Natriumcyanid: Et uunnværlig materiale fra industriell syntese til finkjemikalier

Introduksjon

natrium cyanid, med den kjemiske formelen NaCN, er et hvitt krystallinsk pulver. Det er svært løselig i vann og har en svak lukt av bitter mandel. Som et viktig basisk kjemisk råmateriale, Natriumcyanid spiller en uerstattelig rolle innen ulike industrifelt, spesielt innen industriell syntese og Finkjemikalier.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Natriumcyanid er et kubisk krystallsystem. Det er svært løselig i vann og hydrolyseres lett for å produsere hydrogencyanid, og den vandige løsningen viser sterk alkalitet. Smeltepunktet er 563.7 °C og kokepunktet er 1496 °C. Den har en tetthet på 1.595 g/cm³. Natriumcyanid er ekstremt giftig, og selv en liten mengde kontakt gjennom hudsår, innånding eller svelging kan føre til død. Denne høye toksisiteten skyldes hovedsakelig cyanidionet (CN⁻) i det, som kan kombineres med jernioner i blodceller, noe som fører til at blodcellene mister sin oksygenbærende funksjon, og til slutt fører til rask død av organismen på grunn av hypoksi.

Industrielle syntesemetoder

1. Andrussow-prosessenDenne metoden bruker naturgass, ammoniakk og luft som råmaterialer, med en platina-rodiumlegering som katalysator. Reaksjonen skjer ved høye temperaturer. Naturgass (hovedsakelig metan) reagerer med ammoniakk og oksygen i nærvær av en katalysator for å produsere hydrogensyanid, og deretter reagerer hydrogensyanid med natriumhydroksidløsning for å oppnå NatriumcyanidDen totale reaksjonen kan enkelt uttrykkes som: CH₄ + NH₃ + 1.5O₂ → HCN + 3H₂O, HCN + NaOH → NaCN + H₂O. Denne metoden har relativt høy produksjonseffektivitet og er egnet for storskala industriell produksjon. Den krever imidlertid høye reaksjonsbetingelser og streng kontroll av råstoffforhold og reaksjonsparametere.

2. Pyrolysemetode for lett oljeFlytende ammoniakk fordampes og blandes deretter med lett olje i en mikser og forvarmes. Den forvarmede blandede gassen går inn i krakkingsovnen, hvor en krakkingsreaksjon skjer ved høy temperatur (ca. 1450 °C). Petroleumskoks brukes som bærer, og nitrogen brukes som en beskyttende gass for å forhindre oksidasjon. Krakkingsgassen inneholder hydrogencyanid. Etter prosesser som ammoniakkfjerning, vannabsorpsjon, rektifisering og kondensasjon oppnås hydrogencyanid, som deretter reagerer med natriumhydroksidløsning for å få flytende natriumcyanidFlytende natriumcyanid kan konsentreres ytterligere og krystalliseres for å oppnå fast natriumcyanid. Selv om denne prosessen har moden teknologi, har den også problemer som vanskelig avsvovling og fjerning av urenheter fra hydrogencyanid, høyt energiforbruk for produktet, store vanskeligheter med behandling av "tre avfallsstoffer" og relativt høye produksjonskostnader.

3. Akrylnitril biprodukt metodeI prosessen med å produsere akrylnitril ved ammoksidasjon av propylen produseres hydrogencyanidgass som et biprodukt (mengden tilsvarer 4–10 % av akrylnitrilproduksjonen). Gassen fra reaktoren inneholder overskudd av ammoniakk. Etter fjerning av ammoniakk med fortynnet svovelsyre, går reaksjonsgassen inn i et vannabsorpsjonskjøletårn for å absorbere akrylnitril, hydrogencyanid, acetonitril og akrolein, etc. Absorpsjonsvæsken gjennomgår ytterligere separasjons- og renseprosesser som separasjon og rektifisering for å oppnå akrylnitrilprodukter med høy renhet og biproduktet hydrogencyanid. Biproduktet hydrogencyanid absorberes deretter av en alkalisk løsning for å produsere natriumcyanid. Produktene som oppnås ved denne metoden har færre urenheter og et lavt svovelinnhold. Dette er imidlertid begrenset av akrylnitrilproduksjonskapasiteten. For tiden har akrylnitrilproduksjonen i Kina nærmet seg metning, og det er vanskelig å øke produksjonen betydelig.

Bruksområder i finkjemikalier

1. Farmasøytisk industriNatriumcyanid er mye brukt i syntesen av farmasøytiske mellomprodukter. For eksempel er natriumcyanid et essensielt råmateriale i syntesen av noen vanlige legemidler som penicillin, ibuprofen, vitamin B6, folsyre, guanin, acyklovir, barbiturater, norfloksacin, koffein og berberin. Det deltar i viktige reaksjoner i synteseruten, bidrar til å konstruere legemidlets molekylære struktur og spiller en avgjørende rolle i hele legemiddelsynteseprosessen.

2. PlantevernindustriDet er også et viktig råmateriale i produksjonen av plantevernmidler. Vanlige plantevernmidler som glyfosat, parakvat, cyanazin, fentoat og isoprotiolan krever alle bruk av natriumcyanid i produksjonsprosessene. Natriumcyanid er involvert i syntesen av plantevernmiddelaktive ingredienser, noe som gir plantevernmidler spesifikke kjemiske strukturer og plantevernmiddelegenskaper, noe som er av stor betydning for å sikre landbruksproduksjon og forebygge og kontrollere landbruksskadegjørere.

3. Farge- og pigmentindustrienI fargestoffindustrien brukes natriumcyanid til å produsere viktige mellomprodukter som cyanurklorid. Cyanurklorid er et viktig mellomprodukt for reaktive fargestoffer og er også et råmateriale for produksjon av optiske hvitemidler. Det deltar i syntesen av fargestoffer, gir fargestoffer utmerkede fargeegenskaper og fargefasthet, og fremmer utviklingen av fargestoffindustrien.

4. Syntese av spesielle organiske forbindelserNatriumcyanid kan brukes til å syntetisere en rekke spesielle organiske forbindelser, som cyanobenzyl og dets derivater, iminodiacetonitril, iminodieddiksyre (ester), chelateringsprodukter (EDTA, DTPA, NTA) og deres metallsaltprodukter, glysin, hydroksyacetonitril (syre), etc. Disse organiske forbindelsene har brede anvendelser innen felt som kjemisk analyse, vannbehandling og organisk syntese. For eksempel kan chelateringsmidler brukes til å binde metallioner, og spiller en viktig rolle i vannmyknings- og metallionseparasjonsprosesser.

Sikkerhets- og miljøhensyn

På grunn av den høye giftigheten må det tas strenge sikkerhetstiltak ved produksjon, transport, lagring og bruk av natriumcyanid. I produksjonsprosessen må operatører bruke passende personlig verneutstyr, inkludert gasstette drakter, åndedrettsvern og vernehansker, for å forhindre kontakt med natriumcyanid. Produksjonsanlegg bør være utstyrt med avanserte ventilasjons- og avtrekkssystemer for å sikre at luften på arbeidsplassen oppfyller sikkerhetsstandarder. Under transport må natriumcyanid pakkes i samsvar med relevante forskrifter, vanligvis i forseglede stålfat, og transporteres med spesialiserte kjøretøy for transport av farlige kjemikalier. Transportruter bør planlegges nøye for å unngå tettbygde områder og vannkilder. Ved lagring bør det lagres i et dedikert lager med god ventilasjon, borte fra varmekilder, tennkilder og inkompatible stoffer som syrer og oksidanter. Lageret bør være utstyrt med lekkasjesikre og tyverisikre fasiliteter, og implementere et "dobbeltlås"-styringssystem.

Når det gjelder miljøvern, må de «tre avfallstypene» som genereres i produksjonen av natriumcyanid, behandles på riktig måte. Avløpsvann som inneholder cyanid bør behandles ved kjemisk oksidasjon eller andre passende metoder for å dekomponere cyanidioner til giftfrie stoffer før det slippes ut. Avgass som inneholder hydrogencyanid bør renses gjennom absorpsjon eller forbrenning for å redusere dens påvirkning på atmosfæren. Fast avfall som inneholder cyanid bør deponeres på en sikker måte eller behandles av spesialiserte behandlingsanlegg for farlig avfall for å forhindre forurensning av jord og grunnvann.

Konklusjon

Natriumcyanid er, til tross for sin høye giftighet, et uunnværlig materiale i moderne industri. Fra industriell syntese til finkjemikalier har det gitt viktige bidrag på ulike felt. Med den kontinuerlige teknologiutviklingen utforskes på den ene siden mer effektive og miljøvennlige produksjonsmetoder for natriumcyanid; på den andre siden, i applikasjonsprosessen, gjøres det en innsats for å forbedre utnyttelsesgraden av natriumcyanid og redusere dens negative innvirkning på menneskers helse og miljøet. I fremtiden vil natriumcyanid fortsette å spille en viktig rolle i utviklingen av den industrielle økonomien, samtidig som det bedre balanseres mellom sikkerhet, miljøvern og produksjonsbehov.