Najnovšie výrobné procesy kyanidu sodného

1. Úvod

Sodík kyanid (NaCN) je kľúčová chemická zlúčenina široko používaná v rôznych odvetviach, ako je ťažba zlata, galvanické pokovovanie a chemická syntéza. Výrobné procesy of Kyanid sodný sa neustále vyvíjajú s cieľom zlepšiť efektivitu, znížiť náklady a zvýšiť šetrnosť k životnému prostrediu. Tento článok predstaví niekoľko najnovších výrobných procesov Kyanid sodný.

2. Metóda s amoniakom a sodíkom

2.1 Princíp procesu

Pri amoniakovo-sodíkovej metóde sa do reaktora najprv pridá kovový sodík a ropný koks v určitom pomere. Teplota sa potom zvýši na 650 °C a zavedie sa plynný amoniak. Pri ďalšom zvýšení teploty na 800 °C prebieha reakcia počas 7 hodín, počas ktorej sa kovový sodík úplne premení na kyanid sodnýPotom sa reaktanty filtrujú pri teplote 650 °C, aby sa odstránil prebytočný ropný koks. Roztavený produkt sa potom vypustí a odleje do požadovaného tvaru, čím sa získajú produkty kyanidu sodného.

2.2 Výhody a nevýhody

• výhodyTento proces má relatívne jednoduchý reakčný princíp a suroviny sodík a amoniak sú v chemickom priemysle relatívne bežné.

• NevýhodyReakčné podmienky pri vysokých teplotách si vyžadujú veľkú spotrebu energie. Použitie kovového sodíka tiež predstavuje určité bezpečnostné riziká kvôli jeho vysokej reaktivite.

3. Metóda tavenia kyanidu

3.1 Princíp procesu

Do extrakčnej nádrže sa pridáva tavenina kyanidu a oxid olovnatý. Typický pomer taveniny kyanidu k oxidu olovnatému je (500 - 700):1. Pridanie oxidu olovnatého pomáha pri odsirovaní tvorbou zrazeniny sulfidu olovnatého. Extrakčná kvapalina sa potom nechá usadiť a výsledná číra kvapalina obsahuje 80 - 90 g/l NaCN. V generátore táto kvapalina reaguje s koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku plynného kyanovodíka. Po kondenzácii za účelom odstránenia vody plynný kyanovodík vstupuje do absorpčného reaktora a reaguje s kvapalnou zásadou (roztok hydroxidu sodného) za vzniku kyanidu sodného.

3.2 Výhody a nevýhody

• výhodyTento proces dokáže účinne odstrániť nečistoty síry pridaním oxidu olovnatého, čo je prospešné pre zlepšenie kvality konečného produktu.

• NevýhodyPoužívanie oxidu olovnatého môže viesť k problémom so znečistením životného prostredia spojeným s olovom. Okrem toho proces zahŕňa viacero krokov, ako je extrakcia, reakcia a absorpcia, čo zvyšuje zložitosť prevádzky.

4. Andrussowov proces (Anshigova metóda)

4.1 Princíp procesu

Andrussowov proces využíva ako suroviny zemný plyn, amoniak a vzduch. Najprv sa zemný plyn prepiera vo vodnej prepieracej veži, aby sa odstránila anorganická síra a časť organickej síry. Po filtrácii by mal mať rafinovaný zemný plyn obsah síry ≤ 1 mg/m³ a obsah vodíka...UhlíkTeplota nad C₂ by mala byť nižšia ako 2 %. Kvapalný amoniak sa odparuje vo výparníku a vzduch sa filtruje cez filter. Tri suroviny sa potom zmiešajú v miešačke v pomere amoniak:metán:vzduch = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80). Zmes plynov vstupuje do oxidačného reaktora so zliatinou platiny a ródia ako katalyzátorom. Pri teplote 1070 – 1120 °C prebieha reakcia, pri ktorej vzniká zmes plynov obsahujúca 8.5 % kyanovodíka.

Plyn sa ochladí a potom vstupuje do amoniakového absorpčného veže, kde sa zvyškový amoniak absorbuje kyselinou sírovou. Následne sa ochladí vodou a kyanovodík sa absorbuje vodou s nízkou teplotou. Zvyškový plyn sa po premytí v alkalickej premývacej veži odvádza. Roztok kyanovodíka absorbovaný vodou sa tepelne vymení a potom vstupuje do desorpčnej veže. Na vrchole desorpčnej veže sa získa kyanovodík s čistotou 98 %. Tento kyanovodík potom reaguje s alkalickým roztokom za vzniku roztoku kyanovodíka sodného, ​​ktorý sa ďalej spracováva odparovaním, kryštalizáciou, sušením a tvarovaním, čím sa získa konečný produkt kyanid sodný.

4.2 Výhody a nevýhody

• výhodyV regiónoch s bohatými zdrojmi zemného plynu sú náklady na suroviny relatívne nízke. Proces je v priemyselných aplikáciách relatívne vyspelý a rozsah výroby môže byť relatívne veľký.

• NevýhodyV oblastiach s nedostatkom zdrojov zemného plynu, ktoré sú ovplyvnené faktormi, ako je nedostatok zemného plynu, politika a ceny, môžu výrobné náklady výrazne kolísať. Reakčné podmienky pri vysokých teplotách vyžadujú zariadenia odolné voči vysokým teplotám a spotrebúvajú veľké množstvo energie.

5. Plameňový proces

5.1 Princíp procesu

Ako suroviny sa používajú zemný plyn, kyslík a amoniak. Tieto tri plyny sa filtrujú samostatne, aby sa odstránili nečistoty, a po stabilizácii a dávkovaní vstupujú do miešačky. Časť kyslíka sa používa ako hlavný kyslík vstupujúci do miešačky a druhá časť sa priamo privádza do trysky na zapálenie. Tieto tri suroviny sa zmiešajú v určitom pomere a pri teplote 1500 °C podliehajú spaľovacej reakcii za vzniku kyanovodíka.

Reakčný plyn sa rozloží rozprašovaním vody a potom sa ochladí v chladiči. Následne vstupuje do amoniakového absorpčného veže, kde sa zvyškový amoniak v reakčnom plyne absorbuje 15 % – 20 % kyselinou sírovou a síran amónny sa môže regenerovať. Reakčný plyn obsahujúci kyanovodík sa ochladí vodou a potom sa absorbuje nízkoteplotnou vodou za vzniku 1.5 % roztoku kyanovodíka. Tento roztok sa destiluje v destilačnej veži za účelom získania kyanovodíka s obsahom 98 % – 99 %. Nakoniec sa absorbuje alkalickým roztokom a po odparení, kryštalizácii, vysušení a tvarovaní sa získa produkt kyanid sodný.

5.2 Výhody a nevýhody

• výhodyTýmto procesom je možné dosiahnuť produkciu kyanovodíka s relatívne vysokou čistotou. Získanie síranu amónneho ako vedľajšieho produktu môže priniesť určité ekonomické výhody.

• NevýhodyReakcia spaľovania pri vysokej teplote vyžaduje veľké množstvo energie. Proces zahŕňa aj zložité operácie, ako je miešanie plynov, spaľovanie, kalenie a absorpcia, ktoré si vyžadujú vysokú úroveň riadenia procesu.

6. Metóda pyrolýzy ľahkého oleja

6.1 Princíp procesu

Ľahký olej a amoniak sa zmiešajú v atomizéri v určitom pomere a predhriajú na 280 °C. Zmes potom vstupuje do elektrickej oblúkovej pece, kde prebieha pyrolýzna reakcia. Ako nosič sa používa ropný koks a ako ochranný plyn na zabránenie oxidácie v uzavretom prostredí sa používa dusík. Pri teplote 1450 °C prebieha reakcia, pri ktorej vzniká plynný kyanovodík. Plyn sa potom odpráši, ochladí a ďalej spracuje krokmi, ako je odstránenie amoniaku, premytie vodou, absorpcia a destilácia, čím sa získa čistý kyanovodík. Nakoniec kyanovodík reaguje s alkalickým roztokom (hydroxid sodný) za vzniku kyanovodíka.

6.2 Výhody a nevýhody

• výhodyTechnológia procesu je relatívne vyspelá. Môže používať ľahký olej, relatívne bežnú surovinu v petrochemickom priemysle.

• NevýhodyPri odsirovaní a odstraňovaní nečistôt z kyanovodíka existujú ťažkosti. Produkt má vysokú spotrebu energie a spracovanie „troch odpadov“ (odpadový plyn, odpadová voda a zvyšky odpadu) je náročné. Výrobné náklady sú relatívne vysoké.

7. Metóda vedľajšieho produktu akrylonitrilu

7.1 Princíp procesu

Pri procese výroby akrylonitrilu amoxidáciou propylénu vzniká ako vedľajší produkt plynný kyanovodík (množstvo zodpovedá 4 % – 10 % produkcie akrylonitrilu). Plyn obsahujúci kyanovodík sa absorbuje alkalickým roztokom. Po odparení, zahustení, oddelení a vysušení sa získa produkt kyanid sodný.

7.2 Výhody a nevýhody

• výhodyIde o proces využitia vedľajších produktov, ktorý dokáže plne využiť zdroje a do určitej miery znížiť výrobné náklady.

• NevýhodyVýroba kyanidu sodného je obmedzená rozsahom výroby akrylonitrilu. Kvalita vedľajšieho produktu, kyanovodíka, môže byť ovplyvnená hlavným výrobným procesom akrylonitrilu, ktorý si vyžaduje prísnu kontrolu a čistenie.

8. Metóda metanolovej amoxidácie

8.1 Princíp procesu

Vzduch prechádza cez filter a predhrievač a potom vstupuje do reakčnej pece. Kvapalný amoniak sa odparuje a metanol sa odparuje. Vstupujú do miešacieho predhrievača a potom reagujú so vzduchom v reakčnej peci. Pôsobením katalyzátora zloženého prevažne z oxidu Fe-Mo reakcia generuje kyanovodík. Plynný kyanovodík vstupuje do odčovacieho veže, kde sa odstráni amoniak a následne sa získa kyanovodík. Nakoniec sa absorbuje alkalickým roztokom za účelom prípravy kyanidu sodného.

8.2 Výhody a nevýhody

• výhodyPoužitie metanolu a amoniaku ako surovín je pomerne bežné a katalyzátor sa dá do určitej miery recyklovať a opätovne použiť. Proces sa dá upraviť podľa potrieb výroby.

• NevýhodyKatalyzátor je citlivý na reakčné podmienky a malé zmeny teploty, tlaku a pomeru surovín môžu ovplyvniť aktivitu a selektivitu katalyzátora, a tým ovplyvniť výťažok a kvalitu produktu.

9. Záver

Výrobné procesy kyanidu sodného majú svoje vlastné charakteristiky. Výber výrobného procesu závisí od rôznych faktorov, ako je dostupnosť surovín, náklady, environmentálne požiadavky a rozsah výroby. S neustálym vývojom technológií sa v budúcnosti môžu objaviť nové výrobné procesy zamerané na ďalšie zlepšenie efektívnosti a environmentálnych vlastností výroby kyanidu sodného. Keďže dopyt po kyanide sodnom v rôznych odvetviach neustále rastie, optimalizácia a inovácia výrobných procesov bude zohrávať kľúčovú úlohu pri uspokojovaní potrieb trhu a zároveň pri zabezpečovaní trvalo udržateľného rozvoja.