Cele mai recente procese de producție a cianurii de sodiu

1. Introducere

Cianura de sodiu (NaCN) este un compus chimic crucial, utilizat pe scară largă în diverse industrii, cum ar fi extracția aurului, galvanizarea și sinteza chimică. Procesele de producție a cianurii de sodiu au evoluat continuu pentru a îmbunătăți eficiența, a reduce costurile și a spori respectul pentru mediu. Acest articol va prezenta câteva dintre cele mai recente procese de producție a cianurii de sodiu.

2. Metoda amoniac - sodiu

2.1 Principiul procesului

În metoda amoniac-sodiu, sodiul metalic și cocsul de petrol sunt mai întâi adăugate într-un reactor într-o anumită proporție. Temperatura este apoi ridicată la 650 °C și se introduce amoniac gazos. Pe măsură ce temperatura este crescută în continuare la 800 °C, are loc o reacție pe o perioadă de 7 ore, timp în care sodiul metalic este complet transformat în cianură de sodiu . După aceea, reactanții sunt filtrați la o temperatură de 650 °C pentru a îndepărta excesul de cocs de petrol. Produsul topit este apoi descărcat și turnat în forma dorită pentru a obține produse de cianură de sodiu.

2.2 Avantaje și dezavantaje

• Avantaje : Acest proces are un principiu de reacție relativ simplu, iar materiile prime sodiu și amoniac sunt relativ comune în industria chimică.

• Dezavantaje : Condițiile de reacție la temperatură ridicată necesită un consum mare de energie. De asemenea, utilizarea sodiului metalic prezintă anumite riscuri de siguranță datorită reactivității sale ridicate.

3. Metoda de topire cu cianură

3.1 Principiul procesului

Topitura de cianură și oxidul de plumb sunt adăugate într-un rezervor de extracție. Raportul tipic dintre topitura de cianură și oxidul de plumb este (500 - 700): 1. Adăugarea oxidului de plumb ajută la desulfurare prin formarea unui precipitat de sulfură de plumb. Lichidul de extracție este apoi lăsat să se depună, iar lichidul limpede rezultat conține 80 - 90 g/l de NaCN. Într-un generator, acest lichid reacționează cu acid sulfuric concentrat pentru a genera cianură de hidrogen gazoasă. După condensare pentru îndepărtarea apei, cianura de hidrogen gazoasă intră într-un reactor de absorbție și reacționează cu alcali lichid (soluție de hidroxid de sodiu) pentru a forma cianură de sodiu.

3.2 Avantaje și dezavantaje

• Avantaje : Acest proces poate îndepărta eficient impuritățile de sulf prin adăugarea de oxid de plumb, ceea ce este benefic pentru îmbunătățirea calității produsului final.

• Dezavantaje : Utilizarea oxidului de plumb poate duce la probleme de poluare a mediului asociate cu plumbul. În plus, procesul implică mai multe etape, cum ar fi extracția, reacția și absorbția, ceea ce crește complexitatea operațiunii.

4. Procesul Andrussow (Metoda Anshig)

4.1 Principiul procesului

Procesul Andrussow utilizează gaze naturale, amoniac și aer ca materii prime. Mai întâi, gazele naturale sunt spălate într-un turn de spălare cu apă pentru a îndepărta sulful anorganic și o parte din sulful organic. După filtrare, gazele naturale rafinate trebuie să aibă un conținut de sulf ≤1 mg/m³, iar conținutul de hidrocarburi peste C₂ trebuie să fie mai mic de 2%. Amoniacul lichid este vaporizat într-un vaporizator, iar aerul este filtrat printr-un filtru. Cele trei materii prime sunt apoi amestecate într-un mixer la un raport de amoniac:metan:aer = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Gazul amestecat intră într-un reactor de oxidare cu un aliaj de platină - rodiu drept catalizator. La o temperatură de 1070 - 1120 °C, are loc o reacție pentru a genera un gaz amestecat care conține 8.5% cianură de hidrogen.

Gazul este răcit și apoi intră într-un turn de absorbție a amoniacului, unde amoniacul rezidual este absorbit de acid sulfuric. După aceea, este răcit cu apă, iar cianura de hidrogen este absorbită de apă la temperatură scăzută. Gazul rezidual este evacuat după ce este spălat de un turn de spălare alcalină. Soluția de cianură de hidrogen absorbită de apă este supusă unui schimb termic și apoi intră într-un turn de desorbție. În partea superioară a turnului de desorbție, se obține cianură de hidrogen cu o puritate de 98%. Această cianură de hidrogen reacționează apoi cu o soluție alcalină pentru a forma o soluție de cianură de sodiu, care este procesată ulterior prin evaporare, cristalizare, uscare și modelare pentru a obține produsul final de cianură de sodiu.

4.2 Avantaje și dezavantaje

• Avantaje : În regiunile cu resurse bogate de gaze naturale, costul materiilor prime este relativ scăzut. Procesul este relativ matur în aplicații industriale, iar scara producției poate fi relativ mare.

• Dezavantaje : În zonele cu lipsă de resurse de gaze naturale, afectate de factori precum deficitul de gaze naturale, politici și prețuri, costul de producție poate fluctua semnificativ. Condițiile de reacție la temperatură ridicată necesită echipamente rezistente la temperaturi ridicate și consumă o cantitate mare de energie.

5. Procesul cu flacără

5.1 Principiul procesului

Gazul natural, oxigenul și amoniacul sunt utilizate ca materii prime. Aceste trei gaze sunt filtrate separat pentru a îndepărta impuritățile și apoi, după stabilizare și dozare, intră într-un mixer. O parte din oxigen este utilizată ca oxigen principal pentru a intra în mixer, iar cealaltă parte este introdusă direct în duză pentru aprindere. Cele trei materii prime sunt combinate într-o anumită proporție și trec printr-o reacție de ardere pentru a sintetiza cianură de hidrogen la o temperatură de 1500 °C.

Gazul de reacție este stins prin pulverizare de apă și apoi răcit într-un răcitor. Apoi intră într-un turn de absorbție a amoniacului, unde amoniacul rezidual din gazul de reacție este absorbit de acid sulfuric 15% - 20%, putând fi recuperat sulfatul de amoniu. Gazul de reacție care conține cianură de hidrogen este răcit cu apă și apoi absorbit de apă la temperatură joasă pentru a forma o soluție de cianură de hidrogen 1.5%. Această soluție este distilată într-un turn de distilare pentru a obține cianură de hidrogen cu un conținut de 98% - 99%. În final, este absorbită de o soluție alcalină, iar după evaporare, cristalizare, uscare și modelare, se obține produsul de cianură de sodiu.

5.2 Avantaje și dezavantaje

• Avantaje : Acest proces poate realiza producția de cianură de hidrogen de puritate relativ ridicată. Recuperarea sulfatului de amoniu ca produs secundar poate aduce anumite beneficii economice.

• Dezavantaje : Reacția de ardere la temperatură înaltă necesită un consum mare de energie. Procesul implică, de asemenea, operațiuni complexe, cum ar fi amestecarea gazelor, arderea, stingerea și absorbția, care necesită un control al procesului la nivel înalt.

6. Metoda de piroliză a uleiului ușor

6.1 Principiul procesului

Uleiul ușor și amoniacul sunt amestecate într-un atomizor într-o anumită proporție și preîncălzite la 280 °C. Amestecul intră apoi într-un cuptor cu arc electric pentru o reacție de piroliză. Cocsul de petrol este utilizat ca purtător, iar azotul este utilizat ca gaz protector pentru a preveni oxidarea într-un mediu închis. La o temperatură de 1450 °C, are loc o reacție pentru a genera cianură de hidrogen gazoasă. Gazul este apoi îndepărtat din praf, răcit și procesat ulterior prin etape precum îndepărtarea amoniacului, spălarea cu apă, absorbția și distilarea pentru a obține cianură de hidrogen pură. În final, cianura de hidrogen reacționează cu o soluție alcalină (hidroxid de sodiu) pentru a forma cianură de sodiu.

6.2 Avantaje și dezavantaje

• Avantaje : Tehnologia de proces este relativ matură. Poate utiliza petrol ușor, o materie primă relativ comună în industria petrochimică.

• Dezavantaje : Există dificultăți în desulfurarea și îndepărtarea impurităților din cianură de hidrogen. Produsul are un consum ridicat de energie, iar tratarea celor „trei deșeuri” (gaz rezidual, apă uzată și reziduuri reziduale) este dificilă. Costul de producție este relativ ridicat.

7. Metoda de obținere a subproduselor de acrilonitril

7.1 Principiul procesului

În procesul de producere a acrilonitrilului prin amoxidarea propilenei, se produce ca produs secundar cianură de hidrogen gazoasă (cantitatea este echivalentă cu 4% - 10% din producția de acrilonitril). Gazul care conține cianură de hidrogen este absorbit de o soluție alcalină. După evaporare, concentrare, separare și uscare, se obține produsul cianură de sodiu.

7.2 Avantaje și dezavantaje

• Avantaje : Acesta este un proces de utilizare a produselor secundare, care poate utiliza din plin resursele și poate reduce costurile de producție într-o anumită măsură.

• Dezavantaje : Producția de cianură de sodiu este limitată de scara de producție a acrilonitrilului. Calitatea cianurii de hidrogen obținute ca produs secundar poate fi afectată de procesul principal de producție a acrilonitrilului, care necesită un control și o purificare stricte.

8. Metoda de amoxidare a metanolului

8.1 Principiul procesului

Aerul trece printr-un filtru și un preîncălzitor, apoi intră într-un cuptor de reacție. Amoniacul lichid este vaporizat, iar metanolul este evaporat. Aerul intră într-un preîncălzitor de amestecare și apoi reacționează cu aerul din cuptorul de reacție. Sub acțiunea unui catalizator compus în principal din oxid de Fe-Mo, reacția generează cianură de hidrogen. Gazul de cianură de hidrogen intră într-un turn de dezamoniac pentru a elimina amoniacul și apoi se obține cianură de hidrogen. În final, este absorbit de o soluție alcalină pentru a prepara cianură de sodiu.

8.2 Avantaje și dezavantaje

• Avantaje : Utilizarea metanolului și amoniacului ca materii prime este relativ comună, iar catalizatorul poate fi reciclat și reutilizat într-o anumită măsură. Procesul poate fi ajustat în funcție de nevoile de producție.

• Dezavantaje : Catalizatorul este sensibil la condițiile de reacție, iar mici modificări ale temperaturii, presiunii și raportului materie primă pot afecta activitatea și selectivitatea catalizatorului, afectând astfel randamentul și calitatea produsului.

9. Concluzie

Procesele de producție a cianurii de sodiu au fiecare propriile caracteristici. Alegerea procesului de producție depinde de diverși factori, cum ar fi disponibilitatea materiei prime, costul, cerințele de mediu și scara de producție. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei, în viitor pot apărea noi procese de producție, care vizează îmbunătățirea eficienței și a performanței de mediu a producției de cianură de sodiu. Pe măsură ce cererea de cianură de sodiu în diferite industrii continuă să crească, optimizarea și inovarea proceselor de producție vor juca un rol crucial în satisfacerea nevoilor pieței, asigurând în același timp dezvoltarea durabilă.