Процес на производство и технолошки напредок на натриум цијанид

Натриум цијанид (NaCN) е важна основна хемиска суровина, која е широко користена во области како што се екстракција на злато, галванизација и синтеза на фармацевтски меѓупроизводи. Неговиот производствен процес поминал низ повеќе од сто години технолошки итерации, а во моментов е формиран индустриски систем доминиран од методот на синтеза. Оваа статија систематски ќе ги сортира главните производствени процеси на натриум цијанид и нивниот технолошки напредок, и ќе ги разгледа идните насоки на развој.

I. Еволуција на процесите на производство на натриум цијанид

1. Рани процеси (крајот на 19 век - средината на 20 век)

Во раните денови, производството на натриум цијанид главно се потпирало на екстракција од природни ресурси. На пример, „процесот на цијанидација за екстракција на злато“ измислен во 1887 година, екстрахирал цијаниди со преработка на растенија што содржат цијанид (како што се горчливите бадеми). Сепак, овој метод бил неефикасен, скап и тешко ги задоволувал потребите на индустријализацијата. На почетокот на 20 век, германскиот хемичар Фридрих Калбаум го развил методот на топење на цијанид, кој го подготвувал натриум цијанид со реакција на калциум цијанид со натриум карбонат. Поради ниската цена на суровините и едноставноста на процесот, овој процес станал главна технологија во раните денови.

2. Подемот на методот на синтеза (средината на 20 век до денес)

Со развојот на петрохемиската индустрија, методот на синтеза постепено ги замени традиционалните процеси. Во моментов, повеќе од 90% од натриум цијанид на глобално ниво се произведува со користење на следниве три синтезански процеси:

• Андрусов процес

Со користење на метан, амонијак и кислород како суровини, се јавува реакција на оксидација под дејство на катализатор од легура на платина-родиум:

Создадениот гас водород цијанид (HCN) се апсорбира од натриум хидроксид за да се добие раствор на натриум цијанид. Овој процес ги има предностите на евтините суровини и брзите стапки на реакција, но високата температура (1000 - 1200°C) и употребата на катализатори на благородни метали резултираат со високи трошоци.

• Метод на пиролиза на лесно масло

Користејќи лесно масло (како нафтата) како суровина, HCN се генерира преку пиролиза на висока температура (1400 - 1500°C), а последователниот третман е сличен на оној на процесот Андрусов. Овој процес е погоден за производство во големи размери, но има исклучително висока потрошувачка на енергија и произведува голема количина саѓи како нуспроизвод.

• Метод на оксидација на метанол амонијак

Користејќи метанол, амонијак и воздух како суровини, HCN се создава под дејство на катализатор (како V2O5-MoO3):

Овој процес има ниски трошоци за суровини и благи услови за реакција (400 - 500°C) и постепено станува префериран избор за новоизградените производствени капацитети.

II. Насоки за технолошки напредок и иновации

1. Развој на зелени процеси

Традиционалните процеси имаат проблеми со висока потрошувачка на енергија и големо загадување. Во последниве години, истражувачите ги истражуваа следните зелени технологии:

• Метод на биосинтеза

Користење на микроорганизми (како што е Pseudomonas) за катализирање на хидролизата на нитрилните соединенија за генерирање на цијаниди , но сè уште е во лабораториска фаза.

• Електрохемиска синтеза

Рециклирање на натриум цијанид со електролиза на отпадна вода што содржи цијанид за да се постигне рециклирање на ресурсите, но сегашната ефикасност и цена треба дополнително да се оптимизираат.

2. Интелигентни технологии за контрола и безбедност

Производството на натриум цијанид вклучува високо токсични материи, а контролата на безбедноста е од витално значење. Современите фабрики генерално користат Дистрибуиран контролен систем (DCS) за да постигнат целосно автоматизирано следење на целиот процес и воведуваат технологија за онлајн спектрална анализа за следење на концентрацијата на HCN во реално време, намалувајќи го ризикот од истекување.

3. Модел на кружна економија

Подобрување на искористувањето на ресурсите преку технологии за копродукција. На пример, јаглерод диоксидот произведен во процесот Андрусов може да се користи за производство на уреа, а јаглеродната црна боја произведена во методот на пиролиза на лесно масло може да се користи како средство за зајакнување на гума, формирајќи затворен индустриски синџир на „ресурси - производи - отпад - рециклирани ресурси“.

III. Предизвици и идни трендови

1. Флуктуации во трошоците за суровини

Андрусовиот процес и методот на метанол се потпираат на природен гас (метан) и јаглен (како суровина за метанол). Флуктуациите на меѓународните цени на енергијата директно влијаат на трошоците за производство. Развивањето на патишта без фосилни суровини (како биомаса до метанол) е жешка тема за истражување во иднина.

2. Зголемен притисок за заштита на животната средина

Со заострувањето на глобалните регулативи за заштита на животната средина, производството на натриум цијанид треба дополнително да ги намали емисиите на азотни оксиди (NOx) и отпадни води што содржат цијанид. Технологијата за сепарација на мембраните, денитрификацијата со каталитичка оксидација и други процеси се пилотирани во некои фабрики.

3. Проширување на апликации од високата класа

Побарувачката за натриум цијанид со висока чистота (чистота ≥ 99.9%) во синтезата на прекурсори на катоден материјал за литиум-јонски батерии рапидно расте, промовирајќи ја надградбата на производниот процес кон префинетост и висока чистота.

Заклучок

Развојот на процесите на производство на натриум цијанид отсекогаш еволуирал околу трите главни цели „безбедност, ефикасност и зеленило“. Во иднина, со напредокот во новите технологии за енергија и заштита на животната средина, како и со длабоката интеграција на дигиталното производство, индустријата на натриум цијанид ќе продолжи да се оптимизира во насока на помала потрошувачка на енергија, помало загадување и поголема додадена вредност.