Naatriumtsüaniidi uusimad tootmisprotsessid

1. Sissejuhatus

Naatriumtsüaniid ( NaCN ) on oluline keemiline ühend, mida kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes, näiteks kullakaevandamises, galvaniseerimises ja keemilises sünteesis. Naatriumtsüaniidi tootmisprotsessid on pidevalt arenenud , et parandada tõhusust, vähendada kulusid ja suurendada keskkonnasõbralikkust. See artikkel tutvustab mitmeid naatriumtsüaniidi uusimaid tootmisprotsesse.

2. Ammoniaagi-naatriumi meetod

2.1 Protsessi põhimõte

Ammoniaagi-naatriumi meetodis lisatakse reaktorisse esmalt teatud vahekorras metalliline naatrium ja naftakoks. Seejärel tõstetakse temperatuur 650 °C-ni ja juhitakse sisse ammoniaakgaas. Kui temperatuur tõuseb veelgi 800 °C-ni, toimub 7 tunni jooksul reaktsioon, mille jooksul metalliline naatrium muundatakse täielikult naatriumtsüaniidiks . Seejärel filtreeritakse reagendid temperatuuril 650 °C, et eemaldada liigne naftakoks. Seejärel sulanud produkt tühjendatakse ja valatakse soovitud kuju, et saada naatriumtsüaniidi produktid.

2.2 Eelised ja miinused

• Eelised : Sellel protsessil on suhteliselt lihtne reaktsioonipõhimõte ning toorained naatrium ja ammoniaak on keemiatööstuses suhteliselt levinud.

• Puudused : Kõrge temperatuuriga reaktsioonitingimused nõuavad suurt energiatarbimist. Samuti tekitab metallilise naatriumi kasutamine teatud ohutusriske selle kõrge reaktsioonivõime tõttu.

3. Tsüaniidi sulamise meetod

3.1 Protsessi põhimõte

Tsüaniidisula ja pliioksiid lisatakse ekstraheerimispaaki. Tsüaniidisula ja pliioksiidi tüüpiline suhe on (500–700):1. Pliioksiidi lisamine aitab desulfureerida, moodustades pliisulfiidi saendi. Seejärel lastakse ekstraheerimisvedelikul settida ja saadud selge vedelik sisaldab 80–90 g/l NaCN-i. Generaatoris reageerib see vedelik kontsentreeritud väävelhappega, moodustades vesiniktsüaniidgaasi. Pärast vee eemaldamiseks kondenseerumist siseneb vesiniktsüaniidgaas absorptsioonireaktorisse ja reageerib vedela leelisega (naatriumhüdroksiidi lahus), moodustades naatriumtsüaniidi.

3.2 Eelised ja miinused

• Eelised : See protsess võimaldab pliioksiidi lisamise kaudu tõhusalt eemaldada väävli lisandeid, mis on kasulik lõpptoote kvaliteedi parandamiseks.

• Puudused : pliioksiidi kasutamine võib põhjustada pliiga seotud keskkonnareostusprobleeme. Lisaks hõlmab protsess mitut etappi, nagu ekstraheerimine, reaktsioon ja absorptsioon, mis suurendab toimingu keerukust.

4. Andrussowi protsess (Anshigi meetod)

4.1 Protsessi põhimõte

Andrussowi protsess kasutab toorainena maagaasi, ammoniaaki ja õhku. Esmalt pestakse maagaasi veepesutornis, et eemaldada anorgaaniline väävel ja osa orgaanilisest väävlist. Pärast filtreerimist peaks rafineeritud maagaasi väävlisisaldus olema ≤1 mg/m³ ja süsiniku sisaldus üle C₂ peaks olema alla 2%. Vedel ammoniaak aurustatakse aurustis ja õhk filtreeritakse läbi filtri. Seejärel segatakse kolm toorainet segistis suhtega ammoniaak:metaan:õhk = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Segatud gaas siseneb oksüdatsioonireaktorisse, mille katalüsaatoriks on plaatina-roodiumi sulam. Temperatuuril 1070–1120 °C toimub reaktsioon, mille käigus tekib 8.5% vesiniktsüaniidi sisaldav gaasisegu.

Gaas jahutatakse ja siseneb seejärel ammoniaagi absorbeerimistorni, kus järelejäänud ammoniaak absorbeeritakse väävelhappega. Seejärel jahutatakse see veega ja vesiniktsüaniid absorbeeritakse madalatemperatuurilise veega. Jääkgaas eemaldatakse pärast leelispesutorniga pesemist. Veega absorbeeritud vesiniktsüaniidi lahus läbib soojusvahetuse ja siseneb seejärel desorptsioonitorni. Desorptsioonitorni ülaosas saadakse 98% puhtusega vesiniktsüaniid. See vesiniktsüaniid reageerib seejärel leelislahusega, moodustades naatriumtsüaniidi lahuse, mida töödeldakse edasi aurustamise, kristalliseerimise, kuivatamise ja vormimise teel, et saada naatriumtsüaniidi lõppsaadus.

4.2 Eelised ja miinused

• Eelised : Rikkaliku maagaasiga piirkondades on tooraine hind suhteliselt madal. Protsess on tööstuslikes rakendustes suhteliselt küps ja tootmismaht võib olla suhteliselt suur.

• Puudused : Piirkondades, kus maagaasiressursid on napid ning mida mõjutavad sellised tegurid nagu maagaasi nappus, poliitika ja hinnad, võivad tootmiskulud oluliselt kõikuda. Kõrge temperatuuriga reaktsioonitingimused nõuavad kõrgele temperatuurile vastupidavaid seadmeid ja tarbivad palju energiat.

5. Leegiprotsess

5.1 Protsessi põhimõte

Toorainena kasutatakse maagaasi, hapnikku ja ammoniaaki. Need kolm gaasi filtreeritakse eraldi lisandite eemaldamiseks ja seejärel juhitakse pärast stabiliseerimist ja doseerimist segistisse. Osa hapnikust kasutatakse peamise hapnikuna segistisse sisenemiseks ja teine ​​osa suunatakse otse süüteotsikusse. Kolm toorainet kombineeritakse teatud vahekorras ja läbivad põlemisreaktsiooni, mille käigus sünteesitakse vesiniktsüaniid temperatuuril 1500 °C.

Reaktsioonigaas kustutatakse vee pihustamisega ja jahutatakse seejärel jahutis. Seejärel siseneb see ammoniaagi absorbtsioonitorni, kus reaktsioonigaasis olev jääkammoniaak absorbeeritakse 15–20% väävelhappega ja ammooniumsulfaat eraldatakse. Vesiniktsüaniidi sisaldav reaktsioonigaas jahutatakse veega ja absorbeeritakse seejärel madalatemperatuurilise veega, moodustades 1.5% vesiniktsüaniidi lahuse. See lahus destilleeritakse destillatsioonitornis, et saada 98–99% vesiniktsüaniidi sisaldusega vesiniktsüaniid. Lõpuks absorbeeritakse see leeliselahusega ning pärast aurustamist, kristalliseerimist, kuivatamist ja vormimist saadakse naatriumtsüaniidi produkt.

5.2 Eelised ja miinused

• Eelised : Selle protsessiga saab saavutada suhteliselt kõrge puhtusastmega vesiniktsüaniidi tootmise. Ammooniumsulfaadi eraldamine kõrvalsaadusena võib tuua teatud majanduslikku kasu.

• Puudused : Kõrgel temperatuuril toimuv põlemisreaktsioon nõuab palju energiat. Protsess hõlmab ka keerulisi toiminguid, nagu gaasi segamine, põletamine, kustutamine ja absorptsioon, mis nõuavad kõrgetasemelist protsessi juhtimist.

6. Kergeõli pürolüüsi meetod

6.1 Protsessi põhimõte

Kergeõli ja ammoniaak segatakse pihustiga kindlas vahekorras ja eelsoojendatakse temperatuurini 280 °C. Seejärel suunatakse segu pürolüüsireaktsiooni jaoks elektrikaarahju. Naftakoksi kasutatakse kandjana ja lämmastikku kaitsva gaasina oksüdeerumise vältimiseks suletud keskkonnas. Temperatuuril 1450 °C toimub reaktsioon, mille käigus tekib vesiniktsüaniidgaas. Seejärel gaas tolmustatakse, jahutatakse ja töödeldakse edasi selliste etappidega nagu ammoniaagi eemaldamine, veega pesemine, absorptsioon ja destilleerimine, et saada puhast vesiniktsüaniid. Lõpuks reageerib vesiniktsüaniid leeliselahusega (naatriumhüdroksiid), moodustades naatriumtsüaniidi.

6.2 Eelised ja miinused

• Eelised : Protsessitehnoloogia on suhteliselt küps. See võimaldab kasutada kerget õli, mis on naftakeemiatööstuses suhteliselt levinud tooraine.

• Puudused : Vesiniktsüaniidi väävlitustamisel ja lisandite eemaldamisel on raskusi. Tootel on suur energiatarve ja "kolme jäätme" (heitgaas, reovesi ja jäätmejäägid) töötlemine on keeruline. Tootmiskulud on suhteliselt kõrged.

7. Akrüülnitriili kõrvalsaaduse meetod

7.1 Protsessi põhimõte

Propüleeni ammoksüdeerimise teel akrüülnitriili tootmisel tekib kõrvalproduktina vesiniktsüaniidgaas (kogus moodustab 4–10% akrüülnitriili toodangust). Vesiniktsüaniidi sisaldav gaas absorbeeritakse leeliselahusesse. Pärast aurustamist, kontsentreerimist, eraldamist ja kuivatamist saadakse naatriumtsüaniid.

7.2 Eelised ja miinused

• Eelised : See on kõrvalsaaduste kasutamise protsess, mis võimaldab ressursse täielikult ära kasutada ja teatud määral tootmiskulusid vähendada.

• Puudused : Naatriumtsüaniidi tootmist piirab akrüülnitriili tootmismaht. Kõrvalsaadusena tekkiva vesiniktsüaniidi kvaliteeti võib mõjutada akrüülnitriili peamine tootmisprotsess, mis nõuab ranget kontrolli ja puhastamist.

8. Metanooli ammoksüdatsiooni meetod

8.1 Protsessi põhimõte

Õhk läbib filtri ja eelsoojendi ning siseneb seejärel reaktsiooniahju. Vedel ammoniaak aurustub ja metanool aurustub. Need sisenevad segavasse eelsoojendisse ja reageerivad seejärel reaktsiooniahjus õhuga. Katalüsaatori toimel, mis koosneb peamiselt Fe-Mo-oksiidist, tekib reaktsiooni käigus vesiniktsüaniid. Vesiniktsüaniidgaas siseneb ammoniaagi eemaldamise torni, kus eemaldatakse ammoniaak ja saadakse vesiniktsüaniid. Lõpuks absorbeeritakse see leeliselahusega, moodustades naatriumtsüaniidi.

8.2 Eelised ja miinused

• Eelised : Metanooli ja ammoniaagi kasutamine toorainena on suhteliselt levinud ning katalüsaatorit saab teatud määral taaskasutada ja taaskasutada. Protsessi saab vastavalt tootmisvajadustele kohandada.

• Puudused : Katalüsaator on reaktsioonitingimuste suhtes tundlik ning väikesed temperatuuri, rõhu ja tooraine suhte muutused võivad mõjutada katalüsaatori aktiivsust ja selektiivsust, mõjutades seeläbi toote saagist ja kvaliteeti.

9. järeldus

Naatriumtsüaniidi tootmisprotsessidel on oma eripärad. Tootmisprotsessi valik sõltub erinevatest teguritest, nagu tooraine kättesaadavus, maksumus, keskkonnanõuded ja tootmismaht. Tehnoloogia pideva arenguga võivad tulevikus tekkida uued tootmisprotsessid, mille eesmärk on veelgi parandada naatriumtsüaniidi tootmise tõhusust ja keskkonnatoimet. Kuna naatriumtsüaniidi nõudlus erinevates tööstusharudes kasvab jätkuvalt, mängib tootmisprotsesside optimeerimine ja innovatsioon turu vajaduste rahuldamisel ja säästva arengu tagamisel olulist rolli.