सोडियम साइनाइड की नवीनतम उत्पादन प्रक्रियाएँ

1. परिचय

सोडियम साइनाइड (NaCN) एक महत्वपूर्ण रासायनिक यौगिक है जिसका उपयोग सोने की खुदाई, इलेक्ट्रोप्लेटिंग और रासायनिक संश्लेषण जैसे विभिन्न उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता है। सोडियम साइनाइड के उत्पादन प्रक्रियाओं में दक्षता बढ़ाने, लागत कम करने और पर्यावरण के अनुकूल बनाने के लिए लगातार विकास हो रहा है। यह लेख सोडियम साइनाइड की कुछ नवीनतम उत्पादन प्रक्रियाओं का परिचय देगा ।

2. अमोनिया - सोडियम विधि

2.1 प्रक्रिया सिद्धांत

अमोनिया-सोडियम विधि में, सबसे पहले एक रिएक्टर में धात्विक सोडियम और पेट्रोलियम कोक को एक निश्चित अनुपात में मिलाया जाता है। फिर तापमान को 650 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाया जाता है और अमोनिया गैस प्रवाहित की जाती है। तापमान को और बढ़ाकर 800 डिग्री सेल्सियस तक करने पर, 7 घंटे की अवधि में अभिक्रिया होती है, जिसके दौरान धात्विक सोडियम पूरी तरह से सोडियम साइनाइड में परिवर्तित हो जाता है । इसके बाद, अतिरिक्त पेट्रोलियम कोक को हटाने के लिए अभिकारकों को 650 डिग्री सेल्सियस तापमान पर छान लिया जाता है। पिघले हुए उत्पाद को निकालकर वांछित आकार में ढाला जाता है, जिससे सोडियम साइनाइड उत्पाद प्राप्त होता है।

2.2 फायदे और नुकसान

• लाभ : इस प्रक्रिया का प्रतिक्रिया सिद्धांत अपेक्षाकृत सरल है, और सोडियम और अमोनिया जैसे कच्चे माल रासायनिक उद्योग में अपेक्षाकृत आसानी से उपलब्ध हैं।

• कमियां : उच्च तापमान पर होने वाली अभिक्रियाओं के लिए अत्यधिक ऊर्जा की खपत आवश्यक होती है। साथ ही, धात्विक सोडियम की उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण इसके उपयोग से सुरक्षा संबंधी कुछ जोखिम भी उत्पन्न होते हैं।

3. साइनाइड पिघलाने की विधि

3.1 प्रक्रिया सिद्धांत

साइनाइड पिघल और लेड ऑक्साइड को निष्कर्षण टैंक में डाला जाता है। साइनाइड पिघल और लेड ऑक्साइड का सामान्य अनुपात (500 - 700):1 है। लेड ऑक्साइड मिलाने से लेड सल्फाइड अवक्षेप बनाकर डीसल्फराइजेशन में मदद मिलती है। फिर निष्कर्षण तरल को जमने दिया जाता है, और परिणामस्वरूप प्राप्त स्पष्ट तरल में 80 - 90 ग्राम/लीटर NaCN होता है। एक जनरेटर में, यह तरल हाइड्रोजन साइनाइड गैस बनाने के लिए सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। पानी को हटाने के लिए संघनन के बाद, हाइड्रोजन साइनाइड गैस एक अवशोषण रिएक्टर में प्रवेश करती है और सोडियम साइनाइड बनाने के लिए तरल क्षार (सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल) के साथ प्रतिक्रिया करती है।

3.2 फायदे और नुकसान

• लाभ : इस प्रक्रिया में लेड ऑक्साइड मिलाकर सल्फर की अशुद्धियों को प्रभावी ढंग से दूर किया जा सकता है, जो अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार के लिए फायदेमंद है।

• नुकसान : लेड ऑक्साइड के उपयोग से लेड से संबंधित पर्यावरणीय प्रदूषण की समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। इसके अतिरिक्त, इस प्रक्रिया में निष्कर्षण, अभिक्रिया और अवशोषण जैसे कई चरण शामिल हैं, जिससे संचालन की जटिलता बढ़ जाती है।

4. एन्ड्रूसो प्रक्रिया (अंशिग विधि)

4.1 प्रक्रिया सिद्धांत

एंड्रसॉ प्रक्रिया में प्राकृतिक गैस, अमोनिया और हवा का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है। सबसे पहले, प्राकृतिक गैस को जल-धुलाई टॉवर में धोया जाता है ताकि अकार्बनिक सल्फर और कार्बनिक सल्फर का कुछ भाग निकल जाए। छानने के बाद, परिष्कृत प्राकृतिक गैस में सल्फर की मात्रा ≤1 मिलीग्राम/m³ और C₂ से ऊपर हाइड्रोकार्बन की मात्रा 2% से कम होनी चाहिए। तरल अमोनिया को वेपोराइज़र में वाष्पीकृत किया जाता है और हवा को फ़िल्टर से छाना जाता है। फिर तीनों कच्चे माल को एक मिक्सर में अमोनिया:मीथेन:हवा = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80) के अनुपात में मिलाया जाता है। मिश्रित गैस प्लैटिनम-रोडियम मिश्र धातु उत्प्रेरक वाले ऑक्सीकरण रिएक्टर में प्रवेश करती है। 1070 - 1120 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, एक अभिक्रिया होती है जिससे 8.5% हाइड्रोजन साइनाइड युक्त मिश्रित गैस उत्पन्न होती है।

गैस को ठंडा किया जाता है और फिर अमोनिया अवशोषण टॉवर में प्रवेश किया जाता है, जहाँ अवशिष्ट अमोनिया को सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा अवशोषित किया जाता है। उसके बाद, इसे पानी से ठंडा किया जाता है और हाइड्रोजन साइनाइड को कम तापमान वाले पानी द्वारा अवशोषित किया जाता है। टेल गैस को क्षार-वाश टॉवर द्वारा धोने के बाद डिस्चार्ज किया जाता है। पानी द्वारा अवशोषित हाइड्रोजन साइनाइड घोल को ऊष्मा-विनिमय किया जाता है और फिर एक विशोषण टॉवर में प्रवेश किया जाता है। विशोषण टॉवर के शीर्ष पर, 98% की शुद्धता वाला हाइड्रोजन साइनाइड प्राप्त होता है। यह हाइड्रोजन साइनाइड फिर एक क्षार समाधान के साथ प्रतिक्रिया करके सोडियम साइनाइड घोल बनाता है, जिसे अंतिम सोडियम साइनाइड उत्पाद प्राप्त करने के लिए वाष्पीकरण, क्रिस्टलीकरण, सुखाने और आकार देने के माध्यम से आगे संसाधित किया जाता है।

4.2 फायदे और नुकसान

• लाभ : प्राकृतिक गैस के प्रचुर संसाधनों वाले क्षेत्रों में कच्चे माल की लागत अपेक्षाकृत कम होती है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में यह प्रक्रिया अपेक्षाकृत परिपक्व हो चुकी है और उत्पादन का पैमाना अपेक्षाकृत बड़ा हो सकता है।

• कमियां : प्राकृतिक गैस संसाधनों की कमी वाले क्षेत्रों में, प्राकृतिक गैस की कमी, नीतियों और कीमतों जैसे कारकों से प्रभावित होने के कारण, उत्पादन लागत में काफी उतार-चढ़ाव हो सकता है। उच्च तापमान वाली अभिक्रिया स्थितियों के लिए उच्च तापमान प्रतिरोधी उपकरणों की आवश्यकता होती है और इसमें बड़ी मात्रा में ऊर्जा की खपत होती है।

5. ज्वाला प्रक्रिया

5.1 प्रक्रिया सिद्धांत

प्राकृतिक गैस, ऑक्सीजन और अमोनिया का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है। इन तीनों गैसों को अशुद्धियों को दूर करने के लिए अलग-अलग फ़िल्टर किया जाता है और फिर स्थिर और मापे जाने के बाद मिक्सर में प्रवेश किया जाता है। ऑक्सीजन का एक हिस्सा मिक्सर में प्रवेश करने के लिए मुख्य ऑक्सीजन के रूप में उपयोग किया जाता है, और दूसरा हिस्सा सीधे इग्निशन के लिए नोजल में डाला जाता है। तीनों कच्चे माल को एक निश्चित अनुपात में मिलाया जाता है और 1500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर हाइड्रोजन साइनाइड को संश्लेषित करने के लिए दहन प्रतिक्रिया से गुजरना पड़ता है।

प्रतिक्रिया गैस को पानी के छिड़काव से बुझाया जाता है और फिर कूलर में ठंडा किया जाता है। फिर यह एक अमोनिया-अवशोषण टॉवर में प्रवेश करता है, जहाँ प्रतिक्रिया गैस में अवशिष्ट अमोनिया को 15% - 20% सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा अवशोषित किया जाता है, और अमोनियम सल्फेट को पुनः प्राप्त किया जा सकता है। हाइड्रोजन साइनाइड युक्त प्रतिक्रिया गैस को पानी से ठंडा किया जाता है और फिर कम तापमान वाले पानी द्वारा अवशोषित करके 1.5% हाइड्रोजन साइनाइड घोल बनाया जाता है। इस घोल को 98% - 99% की मात्रा वाले हाइड्रोजन साइनाइड को प्राप्त करने के लिए एक आसवन टॉवर में आसुत किया जाता है। अंत में, इसे एक क्षार समाधान द्वारा अवशोषित किया जाता है, और वाष्पीकरण, क्रिस्टलीकरण, सुखाने और आकार देने के बाद, सोडियम साइनाइड उत्पाद प्राप्त होता है।

5.2 फायदे और नुकसान

• लाभ : इस प्रक्रिया से अपेक्षाकृत उच्च शुद्धता वाला हाइड्रोजन साइनाइड उत्पादित किया जा सकता है। उप-उत्पाद के रूप में अमोनियम सल्फेट की पुनर्प्राप्ति से कुछ आर्थिक लाभ प्राप्त हो सकते हैं।

• कमियां : उच्च तापमान पर होने वाली दहन प्रतिक्रिया के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में गैस मिश्रण, दहन, शमन और अवशोषण जैसी जटिल क्रियाएं भी शामिल हैं, जिनके लिए उच्च स्तरीय प्रक्रिया नियंत्रण आवश्यक है।

6. लाइट ऑयल पायरोलिसिस विधि

6.1 प्रक्रिया सिद्धांत

हल्के तेल और अमोनिया को एक निश्चित अनुपात में एटमाइज़र में मिलाया जाता है और 280 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। फिर मिश्रण एक पायरोलिसिस प्रतिक्रिया के लिए एक इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में प्रवेश करता है। पेट्रोलियम कोक का उपयोग वाहक के रूप में किया जाता है, और बंद वातावरण में ऑक्सीकरण को रोकने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग एक सुरक्षात्मक गैस के रूप में किया जाता है। 1450 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, हाइड्रोजन साइनाइड गैस उत्पन्न करने के लिए एक प्रतिक्रिया होती है। फिर गैस को धूल से हटा दिया जाता है, ठंडा किया जाता है, और शुद्ध हाइड्रोजन साइनाइड प्राप्त करने के लिए अमोनिया हटाने, पानी से धोने, अवशोषण और आसवन जैसे चरणों के माध्यम से आगे संसाधित किया जाता है। अंत में, हाइड्रोजन साइनाइड एक क्षार समाधान (सोडियम हाइड्रॉक्साइड) के साथ प्रतिक्रिया करके सोडियम साइनाइड बनाता है।

6.2 फायदे और नुकसान

• लाभ : प्रक्रिया प्रौद्योगिकी अपेक्षाकृत परिपक्व है। इसमें हल्के तेल का उपयोग किया जा सकता है, जो पेट्रोकेमिकल उद्योग में अपेक्षाकृत सामान्य कच्चा माल है।

• कमियां : हाइड्रोजन साइनाइड के सल्फर-मुक्तिकरण और अशुद्धियों को दूर करने में कठिनाइयां आती हैं। उत्पाद में ऊर्जा की खपत अधिक होती है, और इसके तीन अपशिष्टों (अपशिष्ट गैस, अपशिष्ट जल और अपशिष्ट अवशेष) का उपचार करना मुश्किल है। उत्पादन लागत अपेक्षाकृत अधिक है।

7. एक्रिलोनिट्राइल बाय-प्रोडक्ट विधि

7.1 प्रक्रिया सिद्धांत

प्रोपलीन के अमोक्सीडेशन द्वारा एक्रिलोनिट्राइल के उत्पादन की प्रक्रिया में, हाइड्रोजन साइनाइड गैस एक उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित होती है (मात्रा एक्रिलोनिट्राइल उत्पादन के 4% - 10% के बराबर होती है)। हाइड्रोजन साइनाइड युक्त गैस को क्षार घोल द्वारा अवशोषित किया जाता है। वाष्पीकरण, सांद्रण, पृथक्करण और सुखाने के बाद, सोडियम साइनाइड उत्पाद प्राप्त होता है।

7.2 फायदे और नुकसान

• लाभ : यह एक उप-उत्पाद उपयोग प्रक्रिया है, जो संसाधनों का पूर्ण उपयोग कर सकती है और उत्पादन लागत को कुछ हद तक कम कर सकती है।

• कमियां : सोडियम साइनाइड का उत्पादन एक्रिलोनाइट्राइल के उत्पादन पैमाने द्वारा सीमित है। उप-उत्पाद हाइड्रोजन साइनाइड की गुणवत्ता एक्रिलोनाइट्राइल की मुख्य उत्पादन प्रक्रिया से प्रभावित हो सकती है, जिसके लिए सख्त नियंत्रण और शुद्धिकरण की आवश्यकता होती है।

8. मेथनॉल अमोक्सीडेशन विधि

8.1 प्रक्रिया सिद्धांत

हवा एक फिल्टर और एक प्री-हीटर से होकर गुजरती है और फिर एक प्रतिक्रिया भट्टी में प्रवेश करती है। तरल अमोनिया वाष्पीकृत हो जाता है और मेथनॉल वाष्पित हो जाता है। वे एक मिक्सिंग प्री-हीटर में प्रवेश करते हैं और फिर प्रतिक्रिया भट्टी में हवा के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। मुख्य रूप से Fe - Mo ऑक्साइड से बने उत्प्रेरक की क्रिया के तहत, प्रतिक्रिया हाइड्रोजन साइनाइड उत्पन्न करती है। हाइड्रोजन साइनाइड गैस अमोनिया को हटाने के लिए एक डी-अमोनिया टॉवर में प्रवेश करती है और फिर हाइड्रोजन साइनाइड प्राप्त करती है। अंत में, इसे सोडियम साइनाइड तैयार करने के लिए एक क्षार समाधान द्वारा अवशोषित किया जाता है।

8.2 फायदे और नुकसान

• लाभ : कच्चे माल के रूप में मेथनॉल और अमोनिया का उपयोग अपेक्षाकृत आम है, और उत्प्रेरक को एक निश्चित सीमा तक पुनर्चक्रित और पुनः उपयोग किया जा सकता है। उत्पादन आवश्यकताओं के अनुसार प्रक्रिया को समायोजित किया जा सकता है।

• कमियां : उत्प्रेरक अभिक्रिया की स्थितियों के प्रति संवेदनशील होता है, और तापमान, दबाव और कच्चे माल के अनुपात में छोटे बदलाव भी उत्प्रेरक की सक्रियता और चयनात्मकता को प्रभावित कर सकते हैं, जिससे उत्पाद की उपज और गुणवत्ता प्रभावित होती है।

9. निष्कर्ष

सोडियम साइनाइड की उत्पादन प्रक्रिया में प्रत्येक की अपनी विशेषताएं होती हैं। उत्पादन प्रक्रिया का चुनाव कच्चे माल की उपलब्धता, लागत, पर्यावरणीय आवश्यकताओं और उत्पादन पैमाने जैसे विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है। प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, भविष्य में नई उत्पादन प्रक्रियाएँ उभर सकती हैं, जिनका उद्देश्य सोडियम साइनाइड उत्पादन की दक्षता और पर्यावरणीय प्रदर्शन को और बेहतर बनाना है। जैसे-जैसे विभिन्न उद्योगों में सोडियम साइनाइड की मांग बढ़ती जा रही है, उत्पादन प्रक्रियाओं का अनुकूलन और नवाचार सतत विकास सुनिश्चित करते हुए बाजार की जरूरतों को पूरा करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।