Derniers procédés de production de cyanure de sodium

1. Introduction

Le cyanure de sodium (NaCN) est un composé chimique essentiel largement utilisé dans diverses industries, telles que l'extraction de l'or, la galvanoplastie et la synthèse chimique. Les procédés de production du cyanure de sodium ont constamment évolué afin d'améliorer l'efficacité, de réduire les coûts et de renforcer leur impact environnemental. Cet article présente plusieurs des procédés de production les plus récents du cyanure de sodium.

2. Méthode ammoniac-sodium

2.1 Principe du processus

Dans le procédé ammoniac-sodium, on introduit d'abord du sodium métallique et du coke de pétrole dans un réacteur, dans des proportions précises. La température est ensuite portée à 650 °C, puis de l'ammoniac gazeux est introduit. Lorsque la température est encore augmentée à 800 °C, une réaction se produit pendant 7 heures, au cours de laquelle le sodium métallique est totalement converti en cyanure de sodium . Après cela, les réactifs sont filtrés à 650 °C pour éliminer l'excès de coke de pétrole. Le produit fondu est ensuite récupéré et coulé dans la forme souhaitée pour obtenir du cyanure de sodium.

2.2 avantages et inconvénients

• Avantages : Ce procédé repose sur un principe de réaction relativement simple, et les matières premières, le sodium et l'ammoniac, sont relativement courantes dans l'industrie chimique.

• Inconvénients : Les conditions de réaction à haute température nécessitent une importante consommation d’énergie. De plus, l’utilisation de sodium métallique présente certains risques pour la sécurité en raison de sa forte réactivité.

3. Méthode de fusion au cyanure

3.1 Principe du processus

Du cyanure fondu et de l'oxyde de plomb sont ajoutés à un réservoir d'extraction. Le rapport typique entre le cyanure fondu et l'oxyde de plomb est de (500-700):1. L'ajout d'oxyde de plomb favorise la désulfuration en formant un précipité de sulfure de plomb. Le liquide d'extraction est ensuite décanté, et le liquide clair obtenu contient 80-90 g/L de NaCN. Dans un générateur, ce liquide réagit avec de l'acide sulfurique concentré pour produire du cyanure d'hydrogène gazeux. Après condensation pour éliminer l'eau, le cyanure d'hydrogène gazeux pénètre dans un réacteur d'absorption et réagit avec un alcali liquide (solution d'hydroxyde de sodium) pour former du cyanure de sodium.

3.2 avantages et inconvénients

• Avantages : Ce procédé permet d'éliminer efficacement les impuretés soufrées grâce à l'ajout d'oxyde de plomb, ce qui est bénéfique pour améliorer la qualité du produit final.

• Inconvénients : L’utilisation d’oxyde de plomb peut entraîner des problèmes de pollution environnementale liés au plomb. De plus, le procédé comporte plusieurs étapes, telles que l’extraction, la réaction et l’absorption, ce qui complexifie l’opération.

4. Procédé Andrussow (méthode Anshig)

4.1 Principe du processus

Le procédé Andrussow utilise le gaz naturel, l'ammoniac et l'air comme matières premières. Le gaz naturel est d'abord lavé dans une tour de lavage à l'eau afin d'éliminer le soufre inorganique et une partie du soufre organique. Après filtration, le gaz naturel raffiné doit présenter une teneur en soufre ≤ 1 mg/m³ et une teneur en hydrocarbures supérieurs à C₂ inférieure à 2 %. L'ammoniac liquide est vaporisé dans un vaporisateur et l'air est filtré. Les trois matières premières sont ensuite mélangées dans un mélangeur selon un rapport ammoniac:méthane:air = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Le mélange gazeux est introduit dans un réacteur d'oxydation contenant un alliage platine-rhodium comme catalyseur. À une température de 1070 à 1120 °C, une réaction se produit pour générer un mélange gazeux contenant 8.5 % de cyanure d'hydrogène.

Le gaz est refroidi puis pénètre dans une tour d'absorption d'ammoniac, où l'ammoniac résiduel est absorbé par l'acide sulfurique. Il est ensuite refroidi par l'eau et le cyanure d'hydrogène est absorbé par l'eau à basse température. Le gaz de queue est évacué après avoir été lavé par une tour de lavage alcalin. La solution de cyanure d'hydrogène absorbée par l'eau subit un échange thermique puis pénètre dans une tour de désorption. Au sommet de la tour de désorption, on obtient du cyanure d'hydrogène d'une pureté de 98 %. Ce cyanure d'hydrogène réagit ensuite avec une solution alcaline pour former une solution de cyanure de sodium, qui est ensuite traitée par évaporation, cristallisation, séchage et mise en forme pour obtenir le cyanure de sodium final.

4.2 avantages et inconvénients

• Avantages : Dans les régions riches en ressources de gaz naturel, le coût des matières premières est relativement faible. Le procédé est relativement bien maîtrisé dans les applications industrielles et la production peut être réalisée à grande échelle.

• Inconvénients : Dans les régions dépourvues de ressources en gaz naturel, et soumises à des facteurs tels que les pénuries, les politiques et les prix, le coût de production peut fluctuer considérablement. Les conditions de réaction à haute température nécessitent un équipement résistant à ces températures et consomment une grande quantité d’énergie.

5. Procédé de flamme

5.1 Principe du processus

Le gaz naturel, l'oxygène et l'ammoniac sont utilisés comme matières premières. Ces trois gaz sont filtrés séparément pour éliminer les impuretés, puis passent dans un mélangeur après avoir été stabilisés et dosés. Une partie de l'oxygène est utilisée comme oxygène principal pour entrer dans le mélangeur, tandis que l'autre partie est directement introduite dans la buse pour l'allumage. Les trois matières premières sont combinées dans une certaine proportion et subissent une réaction de combustion pour synthétiser du cyanure d'hydrogène à une température de 1500 XNUMX °C.

Le gaz de réaction est refroidi par pulvérisation d'eau, puis refroidi dans un refroidisseur. Il pénètre ensuite dans une tour d'absorption d'ammoniac, où l'ammoniac résiduel est absorbé par de l'acide sulfurique à 15-20 % et le sulfate d'ammonium est récupéré. Le gaz de réaction contenant du cyanure d'hydrogène est refroidi par de l'eau, puis absorbé par de l'eau à basse température pour former une solution de cyanure d'hydrogène à 1.5 %. Cette solution est distillée dans une tour de distillation pour obtenir du cyanure d'hydrogène à 98-99 %. Enfin, il est absorbé par une solution alcaline et, après évaporation, cristallisation, séchage et mise en forme, le cyanure de sodium est obtenu.

5.2 avantages et inconvénients

• Avantages : Ce procédé permet de produire du cyanure d'hydrogène d'une pureté relativement élevée. La récupération du sulfate d'ammonium comme sous-produit peut engendrer certains avantages économiques.

• Inconvénients : La réaction de combustion à haute température nécessite un apport énergétique important. Le procédé comprend également des opérations complexes telles que le mélange des gaz, la combustion, le refroidissement et l’absorption, qui requièrent un contrôle rigoureux.

6. Méthode de pyrolyse de l'huile légère

6.1 Principe du processus

L'huile légère et l'ammoniac sont mélangés dans un atomiseur selon une certaine proportion et préchauffés à 280 °C. Le mélange est ensuite introduit dans un four à arc électrique pour une réaction de pyrolyse. Le coke de pétrole est utilisé comme vecteur et l'azote comme gaz protecteur pour prévenir l'oxydation en milieu fermé. À une température de 1450 XNUMX °C, une réaction se produit pour générer du cyanure d'hydrogène gazeux. Le gaz est ensuite dépoussiéré, refroidi et traité par des étapes telles que l'élimination de l'ammoniac, le lavage à l'eau, l'absorption et la distillation pour obtenir du cyanure d'hydrogène pur. Enfin, le cyanure d'hydrogène réagit avec une solution alcaline (hydroxyde de sodium) pour former du cyanure de sodium.

6.2 avantages et inconvénients

• Avantages : La technologie de procédé est relativement mature. Elle peut utiliser du pétrole léger, une matière première relativement courante dans l'industrie pétrochimique.

• Inconvénients : La désulfuration et l’élimination des impuretés du cyanure d’hydrogène présentent des difficultés. Le produit est énergivore et le traitement des trois types de déchets (gaz, eaux et résidus) est complexe. Le coût de production est relativement élevé.

7. Méthode des sous-produits de l'acrylonitrile

7.1 Principe du processus

Lors de la production d'acrylonitrile par ammoxydation du propylène, du gaz cyanure d'hydrogène est produit comme sous-produit (la quantité équivaut à 4 à 10 % de la production d'acrylonitrile). Le gaz contenant du cyanure d'hydrogène est absorbé par une solution alcaline. Après évaporation, concentration, séparation et séchage, on obtient du cyanure de sodium.

7.2 avantages et inconvénients

• Avantages : Il s'agit d'un procédé de valorisation des sous-produits, permettant une utilisation optimale des ressources et une réduction des coûts de production dans une certaine mesure.

• Inconvénients : La production de cyanure de sodium est limitée par l’échelle de production de l’acrylonitrile. La qualité du cyanure d’hydrogène, sous-produit de la production d’acrylonitrile, peut être affectée par le procédé principal de fabrication, qui exige un contrôle et une purification rigoureux.

8. Méthode d'ammoxydation du méthanol

8.1 Principe du processus

L'air traverse un filtre et un préchauffeur, puis pénètre dans un four de réaction. L'ammoniac liquide est vaporisé et le méthanol évaporé. Ils pénètrent dans un préchauffeur de mélange et réagissent ensuite avec l'air dans le four de réaction. Sous l'action d'un catalyseur principalement composé d'oxyde de fer et de molybdène, la réaction génère du cyanure d'hydrogène. Le gaz cyanuré pénètre dans une tour de désammoniac pour éliminer l'ammoniac et obtenir ainsi du cyanure d'hydrogène. Enfin, il est absorbé par une solution alcaline pour produire du cyanure de sodium.

8.2 avantages et inconvénients

• Avantages : L’utilisation du méthanol et de l’ammoniac comme matières premières est relativement courante, et le catalyseur peut être recyclé et réutilisé dans une certaine mesure. Le procédé peut être adapté aux besoins de production.

• Inconvénients : Le catalyseur est sensible aux conditions de réaction, et de petites variations de température, de pression et de proportion des matières premières peuvent affecter son activité et sa sélectivité, et donc le rendement et la qualité du produit.

9. Conclusion

Les procédés de production de cyanure de sodium présentent chacun leurs propres caractéristiques. Le choix du procédé dépend de divers facteurs tels que la disponibilité des matières premières, le coût, les exigences environnementales et l'échelle de production. Grâce au développement continu des technologies, de nouveaux procédés pourraient voir le jour, visant à améliorer encore l'efficacité et la performance environnementale de la production de cyanure de sodium. Face à la demande croissante de cyanure de sodium dans différents secteurs, l'optimisation et l'innovation des procédés de production joueront un rôle crucial pour répondre aux besoins du marché tout en garantissant un développement durable.