Натрий цианидінің соңғы өндірістік процестері

1. кіріспе

Натрий цианиді (NaCN) - алтын өндіру, гальваникалық қаптау және химиялық синтез сияқты әртүрлі салаларда кеңінен қолданылатын маңызды химиялық қосылыс. Натрий цианидін өндіру процестері тиімділікті арттыру, шығындарды азайту және қоршаған ортаға зиянсыздықты арттыру үшін үздіксіз дамып келеді. Бұл мақалада натрий цианидін өндірудің ең соңғы процестерінің бірнешеуі таныстырылады.

2. Аммиак – натрий әдісі

2.1 Процесс принципі

Аммиак-натрий әдісінде алдымен реакторға белгілі бір пропорцияда металл натрий және мұнай коксы қосылады. Содан кейін температура 650 °C-қа дейін көтеріліп, аммиак газы енгізіледі. Температура одан әрі 800 °C-қа дейін көтерілген кезде 7 сағат ішінде реакция жүреді, оның барысында металл натрий толығымен натрий цианидіне айналады . Осыдан кейін реагенттер артық мұнай коксын кетіру үшін 650 °C температурада сүзіледі. Содан кейін балқытылған өнім төгіліп, натрий цианид өнімдерін алу үшін қажетті пішінге құйылады.

2.2 Артықшылықтары мен кемшіліктері

• Артықшылықтары : Бұл процестің реакция принципі салыстырмалы түрде қарапайым, ал шикізат ретінде натрий мен аммиак химия өнеркәсібінде салыстырмалы түрде кең таралған.

• Кемшіліктері : Жоғары температуралы реакция жағдайлары көп мөлшерде энергия тұтынуды талап етеді. Сондай-ақ, металл натрийді пайдалану оның жоғары реактивтілігіне байланысты белгілі бір қауіпсіздік қатерлерін тудырады.

3. Цианидті балқыту әдісі

3.1 Процесс принципі

Цианид балқымасы мен қорғасын оксиді экстракциялық резервуарға қосылады. Цианид балқымасының қорғасын оксидіне тән қатынасы (500 - 700):1. Қорғасын оксидінің қосылуы қорғасын сульфидінің тұнбасын түзу арқылы күкіртсіздендіруге көмектеседі. Содан кейін экстракциялық сұйықтық тұндырылады, ал алынған мөлдір сұйықтықтың құрамында 80 - 90 г/л NaCN болады. Генераторда бұл сұйықтық концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттеседі және цианид сутегі газын түзеді. Суды кетіру үшін конденсациядан кейін цианид сутегі газы абсорбциялық реакторға түседі және сұйық сілтімен (натрий гидроксиді ерітіндісі) әрекеттеседі және натрий цианидін түзеді.

3.2 Артықшылықтары мен кемшіліктері

• Артықшылықтары : Бұл процесс қорғасын оксидін қосу арқылы күкірт қоспаларын тиімді түрде кетіре алады, бұл соңғы өнімнің сапасын жақсартуға пайдалы.

• Кемшіліктері : Қорғасын оксидін пайдалану қорғасынмен байланысты қоршаған ортаның ластану проблемаларына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, процесс экстракция, реакция және сіңіру сияқты бірнеше кезеңдерді қамтиды, бұл жұмыстың күрделілігін арттырады.

4. Андрусов процесі (Аншиг әдісі)

4.1 Процесс принципі

Андруссов процесінде шикізат ретінде табиғи газ, аммиак және ауа қолданылады. Алдымен, табиғи газ бейорганикалық күкірт пен органикалық күкірттің бір бөлігін кетіру үшін сумен жуу мұнарасында жуылады. Сүзілгеннен кейін тазартылған табиғи газдың күкірт мөлшері ≤1 мг/м³ болуы керек, ал C₂-тан жоғары көміртегі мөлшері 2%-дан аз болуы керек. Сұйық аммиак буландырғышта буландырылады, ал ауа сүзгі арқылы сүзіледі. Содан кейін үш шикізат араластырғышта аммиак:метан:ауа = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80) қатынасында араластырылады. Аралас газ катализатор ретінде платина-родий қорытпасы бар тотығу реакторына түседі. 1070 - 1120 °C температурада 8.5% сутегі цианиді бар аралас газ түзу реакциясы жүреді.

Газ салқындатылады, содан кейін аммиак - сіңіру мұнарасына түседі, онда аммиак қалдығы күкірт қышқылымен жұтылады. Осыдан кейін ол сумен салқындатылады және цианид сутегі төмен температуралы сумен жұтылады. Қойылған газ сілті – жуу мұнарасымен жуылғаннан кейін шығарылады. Су сіңген цианид сутегі ерітіндісі жылумен алмасады, содан кейін десорбция мұнарасына түседі. Десорбция мұнарасының жоғарғы жағында тазалығы 98% цианид сутегі алынады. Содан кейін бұл цианиді сутегі сілті ерітіндісімен әрекеттесіп, натрий цианиді ерітіндісін түзеді, ол әрі қарай булану, кристалдану, кептіру және соңғы натрий цианиді өнімін алу үшін пішіндеу арқылы өңделеді.

4.2 Артықшылықтары мен кемшіліктері

• Артықшылықтары : Табиғи газ ресурстарына бай аймақтарда шикізат құны салыстырмалы түрде төмен. Бұл процесс өнеркәсіптік қолданыстарда салыстырмалы түрде жетілген және өндіріс көлемі салыстырмалы түрде үлкен болуы мүмкін.

• Кемшіліктері : Табиғи газ ресурстары жетіспейтін аймақтарда, табиғи газ тапшылығы, саясат және бағалар сияқты факторлардың әсерінен өндіріс құны айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Жоғары температуралы реакция жағдайлары жоғары температураға төзімді жабдықты қажет етеді және көп мөлшерде энергия тұтынады.

5. Жалын процесі

5.1 Процесс принципі

Шикізат ретінде табиғи газ, оттегі, аммиак қолданылады. Бұл үш газ қоспаларды кетіру үшін бөлек сүзіледі, содан кейін тұрақтандырылған және өлшенгеннен кейін араластырғышқа түседі. Оттегінің бір бөлігі араластырғышқа кіру үшін негізгі оттегі ретінде пайдаланылады, ал екінші бөлігі тұтану үшін тікелей саптамаға беріледі. Үш шикізат белгілі бір пропорцияда біріктіріліп, 1500 °C температурада цианид сутегін синтездеу үшін жану реакциясынан өтеді.

Реакция газы су бүрку арқылы сөндіріледі, содан кейін салқындатқышта салқындатылады. Содан кейін ол аммиак - сіңіру мұнарасына түседі, онда реакция газындағы аммиак қалдығы 15% - 20% күкірт қышқылымен жұтылады, ал аммоний сульфатын қалпына келтіруге болады. Құрамында цианиді сутегі бар реакция газы сумен салқындатылады, содан кейін 1.5% цианид сутегі ерітіндісін қалыптастыру үшін төмен температуралы сумен сіңіріледі. Бұл ерітінді 98% - 99% құрайтын цианид сутегін алу үшін дистилляция мұнарасында тазартылады. Соңында сілті ерітіндісімен сіңеді де, буланудан, кристалданудан, кептіруден және пішіндеуден кейін натрий цианиді өнімі алынады.

5.2 Артықшылықтары мен кемшіліктері

• Артықшылықтары : Бұл процесс салыстырмалы түрде жоғары тазалықтағы сутегі цианидін өндіруге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Аммоний сульфатын қосымша өнім ретінде алу белгілі бір экономикалық пайда әкелуі мүмкін.

• Кемшіліктері : Жоғары температурадағы жану реакциясы көп мөлшерде энергия шығынын қажет етеді. Процесс сонымен қатар газды араластыру, жану, сөндіру және сіңіру сияқты күрделі операцияларды қамтиды, бұл жоғары деңгейлі процесті басқаруды қажет етеді.

6. Жеңіл мұнай пиролизі әдісі

6.1 Процесс принципі

Ашық май мен аммиакты белгілі бір пропорцияда тозаңдатқышта араластырады және алдын ала 280 °С дейін қыздырады. Содан кейін қоспа пиролиз реакциясы үшін электр доғалық пешіне түседі. Тасымалдаушы ретінде мұнай коксы, ал жабық ортада тотығуды болдырмау үшін азот қорғаныс газы ретінде пайдаланылады. 1450 °C температурада цианид сутегі газын алу реакциясы жүреді. Содан кейін газ тозаңдан тазартылады, салқындатылады және аммиакты жою, сумен жуу, сіңіру және таза цианидті алу үшін айдау сияқты қадамдар арқылы одан әрі өңделеді. Соңында цианиді сутегі сілті ерітіндісімен (натрий гидроксиді) әрекеттесіп, натрий цианидін түзеді.

6.2 Артықшылықтары мен кемшіліктері

• Артықшылықтары : Процесс технологиясы салыстырмалы түрде жетілген. Ол мұнай-химия өнеркәсібінде салыстырмалы түрде кең таралған шикізат болып табылатын жеңіл мұнайды пайдалана алады.

• Кемшіліктері : Сутегі цианидін күкіртсіздендіру және қоспалардан тазарту кезінде қиындықтар бар. Өнімнің энергия тұтынуы жоғары, ал «үш қалдықты» (қалдықтар, ағынды сулар және қалдықтар) өңдеу қиын. Өндіріс құны салыстырмалы түрде жоғары.

7. Акрилонитрил - өнім әдісі

7.1 Процесс принципі

Пропиленді амоксидтеу арқылы акрилонитрил алу процесінде жанама өнім ретінде цианид сутегі газы алынады (мөлшер акрилонитрил өндірісінің 4%-10%-ына тең). Құрамында цианид сутегі бар газ сілті ерітіндісімен жұтылады. Буландыру, концентрация, бөлу және кептіруден кейін натрий цианидінің өнімі алынады.

7.2 Артықшылықтары мен кемшіліктері

• Артықшылықтары : Бұл ресурстарды толық пайдалануға және өндіріс шығындарын белгілі бір дәрежеде азайтуға мүмкіндік беретін қосалқы өнімді пайдалану процесі.

• Кемшіліктері : Натрий цианидін өндіру акрилонитрил өндірісінің көлемімен шектеледі. Қосалқы өнім сутегі цианидінің сапасына акрилонитрилдің негізгі өндіріс процесі әсер етуі мүмкін, ол қатаң бақылауды және тазартуды қажет етеді.

8. Метанолды амоксидтеу әдісі

8.1 Процесс принципі

Ауа сүзгіден және алдын ала қыздырғыштан өтеді, содан кейін реакциялық пешке түседі. Сұйық аммиак буланады, ал метанол буланады. Олар араластырғыш алдын ала қыздырғышқа түседі, содан кейін реакциялық пештегі ауамен әрекеттеседі. Негізінен Fe – Mo оксидінен тұратын катализатордың әсерінен реакция нәтижесінде цианид сутегі түзіледі. Цианиді сутегі газы аммиакты жою үшін аммиак мұнарасына түседі, содан кейін цианид сутегін алады. Соңында натрий цианидін дайындау үшін сілті ерітіндісімен сіңеді.

8.2 Артықшылықтары мен кемшіліктері

• Артықшылықтары : Метанол мен аммиакты шикізат ретінде пайдалану салыстырмалы түрде кең таралған, ал катализаторды белгілі бір дәрежеде қайта өңдеуге және қайта пайдалануға болады. Процесті өндірістік қажеттіліктерге сәйкес реттеуге болады.

• Кемшіліктері : Катализатор реакция жағдайларына сезімтал, ал температураның, қысымның және шикізат қатынасының шамалы өзгерістері катализатордың белсенділігі мен селективтілігіне әсер етуі мүмкін, осылайша өнімнің шығымы мен сапасына әсер етеді.

9. қорытынды

Натрий цианидін өндіру процестерінің әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері бар. Өндіріс процесін таңдау шикізаттың қолжетімділігі, құны, экологиялық талаптар және өндіріс ауқымы сияқты әртүрлі факторларға байланысты. Технологияның үздіксіз дамуымен натрий цианиді өндірісінің тиімділігі мен экологиялық көрсеткіштерін одан әрі жақсартуға бағытталған жаңа өндірістік процестер болашақта пайда болуы мүмкін. Әртүрлі салаларда натрий цианидіне сұраныс өсуде, өндіріс процестерін оңтайландыру және инновациялар тұрақты дамуды қамтамасыз ете отырып, нарық қажеттіліктерін қанағаттандыруда шешуші рөл атқарады.