Манхаймски процес за производство на калиев сулфат (K2SO4)

Манхаймски процес за калиев сулфат (K₂SO₄) Производство

Основни методи за производство на калиев сулфат

Манхаймски процес is промишлен процес за производство на K2SO4,реакция на разлагане между 98% сярна киселина и калиев хлорид при високи температури, като страничен продукт е солна киселина. Конкретните стъпки включват смесване на калиев хлорид и сярна киселина и реакцията им при високи температури за образуване на калиев сулфат и солна киселина.

Кристализацияsразделянепроизвежда калиев сулфат чрез изпичане на алкали като обвивка на волфрамово семе и растителна пепел, последвано отизлугване, филтриране, концентриране, центрофугално разделяне и сушене за получаване на калиев сулфат.

Реакция наКалиев хлоридиСярна киселина при определени температури в определено съотношение е друг метод за получаване калиев сулфат.Специфичните стъпки включват разтваряне на калиев хлорид в топла вода, добавяне на сярна киселина за реакцията и след това кристализация при 100–140°C, последвано от разделяне, неутрализация и сушене за получаване на калиев сулфат.

Предимства на калиев сулфат от Манхайм

Процесът на Менхайм е основният метод за производство на калиев сулфат в чужбина. Надеждният и усъвършенстван метод произвежда концентриран калиев сулфат с превъзходна разтворимост във вода. Слабокиселинният разтвор е подходящ за алкална почва.

Принципи на производство

Процес на реакция:

1. Сярна киселина и калиев хлорид се дозират пропорционално и равномерно в реакционната камера на пещта в Манхайм, където реагират, за да произведат калиев сулфат и хлороводород.

2. Реакцията протича в два етапа:

i. Първата стъпка е екзотермична и протича при по-ниска температура.

ii. Втората стъпка включва превръщането на калиевия бисулфат в калиев сулфат, което е силно ендотермично.

Контрол на температурата:

1. Реакцията трябва да протича при температури над 268°C, като оптималният диапазон е 500-600°C, за да се осигури ефективност без прекомерно разлагане на сярната киселина.

2. В реалното производство, температурата на реакцията обикновено се контролира между 510-530°C за стабилност и ефективност.

Използване на топлина:

1. Реакцията е силно ендотермична, изискваща постоянно подаване на топлина от изгарянето на природен газ.

2. Около 44% от топлината на пещта се губи през стените, 40% се отнася от отработените газове и само 16% се използва за действителната реакция.

Ключови аспекти на Манхаймския процес

ПещДиаметърът е решаващият фактор за производствения капацитет. Най-големите пещи в световен мащаб имат диаметър от 6 метра.В същото време, надеждната система за шофиране е гаранция за непрекъсната и стабилна реакция.Огнеупорните материали трябва да издържат на високи температури, силни киселини и да осигуряват добър топлопренос. Материалите за разбъркващите механизми трябва да са устойчиви на топлина, корозия и износване.

Качество на хлороводородния газ:

1. Поддържането на лек вакуум в реакционната камера гарантира, че въздухът и димните газове не разреждат хлороводорода.

2. Правилното уплътняване и работа могат да постигнат концентрации на HCl от 50% или по-високи.

Спецификации на суровините:

1.Калиев хлорид:Трябва да отговаря на специфичните изисквания за влага, размер на частиците и съдържание на калиев оксид за оптимална ефективност на реакцията.

2.Сярна киселина:Изисква концентрация от 99% за чистота и постоянна реакция.

Контрол на температурата:

1.Реакционна камера (510-530°C):Осигурява пълна реакция.

2.Горивна камера:Балансира входящия поток на природен газ за ефективно горене.

3.Температура на остатъчния газ:Контролирано, за да се предотврати запушване на отработените газове и да се осигури ефективно абсорбиране на газове.

Работен процес

• Реакция:Калиев хлорид и сярна киселина се подават непрекъснато в реакционната камера. Полученият калиев сулфат се изхвърля, охлажда, пресява и неутрализира с калциев оксид преди опаковане.
• Обработка на странични продукти:
  • Високотемпературният хлороводороден газ се охлажда и пречиства през серия скрубери и абсорбционни кули, за да се получи солна киселина с индустриално качество (31-37% HCl).
  • Емисиите от остатъчни газове се третират, за да отговарят на екологичните стандарти.

Предизвикателства и подобрения

1. Загуба на топлина:Значителни загуби на топлина се наблюдават през отработените газове и стените на пещта, което подчертава необходимостта от подобрени системи за рекуперация на топлина.
2. Корозия на оборудването:Процесът протича при високи температури и киселинни условия, което води до износване и проблеми с поддръжката.
3. Използване на страничен продукт от солна киселина:Пазарът на солна киселина може да е наситен, което налага проучване на алтернативни приложения или методи за минимизиране на производството на странични продукти.

Процесът на производство на калиев сулфат в Манхайм включва два вида емисии на отпадъчни газове: отработени газове от горенето на природен газ и страничен продукт - хлороводород.

Изгорели газове:

Температурата на отработените газове от горенето обикновено е около 450°C. Тази топлина се пренася през рекуператор, преди да бъде изпусната. Въпреки това, дори след топлообмен, температурата на отработените газове остава приблизително 160°C и тази остатъчна топлина се отделя в атмосферата.

Страничен продукт - газообразен хлороводород:

Хлороводородният газ се пречиства в кула за промиване със сярна киселина, абсорбира се в абсорбер с падащ филм и се пречиства в кула за пречистване на отработени газове, преди да бъде изпуснат. Този процес генерира 31% солна киселина., в който по-високконцентрацията може да доведе до емисиине е достандарти и причиняване на феномена „задно съпротивление“ в изпускателната система.Следователно, в реално времесолна киселина измерване на концентрация става важен в производството.

За по-добър ефект могат да се предприемат следните мерки:

Намалете концентрацията на киселина: Намалете концентрацията на киселина по време на процеса на абсорбциясвграден плътностомер за точно наблюдение.

Увеличаване на обема на циркулиращата вода: Подобрете циркулацията на водата в абсорбатора с падащ филм, за да подобрите ефективността на абсорбция.

Намалете натоварването на кулата за пречистване на отработени газове: Оптимизирайте операциите, за да намалите натоварването на системата за пречистване.

Чрез тези настройки и правилна работа с течение на времето, феноменът на задното съпротивление може да бъде елиминиран, като се гарантира, че емисиите отговарят на необходимите стандарти.