Sodyum Siyanürün Son Üretim Prosesleri

1. Giriş

Sodyum siyanür (NaCN), altın madenciliği, elektrokaplama ve kimyasal sentez gibi çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılan önemli bir kimyasal bileşiktir. Sodyum siyanür üretim süreçleri , verimliliği artırmak, maliyetleri düşürmek ve çevre dostluğunu geliştirmek için sürekli olarak gelişmektedir. Bu makale, sodyum siyanürün en yeni üretim süreçlerinden birkaçını tanıtacaktır.

2. Amonyak - Sodyum Yöntemi

2.1 Proses Prensibi

Amonyak-sodyum yönteminde, öncelikle belirli bir oranda metalik sodyum ve petrol koku bir reaktöre eklenir. Daha sonra sıcaklık 650 °C'ye yükseltilir ve amonyak gazı verilir. Sıcaklık 800 °C'ye daha da artırıldığında, 7 saatlik bir süre boyunca metalik sodyum tamamen sodyum siyanüre dönüşen bir reaksiyon gerçekleşir . Bundan sonra, fazla petrol kokunu uzaklaştırmak için reaktifler 650 °C sıcaklıkta filtrelenir. Erimiş ürün daha sonra boşaltılır ve sodyum siyanür ürünleri elde etmek için istenilen şekle dökülür.

2.2 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajları : Bu işlem nispeten basit bir reaksiyon prensibine sahiptir ve hammadde olarak kullanılan sodyum ve amonyak kimya endüstrisinde nispeten yaygındır.

• Dezavantajları : Yüksek sıcaklık reaksiyon koşulları büyük miktarda enerji tüketimi gerektirir. Ayrıca, metalik sodyumun kullanımı, yüksek reaktivitesi nedeniyle bazı güvenlik riskleri taşır.

3. Siyanür Eritme Yöntemi

3.1 Proses Prensibi

Siyanür eriyiği ve kurşun oksit bir ekstraksiyon tankına eklenir. Siyanür eriyiğinin kurşun okside olan tipik oranı (500 - 700):1'dir. Kurşun oksitin eklenmesi, bir kurşun sülfür çökeltisi oluşturarak kükürt gidermeye yardımcı olur. Ekstraksiyon sıvısının daha sonra çökmesine izin verilir ve elde edilen berrak sıvı 80 - 90 g/L NaCN içerir. Bir jeneratörde, bu sıvı hidrojen siyanür gazı üretmek için konsantre sülfürik asitle reaksiyona girer. Suyu çıkarmak için yoğunlaşmadan sonra, hidrojen siyanür gazı bir absorpsiyon reaktörüne girer ve sodyum siyanür oluşturmak için sıvı alkali (sodyum hidroksit çözeltisi) ile reaksiyona girer.

3.2 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar : Bu işlem, kurşun oksit ilavesi yoluyla kükürt safsızlıklarını etkili bir şekilde giderebilir; bu da nihai ürünün kalitesini artırmak için faydalıdır.

• Dezavantajları : Kurşun oksit kullanımı, kurşunla ilişkili çevresel kirlilik sorunlarına yol açabilir. Ayrıca, işlem ekstraksiyon, reaksiyon ve absorpsiyon gibi birden fazla aşama içerdiğinden, operasyonun karmaşıklığı artmaktadır.

4. Andrussow Süreci (Anshig Yöntemi)

4.1 Proses Prensibi

Andrussow prosesi, hammadde olarak doğal gaz, amonyak ve hava kullanır. İlk olarak, doğal gaz, inorganik kükürt ve organik kükürtün bir kısmını uzaklaştırmak için bir su yıkama kulesinde yıkanır. Filtrasyondan sonra, rafine edilmiş doğal gazın kükürt içeriği ≤1 mg/m³ ve C₂ üzerindeki hidrokarbon içeriği %2'den az olmalıdır. Sıvı amonyak bir buharlaştırıcıda buharlaştırılır ve hava bir filtreden geçirilir. Daha sonra üç hammadde, amonyak:metan:hava = 1:(1.15 - 1.17):(6.70 - 6.80) oranında bir karıştırıcıda karıştırılır. Karışık gaz, katalizör olarak platin-rodyum alaşımı içeren bir oksidasyon reaktörüne girer. 1070 - 1120 °C sıcaklıkta, %8.5 hidrojen siyanür içeren karışık bir gaz üretmek için bir reaksiyon gerçekleşir.

Gaz soğutulur ve daha sonra bir amonyak - emilim kulesine girer, burada artık amonyağın sülfürik asit tarafından emilir. Bundan sonra, su ile soğutulur ve hidrojen siyanür düşük sıcaklıktaki su tarafından emilir. Kuyruk gazı, bir alkali yıkama kulesi tarafından yıkandıktan sonra boşaltılır. Su tarafından emilen hidrojen siyanür çözeltisi ısı alışverişine tabi tutulur ve daha sonra bir desorpsiyon kulesine girer. Desorpsiyon kulesinin tepesinde, %98 saflıkta hidrojen siyanür elde edilir. Bu hidrojen siyanür daha sonra bir alkali çözelti ile reaksiyona girerek bir sodyum siyanür çözeltisi oluşturur ve bu çözelti buharlaştırma, kristalleştirme, kurutma ve şekillendirme yoluyla işlenerek nihai sodyum siyanür ürünü elde edilir.

4.2 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar : Doğal gaz kaynakları zengin bölgelerde, hammadde maliyeti nispeten düşüktür. Süreç, endüstriyel uygulamalarda nispeten olgunlaşmıştır ve üretim ölçeği nispeten büyük olabilir.

• Dezavantajları : Doğal gaz kaynaklarının yetersiz olduğu bölgelerde, doğal gaz kıtlığı, politikalar ve fiyatlar gibi faktörlerden etkilenerek üretim maliyeti önemli ölçüde dalgalanabilir. Yüksek sıcaklık reaksiyon koşulları, yüksek sıcaklığa dayanıklı ekipman gerektirir ve büyük miktarda enerji tüketir.

5. Alev İşlemi

5.1 Proses Prensibi

Hammadde olarak doğal gaz, oksijen ve amonyak kullanılır. Bu üç gaz, safsızlıkları gidermek için ayrı ayrı filtrelenir ve daha sonra stabilize edilip ölçüldükten sonra bir miksere girer. Oksijenin bir kısmı miksere girmek için ana oksijen olarak kullanılır ve diğer kısmı doğrudan ateşleme için nozüle beslenir. Üç ham madde belirli bir oranda birleştirilir ve 1500 °C sıcaklıkta hidrojen siyanür sentezlemek için bir yanma reaksiyonuna girer.

Reaksiyon gazı su püskürtülerek söndürülür ve daha sonra bir soğutucuda soğutulur. Daha sonra bir amonyak - emilim kulesine girer, burada reaksiyon gazındaki artık amonyağın %15 - %20 sülfürik asit tarafından emilmesi ve amonyum sülfatın geri kazanılabilmesi sağlanır. Hidrojen siyanür içeren reaksiyon gazı su ile soğutulur ve daha sonra düşük sıcaklıktaki su tarafından emilerek %1.5 hidrojen siyanür çözeltisi oluşturulur. Bu çözelti, %98 - %99 içerikli hidrojen siyanür elde etmek için bir damıtma kulesinde damıtılır. Son olarak, alkali bir çözelti tarafından emilir ve buharlaştırma, kristalleştirme, kurutma ve şekillendirmeden sonra sodyum siyanür ürünü elde edilir.

5.2 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar : Bu işlem nispeten yüksek saflıkta hidrojen siyanür üretimi sağlayabilir. Yan ürün olarak amonyum sülfatın geri kazanılması belirli ekonomik faydalar sağlayabilir.

• Dezavantajları : Yüksek sıcaklıktaki yanma reaksiyonu büyük miktarda enerji girdisi gerektirir. Ayrıca, gaz karıştırma, yanma, soğutma ve emilim gibi karmaşık işlemler içerir ve bu da yüksek düzeyde proses kontrolü gerektirir.

6. Hafif Yağ Piroliz Yöntemi

6.1 Proses Prensibi

Hafif yağ ve amonyak bir atomizerde belirli bir oranda karıştırılır ve 280 °C'ye önceden ısıtılır. Karışım daha sonra piroliz reaksiyonu için bir elektrik ark fırınına girer. Taşıyıcı olarak petrol kok kullanılır ve azot, kapalı bir ortamda oksidasyonu önlemek için koruyucu gaz olarak kullanılır. 1450 °C'lik bir sıcaklıkta, hidrojen siyanür gazı üretmek için bir reaksiyon meydana gelir. Gaz daha sonra tozdan arındırılır, soğutulur ve saf hidrojen siyanür elde etmek için amonyak giderme, su yıkama, emilim ve damıtma gibi adımlarla daha fazla işlenir. Son olarak, hidrojen siyanür, sodyum siyanür oluşturmak için alkali bir çözelti (sodyum hidroksit) ile reaksiyona girer.

6.2 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajları : Proses teknolojisi nispeten olgunlaşmıştır. Petrokimya endüstrisinde nispeten yaygın bir hammadde olan hafif petrolü kullanabilir.

• Dezavantajları : Hidrojen siyanürün kükürt giderme ve safsızlık giderme işlemlerinde zorluklar mevcuttur. Ürün yüksek enerji tüketimine sahiptir ve "üç atık" (atık gaz, atık su ve atık kalıntı) arıtımı zordur. Üretim maliyeti nispeten yüksektir.

7. Akrilonitril Yan Ürün Yöntemi

7.1 Proses Prensibi

Propilenin amoksidasyonu ile akrilonitril üretme sürecinde, yan ürün olarak hidrojen siyanür gazı üretilir (miktar, akrilonitril üretiminin %4 - %10'una eşdeğerdir). Hidrojen siyanür içeren gaz, alkali bir çözelti tarafından emilir. Buharlaştırma, konsantrasyon, ayırma ve kurutmadan sonra sodyum siyanür ürünü elde edilir.

7.2 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajları : Bu, kaynaklardan tam olarak yararlanmayı ve üretim maliyetlerini belirli ölçüde azaltmayı sağlayan bir yan ürün değerlendirme sürecidir.

• Dezavantajları : Sodyum siyanür üretimi, akrilonitril üretim ölçeğiyle sınırlıdır. Yan ürün olan hidrojen siyanürün kalitesi, sıkı kontrol ve saflaştırma gerektiren akrilonitril ana üretim sürecinden etkilenebilir.

8. Metanol Amoksidasyon Yöntemi

8.1 Proses Prensibi

Hava bir filtreden ve bir ön ısıtıcıdan geçer ve daha sonra bir reaksiyon fırınına girer. Sıvı amonyak buharlaştırılır ve metanol buharlaştırılır. Bir karıştırma ön ısıtıcısına girer ve daha sonra reaksiyon fırınındaki hava ile reaksiyona girer. Esas olarak Fe - Mo oksitten oluşan bir katalizörün etkisi altında, reaksiyon hidrojen siyanür üretir. Hidrojen siyanür gazı amonyağı gidermek için bir de - amonyak kulesine girer ve daha sonra hidrojen siyanür elde eder. Son olarak, sodyum siyanür hazırlamak için alkali bir çözelti tarafından emilir.

8.2 Avantajlar ve Dezavantajlar

• Avantajlar : Hammadde olarak metanol ve amonyak kullanımı nispeten yaygındır ve katalizör belirli ölçüde geri dönüştürülebilir ve yeniden kullanılabilir. Proses, üretim ihtiyaçlarına göre ayarlanabilir.

• Dezavantajları : Katalizör reaksiyon koşullarına duyarlıdır ve sıcaklık, basınç ve hammadde oranındaki küçük değişiklikler katalizörün aktivitesini ve seçiciliğini etkileyerek ürünün verimini ve kalitesini etkileyebilir.

9. Sonuç

Sodyum siyanürün üretim süreçlerinin her biri kendine özgü özelliklere sahiptir. Üretim sürecinin seçimi, hammadde bulunabilirliği, maliyet, çevresel gereksinimler ve üretim ölçeği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte, gelecekte sodyum siyanür üretiminin verimliliğini ve çevresel performansını daha da iyileştirmeyi amaçlayan yeni üretim süreçleri ortaya çıkabilir. Farklı endüstrilerde sodyum siyanüre olan talep artmaya devam ettikçe, üretim süreçlerinin optimizasyonu ve inovasyonu, sürdürülebilir kalkınmayı sağlarken pazar ihtiyaçlarını karşılamada önemli bir rol oynayacaktır.