Mannheimi protsess kaaliumsulfaadi saamiseks (K₂SO₄) Tootmine

Kaaliumsulfaadi peamised tootmismeetodid

Mannheimi protsess is tööstuslik protsess K2SO4 tootmiseks,98% väävelhappe ja kaaliumkloriidi lagunemisreaktsioon kõrgel temperatuuril, mille kõrvalproduktiks on vesinikkloriidhape. Konkreetsed etapid hõlmavad kaaliumkloriidi ja väävelhappe segamist ning nende reageerimist kõrgel temperatuuril, moodustades kaaliumsulfaadi ja vesinikkloriidhappe.

Kristalliseerumineseralduminetoodab kaaliumsulfaati leeliselise, näiteks tungpuu seemnekesta ja taime tuha, röstimise teel, millele järgnebleostamine, filtreerimine, kontsentreerimine, tsentrifugaalne eraldamine ja kuivatamine kaaliumsulfaadi saamiseks.

ReaktsioonKaaliumkloriidjaVäävelhape kindlatel temperatuuridel kindlas vahekorras on veel üks meetod saamiseks kaaliumsulfaat.Konkreetsed etapid hõlmavad kaaliumkloriidi lahustamist soojas vees, reaktsiooniks väävelhappe lisamist ja seejärel kristalliseerimist temperatuuril 100–140 °C, millele järgneb eraldamine, neutraliseerimine ja kuivatamine kaaliumsulfaadi saamiseks.

Mannheimi kaaliumsulfaadi eelised

Mennheimi protsess on kaaliumsulfaadi tootmise peamine meetod välismaal. See usaldusväärne ja keerukas meetod annab kontsentreeritud kaaliumsulfaadi, millel on suurepärane vees lahustuvus. Nõrk happelahus sobib aluselise pinnase jaoks.

Tootmispõhimõtted

Reaktsiooniprotsess:

1. Väävelhape ja kaaliumkloriid doseeritakse proportsionaalselt ja suunatakse ühtlaselt Mannheimi ahju reaktsioonikambrisse, kus need reageerivad, moodustades kaaliumsulfaadi ja vesinikkloriidi.

2. Reaktsioon toimub kahes etapis:

i. Esimene etapp on eksotermiline ja toimub madalamal temperatuuril.

ii. Teine etapp hõlmab kaaliumbisulfaadi muundumist kaaliumsulfaadiks, mis on tugevalt endotermiline.

Temperatuuri kontroll:

1. Reaktsioon peab toimuma temperatuuril üle 268 °C, optimaalne vahemik on 500–600 °C, et tagada efektiivsus ilma väävelhappe liigse lagunemiseta.

2. Tegelikus tootmises kontrollitakse reaktsioonitemperatuuri stabiilsuse ja efektiivsuse tagamiseks tavaliselt vahemikus 510–530 °C.

Soojuse kasutamine:

1. Reaktsioon on väga endotermiline, mis nõuab maagaasi põlemisest tulenevat pidevat soojusvarustust.

2. Ligikaudu 44% ahju soojusest läheb seinte kaudu kaduma, 40% kandub minema heitgaasidega ja ainult 16% kasutatakse ära tegeliku reaktsiooni jaoks.

Mannheimi protsessi põhiaspektid

AhiLäbimõõt on tootmisvõimsuse määrav tegur. Maailma suurimate ahjude läbimõõt on 6 meetrit.Samal ajal on usaldusväärne juhtimissüsteem pideva ja stabiilse reaktsiooni garantii.Tulekindlad materjalid peavad taluma kõrgeid temperatuure, tugevaid happeid ja pakkuma head soojusülekannet. Segamismehhanismide materjalid peavad olema kuumus-, korrosiooni- ja kulumiskindlad.

Vesinikkloriidgaasi kvaliteet:

1. Reaktsioonikambris kerge vaakumi hoidmine tagab, et õhk ja suitsugaasid ei lahjenda vesinikkloriidi.

2. Nõuetekohase tihendamise ja toimimise korral on võimalik saavutada HCl kontsentratsioon 50% või rohkem.

Tooraine spetsifikatsioonid:

1.Kaaliumkloriid:Optimaalse reaktsiooni efektiivsuse saavutamiseks peab see vastama spetsiifilistele niiskuse, osakeste suuruse ja kaaliumoksiidi sisalduse nõuetele.

2.Väävelhape:Nõuab kontsentratsiooni 99% puhtuse ja ühtlase reaktsiooni eest.

Temperatuuri kontroll:

1.Reaktsioonikamber (510–530 °C):Tagab täieliku reaktsiooni.

2.Põlemiskamber:Tasakaalustab maagaasi sisendit tõhusa põlemise tagamiseks.

3.Jäägaasi temperatuur:Kontrollitud, et vältida heitgaaside ummistusi ja tagada efektiivne gaasi neeldumine.

Protsessi töövoog

• Reaktsioon:Kaaliumkloriidi ja väävelhapet juhitakse pidevalt reaktsioonikambrisse. Saadud kaaliumsulfaat tühjendatakse, jahutatakse, sõelutakse ja neutraliseeritakse enne pakendamist kaltsiumoksiidiga.
• Kõrvalsaaduste käitlemine:
  • Kõrgel temperatuuril happelist vesinikkloriidgaasi jahutatakse ja puhastatakse mitmete skraberite ja absorptsioonitornide abil, et saada tööstusliku kvaliteediga vesinikkloriidhapet (31–37% HCl).
  • Jääkgaaside heitkoguseid töödeldakse vastavalt keskkonnastandarditele.

Väljakutsed ja täiustused

1. Soojuskadu:Märkimisväärne soojuskadu läheb heitgaaside ja ahju seinte kaudu, mis rõhutab vajadust täiustatud soojustagastussüsteemide järele.
2. Seadmete korrosioon:Protsess toimub kõrgetel temperatuuridel ja happelistes tingimustes, mis põhjustab kulumis- ja hooldusprobleeme.
3. Vesinikkloriidhappe kõrvalsaaduste kasutamine:Vesinikkloriidhappe turg võib olla küllastunud, mis nõuab alternatiivsete kasutusviiside või meetodite uurimist kõrvalsaaduste toodangu minimeerimiseks.

Mannheimi kaaliumsulfaadi tootmisprotsess hõlmab kahte tüüpi heitgaaside heitkoguseid: maagaasi põlemisheitgaasid ja kõrvalsaadusena tekkiv vesinikkloriidgaas.

Põlemisgaasid:

Põlemisgaaside temperatuur on üldiselt umbes 450 °C. See soojus kantakse enne väljastamist läbi rekuperaatori. Kuid isegi pärast soojusvahetust jääb heitgaaside temperatuur umbes 160 °C juurde ja see jääksoojus eraldub atmosfääri.

Kõrvalproduktina vesinikkloriidgaas:

Vesinikkloriidgaas läbib enne väljastamist väävelhappe pesutornis puhastamise, absorbeerimise langeva kile absorberis ja puhastamise heitgaaside puhastustornis. Selle protsessi käigus tekib 31% vesinikkloriidhape., milles kõrgemkontsentratsioon võib põhjustada heitkoguseidmitte kunistandarditele ja põhjustades heitgaasides „saba lohistamise“ nähtuse.Seega reaalajasvesinikkloriidhape kontsentratsiooni mõõtmine pöörded tootmises olulised.

Parema efekti saavutamiseks võib võtta järgmisi meetmeid:

Vähendage happe kontsentratsiooni: vähendage happe kontsentratsiooni imendumisprotsessi ajalkoosrea tihedusmõõtur täpseks jälgimiseks.

Suurendage ringleva vee mahtu: Suurendage langeva kile absorberis veeringlust, et parandada neeldumise efektiivsust.

Heitgaaside puhastustorni koormuse vähendamine: optimeerige toiminguid, et minimeerida puhastussüsteemi koormust.

Nende kohanduste ja aja jooksul nõuetekohase toimimise abil saab saba lohistamise nähtuse kõrvaldada, tagades heitkoguste vastavuse nõutavatele standarditele.