Proces Mannheima dla siarczanu potasu (K2SO4) Produkcja
Główne metody produkcji siarczanu potasu
Proces Mannheima is przemysłowy proces produkcji K2SO4,Reakcja rozkładu 98% kwasu siarkowego i chlorku potasu w wysokich temperaturach, której produktem ubocznym jest kwas solny. Poszczególne etapy obejmują mieszanie chlorku potasu i kwasu siarkowego oraz reakcję w wysokich temperaturach, w wyniku której powstaje siarczan potasu i kwas solny.
Krystalizacjasseparacjawytwarza siarczan potasu poprzez prażenie alkaliów, takich jak łupiny nasion tungowych i popiół roślinny, a następnieługowanie, filtrowanie, zagęszczanie, separacja odśrodkowa i suszenie w celu uzyskania siarczanu potasu.
ReakcjaChlorek potasuIKwas siarkowy w określonych temperaturach i w określonym stosunku jest inną metodą uzyskania siarczan potasu.Konkretne kroki obejmują rozpuszczenie chlorku potasu w ciepłej wodzie, dodanie kwasu siarkowego w celu przeprowadzenia reakcji, a następnie krystalizację w temperaturze 100–140°C, po czym następuje oddzielenie, neutralizacja i suszenie w celu uzyskania siarczanu potasu.
Zalety siarczanu potasu Mannheim
Proces Mennheima to główna metoda produkcji siarczanu potasu stosowana za granicą. Ta niezawodna i zaawansowana metoda pozwala uzyskać skoncentrowany siarczan potasu o doskonałej rozpuszczalności w wodzie. Roztwór słabo kwaśny nadaje się do gleb zasadowych.
Zasady produkcji
Proces reakcji:
1. Kwas siarkowy i chlorek potasu są proporcjonalnie dozowane i równomiernie podawane do komory reakcyjnej pieca Mannheim, gdzie reagują, tworząc siarczan potasu i chlorowodór.
2. Reakcja przebiega w dwóch etapach:
i. Pierwszy etap jest egzotermiczny i zachodzi w niższej temperaturze.
ii. Drugi etap obejmuje przemianę wodorosiarczanu potasu w siarczan potasu, która jest reakcją silnie endotermiczną.
Kontrola temperatury:
1. Reakcja musi zachodzić w temperaturze powyżej 268°C, przy czym optymalny zakres wynosi 500–600°C, aby zapewnić wydajność i nie dopuścić do nadmiernego rozkładu kwasu siarkowego.
2. W rzeczywistej produkcji temperatura reakcji jest zazwyczaj kontrolowana w zakresie 510–530°C w celu zapewnienia stabilności i wydajności.
Wykorzystanie ciepła:
1. Reakcja jest silnie endotermiczna i wymaga stałego dostarczania ciepła ze spalania gazu ziemnego.
2. Około 44% ciepła pieca ucieka przez ściany, 40% jest odprowadzane przez gazy spalinowe, a jedynie 16% jest wykorzystywane w samej reakcji.
Kluczowe aspekty procesu mannheimskiego
Piecśrednica jest decydującym czynnikiem wydajności produkcyjnej. Największe piece na świecie mają średnicę 6 metrów.Jednocześnie niezawodny układ napędowy jest gwarancją ciągłej i stabilnej reakcji.Materiały ogniotrwałe muszą być odporne na wysokie temperatury, silne kwasy i zapewniać dobrą wymianę ciepła. Materiały stosowane w mechanizmach mieszających muszą być odporne na ciepło, korozję i zużycie.
Jakość gazu chlorowodorowego:
1. Utrzymywanie lekkiego podciśnienia w komorze reakcyjnej zapewnia, że powietrze i spaliny nie rozcieńczą chlorowodoru.
2. Prawidłowe uszczelnienie i obsługa pozwalają na osiągnięcie stężenia HCl wynoszącego 50% lub więcej.
Specyfikacja surowców:
1.Chlorek potasu:Aby zapewnić optymalną wydajność reakcji, muszą spełniać określone wymagania dotyczące wilgotności, wielkości cząstek i zawartości tlenku potasu.
2.Kwas siarkowy:Wymaga stężenia 99% dla czystości i spójnej reakcji.
Kontrola temperatury:
1.Komora reakcyjna (510-530°C):Zapewnia całkowitą reakcję.
2.Komora spalania:Równoważy dopływ gazu ziemnego, zapewniając efektywne spalanie.
3.Temperatura gazu wylotowego:Kontrolowane w celu zapobiegania blokowaniu układu wydechowego i zapewnienia efektywnego pochłaniania gazów.
Przepływ pracy procesu
- Reakcja:Chlorek potasu i kwas siarkowy są stale podawane do komory reakcyjnej. Powstały siarczan potasu jest odprowadzany, schładzany, przesiewany i neutralizowany tlenkiem wapnia przed pakowaniem.
- Postępowanie z produktami ubocznymi:
- Wysokotemperaturowy gaz chlorowodoru jest chłodzony i oczyszczany w szeregu skruberów i wież absorpcyjnych w celu wytworzenia kwasu solnego o jakości przemysłowej (31–37% HCl).
- Emisje gazów odlotowych są oczyszczane w sposób spełniający normy środowiskowe.
Wyzwania i ulepszenia
- Strata ciepła:Poprzez gazy spalinowe i ściany pieca tracona jest znaczna ilość ciepła, co podkreśla potrzebę udoskonalonych systemów odzyskiwania ciepła.
- Korozja sprzętu:Proces ten zachodzi w wysokich temperaturach i kwaśnych warunkach, co powoduje zużycie elementów i utrudnia ich konserwację.
- Wykorzystanie produktów ubocznych kwasu solnego:Rynek kwasu solnego może być nasycony, co stwarza konieczność poszukiwania alternatywnych zastosowań lub metod minimalizujących ilość produktów ubocznych.
Proces produkcji siarczanu potasu w Mannheim wiąże się z emisją dwóch rodzajów gazów odpadowych: spalin z procesu spalania gazu ziemnego oraz produktu ubocznego w postaci gazowego chlorowodoru.
Spaliny spalania:
Temperatura spalin wynosi zazwyczaj około 450°C. Ciepło to jest przekazywane przez rekuperator przed odprowadzeniem. Jednak nawet po wymianie ciepła temperatura spalin utrzymuje się na poziomie około 160°C, a ciepło resztkowe jest uwalniane do atmosfery.
Produkt uboczny: gaz chlorowodorowy:
Gaz chlorowodorowy jest poddawany płukaniu w wieży płuczącej z kwasem siarkowym, absorpcji w absorberze opadającym oraz oczyszczaniu w wieży oczyszczającej spaliny przed odprowadzeniem. W tym procesie powstaje 31% kwas solny., w którym wyższykoncentracja może prowadzić do emisjinie donorm i powodując zjawisko „oporu ogonowego” w układzie wydechowym.Dlatego w czasie rzeczywistymkwas chlorowodorowy pomiar stężenia okazuje się ważny w produkcji.
Aby uzyskać lepsze efekty, można podjąć następujące środki:
Zmniejszenie stężenia kwasu: Obniż stężenie kwasu podczas procesu wchłanianiazgęstościomierz liniowy w celu dokładnego monitorowania.
Zwiększenie objętości krążącej wody: Poprawa cyrkulacji wody w absorberze opadającym w celu zwiększenia wydajności absorpcji.
Zmniejszenie obciążenia wieży oczyszczania spalin: optymalizacja operacji w celu zminimalizowania obciążenia układu oczyszczania.
Dzięki tym regulacjom i prawidłowej obsłudze można wyeliminować zjawisko oporu ogonowego, co gwarantuje, że emisje spełniają wymagane normy.
Czas publikacji: 23-01-2025
