תהליכי הייצור העדכניים ביותר של נתרן ציאניד

1. מבוא

נתרן ציאניד (NaCN) הוא תרכובת כימית חיונית הנמצאת בשימוש נרחב בתעשיות שונות, כגון כריית זהב, ציפוי אלקטרוליטי וסינתזה כימית. תהליכי ייצור of סודיום ציאניד מתפתחים ללא הרף כדי לשפר את היעילות, להפחית עלויות ולשפר את הידידותיות לסביבה. מאמר זה יציג כמה מתהליכי הייצור העדכניים ביותר של סודיום ציאניד.

2. שיטת אמוניה-נתרן

2.1 עקרון התהליך

בשיטת אמוניה-נתרן, נתרן מתכתי וקוק נפט מוסיפים תחילה לכור ביחס מסוים. לאחר מכן הטמפרטורה עולה ל-650 מעלות צלזיוס, ומכניסים גז אמוניה. כאשר הטמפרטורה עולה עוד יותר ל-800 מעלות צלזיוס, מתרחשת תגובה במשך 7 שעות, שבמהלכה נתרן מתכתי מומר לחלוטין ל... סודיום ציאנידלאחר מכן, המגיבים מסוננים בטמפרטורה של 650 מעלות צלזיוס כדי להסיר עודפי קוק נפט. לאחר מכן, המוצר המותך נשאב ויוצק לצורה הרצויה כדי לקבל תוצרי נתרן ציאניד.

2.2 יתרונות וחסרונות

• יתרונותלתהליך זה עקרון תגובה פשוט יחסית, וחומרי הגלם נתרן ואמוניה נפוצים יחסית בתעשייה הכימית.

• חסרונותתנאי התגובה בטמפרטורה גבוהה דורשים צריכת אנרגיה רבה. כמו כן, השימוש בנתרן מתכתי מהווה סיכוני בטיחות מסוימים עקב תגובתיותו הגבוהה.

3. שיטת התכת ציאניד

3.1 עקרון התהליך

ציאניד מותך ותחמוצת עופרת מוסיפים למיכל מיצוי. היחס הטיפוסי בין ציאניד מותך לתחמוצת עופרת הוא (500 - 700):1. הוספת תחמוצת העופרת מסייעת בהסרת הגופרית על ידי יצירת משקע עופרת גופרתי. לאחר מכן, נוזל המיצוי שוקע, והנוזל הצלול המתקבל מכיל 80 - 90 גרם/ליטר של NaCN. בגנרטור, נוזל זה מגיב עם חומצה גופרתית מרוכזת ליצירת גז מימן ציאניד. לאחר עיבוי להסרת מים, גז מימן הציאניד נכנס לכור ספיגה ומגיב עם אלקלי נוזלי (תמיסת נתרן הידרוקסיד) ליצירת נתרן ציאניד.

3.2 יתרונות וחסרונות

• יתרונותתהליך זה יכול להסיר ביעילות זיהומי גופרית באמצעות הוספת תחמוצת עופרת, דבר המועיל לשיפור איכות המוצר הסופי.

• חסרונותהשימוש בתחמוצת עופרת עלול להוביל לבעיות זיהום סביבתי הקשורות לעופרת. בנוסף, התהליך כולל שלבים מרובים כגון מיצוי, תגובה וספיגה, מה שמגביר את מורכבות הפעולה.

4. תהליך אנדרוסוב (שיטת אנשיג)

4.1 עקרון התהליך

תהליך אנדרוסוב משתמש בגז טבעי, אמוניה ואוויר כחומרי גלם. ראשית, גז טבעי נשטף במגדל שטיפת מים כדי להסיר גופרית אנאורגנית וחלק מהגופרית האורגנית. לאחר הסינון, הגז הטבעי המזוקק צריך להיות בעל תכולת גופרית של ≤1 מ"ג/מ"ק ותכולת הידרוכלורידפחמןs מעל C₂ צריך להיות פחות מ-2%. אמוניה נוזלית מאדה במכשיר אידוי, ואוויר מסונן דרך פילטר. לאחר מכן, שלושת חומרי הגלם מעורבבים במיקסר ביחס של אמוניה:מתאן:אוויר = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). הגז המעורבב נכנס לכור חמצון עם סגסוגת פלטינה-רודיום כזרז. בטמפרטורה של 1070 - 1120 מעלות צלזיוס, מתרחשת תגובה ליצירת גז מעורב המכיל 8.5% מימן ציאניד.

הגז מקורר ולאחר מכן נכנס למגדל ספיגת אמוניה, שם האמוניה הנותרת נספגת על ידי חומצה גופרתית. לאחר מכן, הוא מקורר על ידי מים ומימן ציאניד נספג על ידי מים בטמפרטורה נמוכה. גז הזנב משתחרר לאחר שטיפה על ידי מגדל שטיפה אלקלית. תמיסת מימן ציאניד הנספגת על ידי המים עוברת חילופי חום ולאחר מכן נכנסת למגדל ספיחה. בחלק העליון של מגדל הספיחה מתקבל מימן ציאניד בטוהר של 98%. מימן ציאניד זה מגיב לאחר מכן עם תמיסת אלקלית ליצירת תמיסת נתרן ציאניד, אשר עוברת עיבוד נוסף באמצעות אידוי, התגבשות, ייבוש ועיצוב כדי לקבל את תוצר נתרן ציאניד הסופי.

4.2 יתרונות וחסרונות

• יתרונותבאזורים עם משאבי גז טבעי עשירים, עלות חומרי הגלם נמוכה יחסית. התהליך התקין יחסית ביישומים תעשייתיים, וקנה המידה של הייצור יכול להיות גדול יחסית.

• חסרונותבאזורים חסרי משאבי גז טבעי, המושפעים מגורמים כמו מחסור בגז טבעי, מדיניות ומחירים, עלות הייצור עשויה להשתנות באופן משמעותי. תנאי התגובה בטמפרטורה גבוהה דורשים ציוד עמיד לטמפרטורות גבוהות וצורכים כמות גדולה של אנרגיה.

5. תהליך להבה

5.1 עקרון התהליך

גז טבעי, חמצן ואמוניה משמשים כחומרי גלם. שלושת הגזים הללו מסוננים בנפרד כדי להסיר זיהומים ולאחר מכן נכנסים למערבל לאחר ייצוב ומדידה. חלק מהחמצן משמש כחמצן עיקרי הנכנס למערבל, והחלק השני מוזן ישירות לפיה לצורך הצתה. שלושת חומרי הגלם משולבים ביחס מסוים ועוברים תגובת בעירה לסינתזה של מימן ציאניד בטמפרטורה של 1500 מעלות צלזיוס.

גז התגובה מנוקה על ידי ריסוס מים ולאחר מכן מקורר בצידנית. לאחר מכן הוא נכנס למגדל ספיגת אמוניה, שם האמוניה הנותרת בגז התגובה נספגת על ידי 15% - 20% חומצה גופרתית, וניתן להחזיר אמוניום סולפט. גז התגובה המכיל מימן ציאניד מקורר על ידי מים ולאחר מכן נספג על ידי מים בטמפרטורה נמוכה ליצירת תמיסת מימן ציאניד של 1.5%. תמיסה זו מזוקקת במגדל זיקוק לקבלת מימן ציאניד בתכולה של 98% - 99%. לבסוף, הוא נספג על ידי תמיסה אלקלית, ולאחר אידוי, התגבשות, ייבוש ועיצוב, מתקבל תוצר נתרן ציאניד.

5.2 יתרונות וחסרונות

• יתרונותתהליך זה יכול להשיג ייצור מימן ציאניד בטוהר גבוה יחסית. הפקת אמוניום גופרתי כתוצר לוואי יכולה להביא יתרונות כלכליים מסוימים.

• חסרונותתגובת הבעירה בטמפרטורה גבוהה דורשת כמות גדולה של קלט אנרגיה. התהליך כרוך גם בפעולות מורכבות כגון ערבוב גזים, בעירה, כיבוי וספיגה, הדורשות בקרת תהליך ברמה גבוהה.

6. שיטת פירוליזה של שמן קל

6.1 עקרון התהליך

שמן קל ואמוניה מעורבבים באטומייזר ביחס מסוים ומחוממים מראש ל-280 מעלות צלזיוס. לאחר מכן התערובת נכנסת לתנור קשת חשמלי לתגובת פירוליזה. קוק נפט משמש כנשא, וחנקן משמש כגז מגן למניעת חמצון בסביבה סגורה. בטמפרטורה של 1450 מעלות צלזיוס מתרחשת תגובה ליצירת גז מימן ציאניד. לאחר מכן, הגז מוסר מאבק, מקורר ומעובד עוד יותר באמצעות שלבים כגון הסרת אמוניה, שטיפה במים, ספיגה וזיקוק כדי לקבל מימן ציאניד טהור. לבסוף, מימן ציאניד מגיב עם תמיסה בסיסית (נתרן הידרוקסיד) ליצירת נתרן ציאניד.

6.2 יתרונות וחסרונות

• יתרונותטכנולוגיית התהליך יחסית בוגרת. היא יכולה להשתמש בנפט קל, חומר גלם נפוץ יחסית בתעשייה הפטרוכימית.

• חסרונותישנם קשיים בהסרת גופרית והסרת זיהומים של מימן ציאניד. למוצר צריכת אנרגיה גבוהה, וקשה לטפל ב"שלושת הפסולת" (גזי פליטה, מי שפכים ושאריות פסולת). עלות הייצור גבוהה יחסית.

7. שיטת ייצור תוצר לוואי של אקרילוניטריל

7.1 עקרון התהליך

בתהליך ייצור אקרילוניטריל על ידי חמצון פרופילן, נוצר גז מימן ציאניד כתוצר לוואי (הכמות שקולה ל-4% - 10% מייצור האקרילוניטריל). הגז המכיל מימן ציאניד נספג על ידי תמיסה אלקלית. לאחר אידוי, ריכוז, הפרדה וייבוש, מתקבל תוצר נתרן ציאניד.

7.2 יתרונות וחסרונות

• יתרונותזהו תהליך ניצול תוצרי לוואי, שיכול לנצל באופן מלא את המשאבים ולהפחית את עלויות הייצור במידה מסוימת.

• חסרונותייצור נתרן ציאניד מוגבל על ידי קנה המידה של הייצור של אקרילוניטריל. איכות תוצר הלוואי מימן ציאניד עשויה להיות מושפעת מתהליך הייצור העיקרי של אקרילוניטריל, הדורש בקרה וטיהור קפדניים.

8. שיטת אמוקסידציה של מתנול

8.1 עקרון התהליך

האוויר עובר דרך מסנן ומחמם מקדים ולאחר מכן נכנס לכבשן תגובה. אמוניה נוזלית מתאדה והמתנול מתאדה. הם נכנסים למחמם ערבוב מקדים ולאחר מכן מגיבים עם אוויר בכבשן התגובה. תחת פעולת זרז המורכב בעיקר מתחמוצת Fe-Mo, התגובה מייצרת מימן ציאניד. גז מימן הציאניד נכנס למגדל דה-אמוניה כדי להסיר אמוניה ולאחר מכן מקבל מימן ציאניד. לבסוף, הוא נספג על ידי תמיסה אלקלית כדי להכין נתרן ציאניד.

8.2 יתרונות וחסרונות

• יתרונותהשימוש במתנול ואמוניה כחומרי גלם נפוץ יחסית, והזרז ניתן למחזור ושימוש חוזר במידה מסוימת. ניתן להתאים את התהליך בהתאם לצורכי הייצור.

• חסרונותהזרז רגיש לתנאי התגובה, ושינויים קטנים בטמפרטורה, בלחץ וביחס חומרי הגלם עשויים להשפיע על הפעילות והסלקטיביות של הזרז, ובכך להשפיע על התפוקה ואיכות המוצר.

9. סיכום

לתהליכי הייצור של נתרן ציאניד מאפיינים משלו. בחירת תהליך הייצור תלויה בגורמים שונים כגון זמינות חומרי גלם, עלות, דרישות סביבתיות וקנה מידה של ייצור. עם הפיתוח המתמשך של הטכנולוגיה, תהליכי ייצור חדשים עשויים להופיע בעתיד, במטרה לשפר עוד יותר את היעילות והביצועים הסביבתיים של ייצור נתרן ציאניד. ככל שהביקוש לנתרן ציאניד בתעשיות שונות ממשיך לגדול, אופטימיזציה וחדשנות של תהליכי ייצור ימלאו תפקיד מכריע במילוי צרכי השוק תוך הבטחת פיתוח בר-קיימא.