind i en blandeforvarmer og reagerer derefter med luft i reaktionsovnen. Under påvirkning af en katalysator, der hovedsageligt består af Fe-Mo-oxid, genererer reaktionen hydrogencyanid. Hydrogencyanidgassen går ind i et de-ammoniak-tårn for at fjerne ammoniak og opnår derefter hydrogencyanid. Til sidst absorberes det af en alkalisk opløsning for at fremstille natriumcyanid.

8.2 Fordele og ulemper

• Fordele : Brugen af ​​methanol og ammoniak som råmaterialer er relativt almindelig, og katalysatoren kan genbruges i et vist omfang. Processen kan justeres efter produktionsbehovene.

• Ulemper : Katalysatoren er følsom over for reaktionsbetingelser, og små ændringer i temperatur, tryk og råmaterialeforhold kan påvirke katalysatorens aktivitet og selektivitet og dermed påvirke produktets udbytte og kvalitet.

9. konklusion

Produktionsprocesserne for natriumcyanid har hver deres egne karakteristika. Valget af produktionsproces afhænger af forskellige faktorer såsom tilgængelighed af råmaterialer, omkostninger, miljøkrav og produktionsskala. Med den kontinuerlige teknologiske udvikling kan der i fremtiden opstå nye produktionsprocesser med det formål at forbedre effektiviteten og miljøpræstationen ved natriumcyanidproduktion yderligere. Efterhånden som efterspørgslen efter natriumcyanid i forskellige industrier fortsætter med at vokse, vil optimering og innovation af produktionsprocesser spille en afgørende rolle i at imødekomme markedets behov, samtidig med at bæredygtig udvikling sikres.