Siste produksjonsprosesser for natriumcyanid

1. Innledning

Natriumcyanid ( NaCN ) er en viktig kjemisk forbindelse som er mye brukt i ulike industrier, som gullgruvedrift, galvanisering og kjemisk syntese. Produksjonsprosessene for natriumcyanid har vært i kontinuerlig utvikling for å forbedre effektiviteten, redusere kostnader og forbedre miljøvennligheten. Denne artikkelen vil introdusere flere av de nyeste produksjonsprosessene for natriumcyanid.

2. Ammoniakk-natriummetoden

2.1 Prosessprinsipp

I ammoniakk-natrium-metoden tilsettes først metallisk natrium og petroleumskoks i en viss mengde til en reaktor. Temperaturen økes deretter til 650 °C, og ammoniakkgass tilsettes. Etter hvert som temperaturen økes ytterligere til 800 °C, skjer det en reaksjon over en periode på 7 timer, hvor metallisk natrium omdannes fullstendig til natriumcyanid . Deretter filtreres reaktantene ved en temperatur på 650 °C for å fjerne overflødig petroleumskoks. Det smeltede produktet tømmes deretter ut og støpes til ønsket form for å oppnå natriumcyanidprodukter.

2.2 Fordeler og ulemper

• Fordeler : Denne prosessen har et relativt enkelt reaksjonsprinsipp, og råmaterialene natrium og ammoniakk er relativt vanlige i kjemisk industri.

• Ulemper : Reaksjonsforholdene ved høy temperatur krever et stort energiforbruk. Bruk av metallisk natrium medfører også visse sikkerhetsrisikoer på grunn av den høye reaktiviteten.

3. Cyanidsmeltemetode

3.1 Prosessprinsipp

Cyanidsmelte og blyoksid tilsettes en ekstraksjonstank. Det typiske forholdet mellom cyanidsmelte og blyoksid er (500–700):1. Tilsetning av blyoksid bidrar til avsvovling ved å danne et blysulfidutfelling. Ekstraksjonsvæsken får deretter sette seg, og den resulterende klare væsken inneholder 80–90 g/L NaCN. I en generator reagerer denne væsken med konsentrert svovelsyre for å generere hydrogencyanidgass. Etter kondensering for å fjerne vann, går hydrogencyanidgassen inn i en absorpsjonsreaktor og reagerer med flytende alkali (natriumhydroksidløsning) for å danne natriumcyanid.

3.2 Fordeler og ulemper

• Fordeler : Denne prosessen kan effektivt fjerne svovelforurensninger ved å tilsette blyoksid, noe som er gunstig for å forbedre kvaliteten på sluttproduktet.

• Ulemper : Bruk av blyoksid kan føre til miljøforurensningsproblemer forbundet med bly. I tillegg involverer prosessen flere trinn som ekstraksjon, reaksjon og absorpsjon, noe som øker kompleksiteten i operasjonen.

4. Andrussow-prosessen (Anshig-metoden)

4.1 Prosessprinsipp

Andrussow-prosessen bruker naturgass, ammoniakk og luft som råmaterialer. Først vaskes naturgassen i et vannvasketårn for å fjerne uorganisk svovel og deler av det organiske svovelet. Etter filtrering bør den raffinerte naturgassen ha et svovelinnhold på ≤1 mg/m³, og innholdet av hydrokarboner over C₂ bør være mindre enn 2 %. Flytende ammoniakk fordampes i en fordamper, og luft filtreres gjennom et filter. De tre råmaterialene blandes deretter i en mikser i forholdet ammoniakk:metan:luft = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Den blandede gassen går inn i en oksidasjonsreaktor med en platina-rodiumlegering som katalysator. Ved en temperatur på 1070 - 1120 °C skjer en reaksjon for å generere en blandet gass som inneholder 8.5 % hydrogensyanid.

Gassen avkjøles og går deretter inn i et ammoniakk-absorpsjonstårn, hvor gjenværende ammoniakk absorberes av svovelsyre. Deretter avkjøles den med vann, og hydrogencyanid absorberes av lavtemperaturvann. Restgassen slippes ut etter å ha blitt vasket av et alkali-vasketårn. Hydrogencyanidløsningen som absorberes av vann varmeveksles og går deretter inn i et desorpsjonstårn. På toppen av desorpsjonstårnet oppnås hydrogencyanid med en renhet på 98 %. Dette hydrogencyanidet reagerer deretter med en alkali-løsning for å danne en natriumcyanidløsning, som videre bearbeides gjennom fordampning, krystallisering, tørking og forming for å oppnå det endelige natriumcyanidproduktet.

4.2 Fordeler og ulemper

• Fordeler : I regioner med rike naturgassressurser er råvarekostnadene relativt lave. Prosessen har vært relativt moden i industrielle applikasjoner, og produksjonsskalaen kan være relativt stor.

• Ulemper : I områder som mangler naturgassressurser, påvirket av faktorer som naturgassmangel, politikk og priser, kan produksjonskostnadene svinge betydelig. Høytemperaturreaksjonsforholdene krever utstyr som tåler høye temperaturer og forbruker store mengder energi.

5. Flammeprosess

5.1 Prosessprinsipp

Naturgass, oksygen og ammoniakk brukes som råvarer. Disse tre gassene filtreres separat for å fjerne urenheter og går deretter inn i en mikser etter å ha blitt stabilisert og målt. En del av oksygenet brukes som hovedoksygenet som kommer inn i mikseren, og den andre delen føres direkte inn i dysen for tenning. De tre råmaterialene kombineres i en viss mengde og gjennomgår en forbrenningsreaksjon for å syntetisere hydrogencyanid ved en temperatur på 1500 °C.

Reaksjonsgassen slukkes ved å spraye med vann og avkjøles deretter i en kjøler. Den går deretter inn i et ammoniakk-absorpsjonstårn, hvor den gjenværende ammoniakken i reaksjonsgassen absorberes av 15 %–20 % svovelsyre, og ammoniumsulfat kan gjenvinnes. Reaksjonsgassen som inneholder hydrogencyanid avkjøles med vann og absorberes deretter av lavtemperaturvann for å danne en 1.5 % hydrogencyanidløsning. Denne løsningen destilleres i et destillasjonstårn for å oppnå hydrogencyanid med et innhold på 98 %–99 %. Til slutt absorberes den av en alkalisk løsning, og etter fordampning, krystallisering, tørking og forming oppnås natriumcyanidproduktet.

5.2 Fordeler og ulemper

• Fordeler : Denne prosessen kan oppnå produksjon av hydrogencyanid med relativt høy renhet. Gjenvinning av ammoniumsulfat som et biprodukt kan gi visse økonomiske fordeler.

• Ulemper : Høytemperaturforbrenningsreaksjonen krever en stor mengde energitilførsel. Prosessen involverer også komplekse operasjoner som gassblanding, forbrenning, bråkjøling og absorpsjon, som krever prosesskontroll på høyt nivå.

6. Lett oljepyrolysemetode

6.1 Prosessprinsipp

Lett olje og ammoniakk blandes i en forstøver i en viss mengde og forvarmes til 280 °C. Blandingen går deretter inn i en elektrisk lysbueovn for en pyrolysereaksjon. Petroleumskoks brukes som bærer, og nitrogen brukes som en beskyttende gass for å forhindre oksidasjon i et lukket miljø. Ved en temperatur på 1450 °C skjer en reaksjon for å generere hydrogencyanidgass. Gassen støvfjernes deretter, avkjøles og videre bearbeides gjennom trinn som ammoniakkfjerning, vannvask, absorpsjon og destillasjon for å oppnå ren hydrogencyanid. Til slutt reagerer hydrogencyanid med en alkalisk løsning (natriumhydroksid) for å danne natriumcyanid.

6.2 Fordeler og ulemper

• Fordeler : Prosessteknologien er relativt moden. Den kan bruke lettolje, et relativt vanlig råmateriale i petrokjemisk industri.

• Ulemper : Det er vanskeligheter med avsvovling og fjerning av urenheter fra hydrogencyanid. Produktet har høyt energiforbruk, og behandlingen av "tre avfallstyper" (avgass, avløpsvann og avfallsrester) er vanskelig. Produksjonskostnadene er relativt høye.

7. Metode for biprodukt av akrylnitril

7.1 Prosessprinsipp

I prosessen med å produsere akrylnitril ved ammoksidasjon av propylen produseres hydrogencyanidgass som et biprodukt (mengden tilsvarer 4–10 % av akrylnitrilproduksjonen). Gassen som inneholder hydrogencyanid absorberes av en alkalisk løsning. Etter fordampning, konsentrering, separasjon og tørking oppnås natriumcyanidproduktet.

7.2 Fordeler og ulemper

• Fordeler : Dette er en prosess for utnyttelse av biprodukter, som kan utnytte ressursene fullt ut og redusere produksjonskostnadene til en viss grad.

• Ulemper : Produksjonen av natriumcyanid er begrenset av produksjonsskalaen til akrylnitril. Kvaliteten på biproduktet hydrogencyanid kan påvirkes av hovedproduksjonsprosessen for akrylnitril, som krever streng kontroll og rensing.

8. Metanolamoksidasjonsmetode

8.1 Prosessprinsipp

Luft passerer gjennom et filter og en forvarmer og går deretter inn i en reaksjonsovn. Flytende ammoniakk fordampes og metanol fordampes. De går inn i en blandeforvarmer og reagerer deretter med luft i reaksjonsovnen. Under påvirkning av en katalysator som hovedsakelig består av Fe-Mo-oksid, genererer reaksjonen hydrogencyanid. Hydrogencyanidgassen går inn i et de-ammoniakktårn for å fjerne ammoniakk og deretter oppnå hydrogencyanid. Til slutt absorberes den av en alkalisk løsning for å fremstille natriumcyanid.

8.2 Fordeler og ulemper

• Fordeler : Bruk av metanol og ammoniakk som råmaterialer er relativt vanlig, og katalysatoren kan resirkuleres og gjenbrukes til en viss grad. Prosessen kan justeres i henhold til produksjonsbehovene.

• Ulemper : Katalysatoren er følsom for reaksjonsbetingelser, og små endringer i temperatur, trykk og råstoffforhold kan påvirke katalysatorens aktivitet og selektivitet, og dermed påvirke produktets utbytte og kvalitet.

9. konklusjon

Produksjonsprosessene for natriumcyanid har hver sine egne egenskaper. Valg av produksjonsprosess avhenger av ulike faktorer som tilgjengelighet av råvarer, kostnader, miljøkrav og produksjonsskala. Med den kontinuerlige teknologiutviklingen kan nye produksjonsprosesser dukke opp i fremtiden, med sikte på å forbedre effektiviteten og miljøytelsen til natriumcyanidproduksjonen ytterligere. Etter hvert som etterspørselen etter natriumcyanid i ulike bransjer fortsetter å vokse, vil optimalisering og innovasjon av produksjonsprosesser spille en avgjørende rolle i å møte markedets behov samtidig som man sikrer bærekraftig utvikling.