Манхајмов процес за калијум сулфат (K₂SO₄) Продукција

Главне методе производње калијум сулфата

Манхајмски процес is индустријски процес за производњу K2SO4,реакција разлагања између 98% сумпорне киселине и калијум хлорида на високим температурама са хлороводоничном киселином као нуспроизводом. Специфични кораци укључују мешање калијум хлорида и сумпорне киселине и њихову реакцију на високим температурама да би се формирао калијум сулфат и хлороводонична киселина.

Кристализацијаsраздвајањепроизводи калијум сулфат пржењем алкалија попут љуске семена волфрама и биљног пепела, а затим следиизлучивање, филтрирање, концентровање, центрифугално одвајање и сушење да би се добио калијум сулфат.

РеакцијаКалијум хлоридиСумпорна киселина на одређеним температурама у одређеном односу је још један метод за добијање калијум сулфат.Специфични кораци укључују растварање калијум хлорида у топлој води, додавање сумпорне киселине за реакцију, а затим кристализацију на 100–140°C, након чега следи одвајање, неутрализација и сушење да би се добио калијум сулфат.

Предности калијум сулфата из Манхајма

Менхајмов процес је примарна метода производње калијум сулфата у иностранству. Поуздана и софистицирана метода производи концентровани калијум сулфат са супериорном растворљивошћу у води. Слабокисели раствор је погодан за алкално земљиште.

Принципи производње

Процес реакције:

1. Сумпорна киселина и калијум хлорид се пропорционално дозирају и равномерно доводе у реакциону комору Манхајмове пећи, где реагују и производе калијум сулфат и хлороводоник.

2. Реакција се одвија у два корака:

i. Први корак је егзотерман и дешава се на нижој температури.

ii. Други корак укључује конверзију калијум бисулфата у калијум сулфат, што је јако ендотермно.

Контрола температуре:

1. Реакција мора да се одвија на температурама изнад 268°C, при чему је оптимални опсег 500-600°C како би се осигурала ефикасност без прекомерног разлагања сумпорне киселине.

2. У стварној производњи, температура реакције се обично контролише између 510-530°C ради стабилности и ефикасности.

Искоришћење топлоте:

1. Реакција је високо ендотермна, што захтева константно снабдевање топлотом од сагоревања природног гаса.

2. Око 44% топлоте пећи се губи кроз зидове, 40% се односи издувним гасовима, а само 16% се користи за саму реакцију.

Кључни аспекти Манхајмског процеса

Пећпречник је одлучујући фактор производног капацитета. Највеће пећи на свету имају пречник од 6 метара.Истовремено, поуздан систем вожње је гаранција континуиране и стабилне реакције.Ватростални материјали морају да издрже високе температуре, јаке киселине и да пружају добар пренос топлоте. Материјали за механизме за мешање морају бити отпорни на топлоту, корозију и хабање.

Квалитет гасовитог хлороводоника:

1. Одржавање благог вакуума у ​​реакционој комори осигурава да ваздух и димни гасови не разблажују хлороводоник.

2. Правилним заптивањем и радом могу се постићи концентрације HCl од 50% или више.

Спецификације сировина:

1.Калијум хлорид:Мора испуњавати специфичне захтеве за влажност, величину честица и садржај калијум оксида за оптималну ефикасност реакције.

2.Сумпорна киселина:Потребна је концентрација од 99% за чистоћу и конзистентну реакцију.

Контрола температуре:

1.Реакциона комора (510-530°C):Обезбеђује потпуну реакцију.

2.Комора за сагоревање:Уравнотежује унос природног гаса за ефикасно сагоревање.

3.Температура рефлуксног гаса:Контролисано како би се спречиле блокаде издувних гасова и обезбедила ефикасна апсорпција гасова.

Ток процеса

• Реакција:Калијум хлорид и сумпорна киселина се континуирано доводе у реакциону комору. Добијени калијум сулфат се испушта, хлади, просејава и неутралише калцијум оксидом пре паковања.
• Руковање нуспроизводима:
  • Гасовити хлороводоник на високој температури се хлади и пречишћава кроз низ скрубера и апсорпционих торњева да би се произвела хлороводонична киселина индустријског квалитета (31-37% HCl).
  • Емисије отпадних гасова се третирају како би се испунили еколошки стандарди.

Изазови и побољшања

1. Губитак топлоте:Значајна топлота се губи кроз издувне гасове и зидове пећи, што истиче потребу за побољшаним системима за рекуперацију топлоте.
2. Корозија опреме:Процес се одвија под високим температурама и киселим условима, што доводи до хабања и проблема са одржавањем.
3. Употреба нуспроизвода хлороводоничне киселине:Тржиште хлороводоничном киселином може бити засићено, што захтева истраживање алтернативних употреба или метода за минимизирање производње нуспроизвода.

Манхајмски процес производње калијум сулфата укључује две врсте емисија отпадних гасова: издувне гасове сагоревања природног гаса и нуспроизвод гас водоник-хлорида.

Издувни гасови сагоревања:

Температура издувних гасова је генерално око 450°C. Ова топлота се преноси кроз рекуператор пре него што се испусти. Међутим, чак и након размене топлоте, температура издувних гасова остаје на приближно 160°C, а ова преостала топлота се ослобађа у атмосферу.

Нуспроизвод гас водоник-хлорид:

Гасовити хлороводоник се пре испуштања пречишћава у торњу за прање сумпорном киселином, апсорпцијом у апсорберу са падајућим филмом и пречишћавањем у торњу за пречишћавање издувних гасова. Овим процесом се ствара 31% хлороводоничне киселине., у којем вишиконцентрација може довести до емисијаније достандарде и изазивање феномена „отпора репа“ у издувним гасовима.Дакле, у реалном временухлороводонична киселина мерење концентрације постаје важно у производњи.

За бољи ефекат могу се предузети следеће мере:

Смањите концентрацију киселине: Смањите концентрацију киселине током процеса апсорпцијесауграђени мерач густине за прецизно праћење.

Повећање запремине воде која циркулише: Побољшајте циркулацију воде у апсорберу са падајућим филмом како бисте побољшали ефикасност апсорпције.

Смањите оптерећење торња за пречишћавање издувних гасова: Оптимизујте рад како бисте минимизирали оптерећење система за пречишћавање.

Кроз ова подешавања и правилан рад током времена, феномен отпора репа може се елиминисати, осигуравајући да емисије испуњавају потребне стандарде.