Mannheim-folyamat kálium-szulfát előállítására (K2SO4) Termelés
A kálium-szulfát főbb előállítási módszerei
Mannheimi folyamat is ipari eljárás K2SO4 előállítására,98%-os kénsav és kálium-klorid közötti bomlási reakció magas hőmérsékleten, melléktermékként sósavval. A konkrét lépések közé tartozik a kálium-klorid és a kénsav összekeverése és magas hőmérsékleten történő reagáltatása kálium-szulfáttá és sósavvá.
Kristályosodásselkülönítéskálium-szulfátot állít elő lúgok, például tungmaghéj és növényi hamu pörkölésével, majd ezt követőenkioldás, szűrés, betöményítés, centrifugális elválasztás és szárítás kálium-szulfát előállítására.
ReakciójaKálium-kloridésKénsav meghatározott hőmérsékleten, meghatározott arányban egy másik módszer a kálium-szulfát.A konkrét lépések közé tartozik a kálium-klorid feloldása meleg vízben, kénsav hozzáadása a reakcióhoz, majd 100–140 °C-on történő kristályosítás, majd elválasztás, semlegesítés és szárítás kálium-szulfát előállítására.
A Mannheim kálium-szulfát előnyei
A Mennheim-eljárás a kálium-szulfát tengerentúli előállításának elsődleges módszere. A megbízható és kifinomult módszer tömény kálium-szulfátot eredményez, kiváló vízoldhatósággal. A gyengén savas oldat lúgos talajokhoz alkalmas.
Termelési alapelvek
Reakciófolyamat:
1. A kénsavat és a kálium-kloridot arányosan adagolják és egyenletesen táplálják a Mannheim-kemence reakcióterébe, ahol kálium-szulfátot és hidrogén-kloridot képeznek.
2. A reakció két lépésben megy végbe:
i. Az első lépés exoterm, és alacsonyabb hőmérsékleten megy végbe.
ii. A második lépés a kálium-hidrogén-szulfát kálium-szulfáttá történő átalakulása, ami erősen endoterm.
Hőmérséklet-szabályozás:
1. A reakciónak 268°C feletti hőmérsékleten kell végbemennie, az optimális tartomány 500-600°C, hogy a hatékonyság ne következzen be túlzott kénsavbomlás nélkül.
2. A tényleges gyártás során a reakcióhőmérsékletet jellemzően 510-530°C között szabályozzák a stabilitás és a hatékonyság érdekében.
Hőhasznosítás:
1. A reakció erősen endoterm, ami a földgáz elégetéséből származó állandó hőellátást igényel.
2. A kemence hőjének körülbelül 44%-a a falakon keresztül vész el, 40%-át a füstgázok viszik el, és csak 16%-ot hasznosít a tényleges reakció.
A mannheimi folyamat főbb aspektusai
KemenceAz átmérő a termelési kapacitás meghatározó tényezője. A világon a legnagyobb kemencék átmérője 6 méter.Ugyanakkor a megbízható vezetési rendszer garantálja a folyamatos és stabil reakciót.A tűzálló anyagoknak ellenállniuk kell a magas hőmérsékletnek, az erős savaknak, és jó hőátadást kell biztosítaniuk. A keverőmechanizmusok anyagainak ellenállónak kell lenniük a hővel, a korrózióval és a kopással szemben.
Hidrogén-klorid gáz minősége:
1. A reakciókamrában enyhe vákuum fenntartása biztosítja, hogy a levegő és a füstgázok ne hígítsák fel a hidrogén-kloridot.
2. Megfelelő tömítéssel és működéssel 50%-os vagy magasabb HCl-koncentráció érhető el.
Nyersanyag specifikációk:
1.Kálium-klorid:Az optimális reakcióhatékonyság érdekében meg kell felelnie a nedvességtartalomra, a részecskeméretre és a kálium-oxid-tartalomra vonatkozó követelményeknek.
2.Kénsav:9-es koncentrációt igényel9% a tisztaság és az állandó reakció érdekében.
Hőmérséklet-szabályozás:
1.Reakciókamra (510-530°C):Garantálja a teljes reakciót.
2.Égéstér:Kiegyensúlyozza a földgázbevitelt a hatékony égés érdekében.
3.Véggáz hőmérséklete:Szabályozott a kipufogórendszer elzáródásának megelőzése és a hatékony gázelnyelés biztosítása érdekében.
Munkafolyamat
- Reakció:A kálium-kloridot és a kénsavat folyamatosan adagolják a reakciókamrába. A kapott kálium-szulfátot kiürítik, lehűtik, átszűrik és kalcium-oxiddal semlegesítik a csomagolás előtt.
- Melléktermék-kezelés:
- A magas hőmérsékletű hidrogén-klorid gázt lehűtik és tisztítják egy sor gázmosón és abszorpciós tornyon keresztül, így ipari minőségű sósavat (31-37% HCl) állítanak elő.
- A kipufogógáz-kibocsátást a környezetvédelmi előírásoknak megfelelően kezelik.
Kihívások és fejlesztések
- Hőveszteség:Jelentős hőveszteség történik a kipufogógázokon és a kemence falain keresztül, ami rávilágít a hővisszanyerő rendszerek fejlesztésének szükségességére.
- Berendezések korróziója:A folyamat magas hőmérsékleten és savas körülmények között működik, ami kopáshoz és karbantartási kihívásokhoz vezet.
- Sósav melléktermék felhasználása:A sósav piaca telített lehet, ami szükségessé teszi az alternatív felhasználási módok vagy a melléktermék-kibocsátás minimalizálását célzó módszerek kutatását.
A Mannheimi kálium-szulfát előállítási folyamata kétféle hulladékgáz-kibocsátással jár: a földgáz égéstermékével és a melléktermékként keletkező hidrogén-klorid gázzal.
Égési kipufogógáz:
Az égéstermék hőmérséklete általában 450 °C körül van. Ez a hő egy hővisszanyerőn keresztül távozik, mielőtt elvezetik. A kipufogógáz hőmérséklete azonban még a hőcsere után is körülbelül 160 °C marad, és ez a maradék hő a légkörbe kerül.
Melléktermékként hidrogén-klorid gáz:
A hidrogén-klorid gázt egy kénsavas mosótoronyban tisztítják, egy film abszorberben abszorbeálják, majd egy kipufogógáz-tisztító toronyban tisztítják, mielőtt kivezetik. Ez a folyamat 31%-os sósavat eredményez., amelyben magasabbkoncentrációja kibocsátáshoz vezethetnem elégszabványokat, és „farokhúzás” jelenséget okoz a kipufogóban.Ezért valós időbensósav koncentrációmérés fontos fordulatok a termelésben.
A jobb hatás érdekében a következő intézkedéseket lehet tenni:
Csökkentse a savkoncentrációt: Csökkentse a savkoncentrációt az abszorpciós folyamat során-velsorba épített sűrűségmérő a pontos monitorozáshoz.
Növelje a keringő vízmennyiséget: Fokozza a vízkeringést a filmrétegű abszorberben az abszorpció hatékonyságának javítása érdekében.
Csökkentse a kipufogógáz-tisztító torony terhelését: Optimalizálja a működést a tisztítórendszer terhelésének minimalizálása érdekében.
Ezekkel a beállításokkal és a megfelelő működéssel idővel kiküszöbölhető a farokhúzás jelensége, biztosítva, hogy a kibocsátások megfeleljenek az előírt szabványoknak.
Közzététel ideje: 2025. január 23.
