Mannheimin prosessi kaliumsulfaatille (K₂SO₄) Tuotanto

Kaliumsulfaatin tärkeimmät tuotantomenetelmät

Mannheimin prosessi is teollinen prosessi K2SO4:n tuotantoon,98-prosenttisen rikkihapon ja kaliumkloridin välinen hajoamisreaktio korkeissa lämpötiloissa, ja sivutuotteena syntyy suolahappoa. Erityisiin vaiheisiin kuuluu kaliumkloridin ja rikkihapon sekoittaminen ja niiden reagointi korkeissa lämpötiloissa kaliumsulfaatiksi ja suolahapoksi.

Kiteytysseroaminentuottaa kaliumsulfaattia paahtamalla alkalia, kuten tung-siementen kuorta ja kasvituhkaa, ja sen jälkeenliuotus, suodatus, väkevöinti, keskipakoiserotus ja kuivaus kaliumsulfaatin saamiseksi.

ReaktioKaliumkloridijaRikkihappo tietyissä lämpötiloissa tietyssä suhteessa on toinen menetelmä saadaksesi kaliumsulfaatti.Spesifisiin vaiheisiin kuuluvat kaliumkloridin liuottaminen lämpimään veteen, rikkihapon lisääminen reaktiota varten ja sitten kiteyttäminen 100–140 °C:ssa, jota seuraa erottaminen, neutralointi ja kuivaaminen kaliumsulfaatin tuottamiseksi.

Mannheimin kaliumsulfaatin edut

Mennheim-prosessi on kaliumsulfaatin tuotannon ensisijainen menetelmä ulkomailla. Luotettava ja hienostunut menetelmä tuottaa väkevää kaliumsulfaattia, jolla on erinomainen vesiliukoisuus. Heikko hapan liuos soveltuu emäksiselle maaperälle.

Tuotantoperiaatteet

Reaktioprosessi:

1. Rikkihappoa ja kaliumkloridia annostellaan suhteellisesti ja syötetään tasaisesti Mannheim-uunin reaktiokammioon, jossa ne reagoivat muodostaen kaliumsulfaattia ja vetykloridia.

2. Reaktio tapahtuu kahdessa vaiheessa:

i. Ensimmäinen vaihe on eksoterminen ja tapahtuu alhaisemmassa lämpötilassa.

ii. Toinen vaihe käsittää kaliumbisulfaatin muuntumisen kaliumsulfaatiksi, mikä on voimakkaasti endoterminen reaktio.

Lämpötilan säätö:

1. Reaktion on tapahduttava yli 268 °C:n lämpötilassa, optimaalisen alueen ollessa 500–600 °C, jotta varmistetaan tehokkuus ilman liiallista rikkihapon hajoamista.

2. Varsinaisessa tuotannossa reaktiolämpötilaa säädetään tyypillisesti 510–530 °C:n välille vakauden ja tehokkuuden takaamiseksi.

Lämmönkäyttö:

1. Reaktio on erittäin endoterminen ja vaatii tasaista lämmöntuottoa maakaasun palamisesta.

2. Noin 44 % uunin lämmöstä haihtuu seinien läpi, 40 % kulkeutuu pois pakokaasujen mukana ja vain 16 % hyödynnetään itse reaktiossa.

Mannheimin prosessin keskeiset näkökohdat

Uunihalkaisija on ratkaiseva tekijä tuotantokapasiteetissa. Maailman suurimpien uunien halkaisija on 6 metriä.Samalla luotettava ajojärjestelmä takaa jatkuvan ja vakaan reaktion.Tulenkestävien materiaalien on kestettävä korkeita lämpötiloja, vahvoja happoja ja niiden lämmönsiirtokyky on oltava hyvä. Sekoitusmekanismien materiaalien on oltava lämmön-, korroosion- ja kulumisenkestäviä.

Kloorivetykaasun laatu:

1. Ylläpitämällä lievää tyhjiötä reaktiokammiossa varmistetaan, että ilma ja savukaasut eivät laimenna vetykloridia.

2. Asianmukaisella tiivistyksellä ja toiminnalla voidaan saavuttaa 50 %:n tai korkeampi HCl-pitoisuus.

Raaka-aineen tekniset tiedot:

1.Kaliumkloridi:Optimaalisen reaktiotehokkuuden saavuttamiseksi on täytettävä tietyt kosteus-, hiukkaskoko- ja kaliumoksidipitoisuusvaatimukset.

2.Rikkihappo:Vaatii pitoisuuden 99% puhtauden ja reaktion yhdenmukaisuuden osalta.

Lämpötilan säätö:

1.Reaktiokammio (510–530 °C):Varmistaa täydellisen reaktion.

2.Palokammio:Tasapainottaa maakaasun syöttöä tehokasta palamista varten.

3.Jälkikaasun lämpötila:Ohjattu pakokaasujen tukosten estämiseksi ja tehokkaan kaasun imeytymisen varmistamiseksi.

Prosessin työnkulku

• Reaktio:Kaliumkloridia ja rikkihappoa syötetään jatkuvasti reaktiokammioon. Tuloksena oleva kaliumsulfaatti poistetaan, jäähdytetään, seulotaan ja neutraloidaan kalsiumoksidilla ennen pakkaamista.
• Sivutuotteiden käsittely:
  • Korkean lämpötilan vetykloridikaasu jäähdytetään ja puhdistetaan useiden pesureiden ja absorptiotornien avulla teollisuuslaatuisen suolahapon (31–37 % HCl) tuottamiseksi.
  • Jätekaasupäästöt käsitellään ympäristöstandardien täyttämiseksi.

Haasteet ja parannukset

1. Lämpöhäviö:Merkittäviä lämpöhäviöitä syntyy pakokaasujen ja uunin seinien kautta, mikä korostaa parempien lämmöntalteenottojärjestelmien tarvetta.
2. Laitteiden korroosio:Prosessi toimii korkeissa lämpötiloissa ja happamissa olosuhteissa, mikä johtaa kulumiseen ja huoltoon liittyviin haasteisiin.
3. Suolahapon sivutuotteen käyttö:Suolahapon markkinat voivat olla kyllästyneet, mikä edellyttää vaihtoehtoisten käyttötarkoitusten tai menetelmien tutkimusta sivutuotteiden tuotannon minimoimiseksi.

Mannheimin kaliumsulfaatin tuotantoprosessissa syntyy kahdenlaisia ​​jätekaasupäästöjä: maakaasun palamispakokaasua ja sivutuotteena syntyvää vetykloridikaasua.

Palamiskaasut:

Palamiskaasujen lämpötila on yleensä noin 450 °C. Tämä lämpö siirtyy lämmöntalteenottajan läpi ennen sen poistamista. Lämmönvaihdon jälkeenkin pakokaasun lämpötila pysyy kuitenkin noin 160 °C:ssa, ja tämä jäännöslämpö vapautuu ilmakehään.

Sivutuotteena syntyvä vetykloridikaasu:

Kloorivetykaasu pestään rikkihappopesutornissa, absorboidaan kalvoabsorboijaan ja puhdistetaan pakokaasujen puhdistustornissa ennen sen poistamista. Tämä prosessi tuottaa 31-prosenttista suolahappoa., jossa korkeampipitoisuus voi johtaa päästöihinei yltänytstandardien mukaisesti ja aiheuttaen pakokaasussa "peräsinjarrutusilmiön".Siksi reaaliaikainensuolahappo pitoisuuden mittaus käänteet ovat tärkeitä tuotannossa.

Parempien vaikutusten saavuttamiseksi voitaisiin ryhtyä seuraaviin toimenpiteisiin:

Vähennä happopitoisuutta: Vähennä happopitoisuutta imeytymisprosessin aikanakanssalinjatiheysmittari tarkkaa seurantaa varten.

Lisää kiertävän veden määrää: Paranna veden kiertoa putoavan kalvon absorboijassa absorptiotehokkuutta.

Vähennä pakokaasujen puhdistustornin kuormitusta: Optimoi toiminta puhdistusjärjestelmän kuormituksen minimoimiseksi.

Näiden säätöjen ja asianmukaisen käytön avulla ajan myötä perämoottorin vastusilmiö voidaan poistaa ja varmistaa, että päästöt täyttävät vaaditut standardit.