Цианит натрийн үйлдвэрлэлийн үйл явц, технологийн дэвшил

Натрийн цианид (NaCN) нь алтны уурхайн олборлолт, цахилгаан бүрэх, эмийн зуучлалын нийлэгжилт зэрэг салбарт өргөн хэрэглэгддэг химийн чухал үндсэн түүхий эд юм. Түүний үйлдвэрлэлийн үйл явц зуу гаруй жилийн технологийн давталтуудыг туулсан бөгөөд одоогийн байдлаар синтезийн арга давамгайлсан аж үйлдвэрийн систем бүрэлдэн бий болсон. Энэ нийтлэл нь үйлдвэрлэлийн үндсэн үйл явцыг системтэйгээр ангилах болно Натрийн цианид болон тэдгээрийн технологийн дэвшлийн талаар ярилцаж, цаашдын хөгжлийн чиг хандлагыг хэлэлцэнэ.

I. Цианидын натрийн үйлдвэрлэлийн үйл явцын хувьсал

1. Эрт үеийн үйл явц (19-р зууны сүүл - 20-р зууны дунд үе)

Эхний өдрүүдэд үйлдвэрлэлийн натрийн цианид байгалийн баялгийн олборлолтод голлон түшиглэсэн. Жишээлбэл, 1887 онд зохион бүтээсэн "алт олборлох цианиджуулалтын процесс" олборлосон цианидууд цианид агуулсан ургамлыг (гашуун бүйлс гэх мэт) боловсруулах замаар. Гэсэн хэдий ч энэ арга нь үр ашиггүй, зардал ихтэй, үйлдвэржилтийн хэрэгцээг хангахад хэцүү байсан. 20-р зууны эхээр Германы химич Фридрих Калбаум цианидын хайлуулах аргыг боловсруулж, Натрийн цианид кальцийн цианидыг натрийн карбонаттай урвалд оруулах замаар . Түүхий эдийн өртөг бага, үйл явц нь энгийн байсан тул энэ процесс нь эхний өдрүүдэд гол технологи болсон.

2. Синтезийн аргын өсөлт (20-р зууны дунд үеэс өнөөг хүртэл)

Нефть химийн аж үйлдвэр хөгжихийн хэрээр синтезийн арга нь уламжлалт процессыг аажмаар сольсон. Одоогийн байдлаар дэлхийн хэмжээнд натрийн цианидын 90 гаруй хувийг дараах гурван синтезийн процессыг ашиглан үйлдвэрлэж байна.

• Андрусовын үйл явц

Метан, аммиак, хүчилтөрөгчийг түүхий эд болгон ашигласнаар цагаан алт-родийн хайлш катализаторын нөлөөн дор исэлдэлтийн урвал явагдана.

Үүсгэсэн устөрөгчийн цианид (HCN) хийг натрийн гидроксид шингээж, натрийн цианидын уусмалыг гаргаж авдаг. Энэ процесс нь хямд үнэтэй түүхий эд, хурдан урвалын хурдтай давуу талтай боловч өндөр температур (1000 - 1200 ° C), үнэт металлын катализаторыг ашиглах нь өндөр өртөгтэй байдаг.

• Хөнгөн тосны пиролизийн арга

Түүхий эд болгон хөнгөн тосыг (нафта гэх мэт) ашиглан өндөр температурт (1400 - 1500 ° C) пиролизоор HCN үүсгэдэг бөгөөд дараагийн боловсруулалт нь Андрусовын процесстой төстэй юм. Энэ процесс нь их хэмжээний үйлдвэрлэлд тохиромжтой боловч эрчим хүчний маш өндөр зарцуулалттай бөгөөд дайвар бүтээгдэхүүн болох их хэмжээний нүүрстөрөгчийн хар ялгаруулдаг.

• Метанол аммиакийг исэлдүүлэх арга

Метанол, аммиак, агаарыг түүхий эд болгон ашиглан катализаторын нөлөөн дор HCN үүсдэг (V₂O₅-MoO₃ гэх мэт):

Энэ процесс нь түүхий эдийн зардал багатай, урвалын зөөлөн нөхцөлтэй (400 - 500 ° C) бөгөөд аажмаар шинээр баригдсан үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг илүүд үздэг болсон.

II. Технологийн дэвшил, инновацийн чиглэл

1. Ногоон үйл явцыг хөгжүүлэх

Уламжлалт үйл явц нь эрчим хүчний өндөр хэрэглээ, бохирдол ихтэй байдаг. Сүүлийн жилүүдэд судлаачид дараах ногоон технологийг судалж байна.

• Биосинтезийн арга

Бичил биетүүдийг (жишээ нь, Pseudomonas) ашиглан нитрилийн нэгдлүүдийн гидролизийг хурдасгах Цианид, гэхдээ лабораторийн шатандаа байна.

• Цахилгаан химийн синтез

Нөөцийг дахин боловсруулахад хүрэхийн тулд цианид агуулсан бохир усыг электролизлэх замаар натрийн цианидыг дахин боловсруулах боловч одоогийн үр ашиг, зардлыг цаашид оновчтой болгох шаардлагатай.

2. Ухаалаг удирдлага, аюулгүй байдлын технологи

Натрийн цианидын үйлдвэрлэл нь маш хортой бодис агуулдаг бөгөөд аюулгүй байдлын хяналт нь маш чухал юм. Орчин үеийн үйлдвэрүүд ерөнхийдөө бүх үйл явцыг бүрэн автоматжуулсан хяналт тавихын тулд Түгээмэл хяналтын системийг (DCS) ашигладаг бөгөөд HCN-ийн концентрацийг бодит цаг хугацаанд хянахын тулд онлайн спектрийн шинжилгээний технологийг нэвтрүүлж, гоожих эрсдэлийг бууруулдаг.

3. Тойрог эдийн засгийн загвар

Хамтарсан үйлдвэрлэлийн технологиор дамжуулан нөөцийн ашиглалтыг сайжруулах. Жишээлбэл, Андрусовын процесст үүссэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг мочевин үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно, нүүрстөрөгчийн харыг Хөнгөн тосны пиролизийн арга "нөөц - бүтээгдэхүүн - хаягдал - дахин боловсруулсан нөөц" гэсэн хаалттай үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээг бүрдүүлдэг резинээр бэхжүүлэгч бодис болгон ашиглаж болно.

III. Бэрхшээл ба ирээдүйн чиг хандлага

1. Түүхий эдийн зардлын хэлбэлзэл

Андрусовын процесс ба метанолын арга нь байгалийн хий (метан) болон нүүрс (метанолын түүхий эд) дээр тулгуурладаг. Олон улсын эрчим хүчний үнийн хэлбэлзэл нь үйлдвэрлэлийн зардалд шууд нөлөөлдөг. Олдворгүй түүхий эдийн замыг (биомасаас метанол руу шилжүүлэх гэх мэт) хөгжүүлэх нь ирээдүйн судалгааны сэдэв юм.

2. Байгаль орчныг хамгаалах дарамтыг нэмэгдүүлэх

Дэлхий нийтийн байгаль орчныг хамгаалах дүрэм журмыг чангатгаснаар натрийн цианидын үйлдвэрлэлд азотын исэл (NOx) болон цианид агуулсан бохир усны ялгаралтыг цаашид бууруулах шаардлагатай байна. Мембран салгах технологи, катализаторын исэлдэлтийн денитрификаци болон бусад процессуудыг зарим үйлдвэрт туршсан.

3. Дээд зэрэглэлийн хэрэглээг өргөжүүлэх

Лити-ион батерейны катодын материалын прекурсоруудын нийлэгжилтэнд өндөр цэвэршилттэй натрийн цианидын (цэвэршил ≥ 99.9%) эрэлт хэрэгцээ хурдацтай нэмэгдэж байгаа нь үйлдвэрлэлийн процессыг боловсронгуй болгох, өндөр цэвэршилттэй болгоход түлхэц өгч байна.

Дүгнэлт

Натрийн цианидын үйлдвэрлэлийн үйл явц нь "аюулгүй байдал, үр ашиг, ногоон байдал" гэсэн гурван үндсэн зорилгын хүрээнд үргэлж хөгжиж ирсэн. Цаашид эрчим хүч, байгаль орчныг хамгаалах шинэ технологийн дэвшил, дижитал үйлдвэрлэлийг гүнзгий нэгтгэснээр натрийн цианидын үйлдвэрлэл эрчим хүчний хэрэглээ багатай, бохирдол багатай, нэмүү өртөг өндөр байх чиглэлд үргэлжлүүлэн ажиллах болно.