عملية مانهايم لإنتاج كبريتات البوتاسيوم (K2SO4)

عملية مانهايم لكبريتات البوتاسيوم (K₂SO₄) إنتاج

الطرق الرئيسية لإنتاج كبريتات البوتاسيوم

عملية مانهايم is عملية صناعية لإنتاج كبريتات البوتاسيوم (K2SO4)،تفاعل تحلل بين حمض الكبريتيك بتركيز 98% وكلوريد البوتاسيوم عند درجات حرارة عالية، ينتج عنه حمض الهيدروكلوريك كمنتج ثانوي. تتضمن الخطوات المحددة خلط كلوريد البوتاسيوم وحمض الكبريتيك وتفاعلهما عند درجات حرارة عالية لتكوين كبريتات البوتاسيوم وحمض الهيدروكلوريك.

بلورةsالانفصاليتم إنتاج كبريتات البوتاسيوم من خلال تحميص مواد قلوية مثل قشور بذور التونغ ورماد النبات، ثم يتبع ذلكيتم الحصول على كبريتات البوتاسيوم عن طريق الترشيح، والتصفية، والتركيز، والفصل بالطرد المركزي، والتجفيف.

رد فعلكلوريد البوتاسيوموحمض الكبريتيك يُعد الحصول على درجات حرارة محددة وبنسبة محددة طريقة أخرى. كبريتات البوتاسيوم.وتشمل الخطوات المحددة إذابة كلوريد البوتاسيوم في الماء الدافئ، وإضافة حمض الكبريتيك للتفاعل، ثم التبلور عند درجة حرارة 100-140 درجة مئوية، متبوعًا بالفصل والتعادل والتجفيف لإنتاج كبريتات البوتاسيوم.

مزايا كبريتات البوتاسيوم من مانهايم

تُعدّ عملية مينهايم الطريقة الرئيسية لإنتاج كبريتات البوتاسيوم في الخارج. تُنتج هذه الطريقة الموثوقة والمتطورة كبريتات بوتاسيوم مركزة ذات قابلية ذوبان فائقة في الماء. ويُناسب المحلول الحمضي الضعيف التربة القلوية.

مبادئ الإنتاج

عملية التفاعل:

1. يتم قياس حمض الكبريتيك وكلوريد البوتاسيوم بشكل متناسب ويتم تغذيتهما بالتساوي إلى غرفة التفاعل في فرن مانهايم، حيث يتفاعلان لإنتاج كبريتات البوتاسيوم وكلوريد الهيدروجين.

2. يحدث التفاعل على مرحلتين:

الخطوة الأولى طاردة للحرارة وتحدث عند درجة حرارة منخفضة.

ii. تتضمن الخطوة الثانية تحويل بيكبريتات البوتاسيوم إلى كبريتات البوتاسيوم، وهو تفاعل ماص للحرارة بشدة.

التحكم في درجة الحرارة:

1. يجب أن يحدث التفاعل عند درجات حرارة أعلى من 268 درجة مئوية، مع كون النطاق الأمثل هو 500-600 درجة مئوية لضمان الكفاءة دون تحلل مفرط لحمض الكبريتيك.

2. في الإنتاج الفعلي، يتم التحكم في درجة حرارة التفاعل عادةً بين 510-530 درجة مئوية لتحقيق الاستقرار والكفاءة.

استخدام الحرارة:

1. التفاعل ماص للحرارة بشدة، ويتطلب إمدادًا مستمرًا بالحرارة من احتراق الغاز الطبيعي.

2. يتم فقدان حوالي 44٪ من حرارة الفرن من خلال الجدران، ويتم حمل 40٪ بواسطة غازات العادم، ويتم استخدام 16٪ فقط للتفاعل الفعلي.

الجوانب الرئيسية لعملية مانهايم

فرنيُعد القطر العامل الحاسم في تحديد الطاقة الإنتاجية. يبلغ قطر أكبر الأفران في العالم 6 أمتار.وفي الوقت نفسه، يُعد نظام القيادة الموثوق به ضمانًا للاستجابة المستمرة والمستقرة.يجب أن تتحمل المواد المقاومة للحرارة درجات الحرارة العالية والأحماض القوية، وأن توفر نقلًا جيدًا للحرارة. كما يجب أن تكون مواد آليات التحريك مقاومة للحرارة والتآكل والاهتراء.

جودة غاز كلوريد الهيدروجين:

1. إن الحفاظ على فراغ طفيف في غرفة التفاعل يضمن عدم تخفيف غازات الهواء وغازات المداخن لكلوريد الهيدروجين.

2. يمكن تحقيق تركيزات حمض الهيدروكلوريك بنسبة 50٪ أو أعلى من خلال الإغلاق والتشغيل المناسبين.

مواصفات المواد الخام:

1.كلوريد البوتاسيوم:يجب أن تستوفي متطلبات محددة فيما يتعلق بالرطوبة وحجم الجسيمات ومحتوى أكسيد البوتاسيوم لتحقيق كفاءة تفاعل مثالية.

2.حمض الكبريتيك:يتطلب تركيزًا قدره 99نسبة مئوية للنقاء والتفاعل المتسق.

التحكم في درجة الحرارة:

1.غرفة التفاعل (510-530 درجة مئوية):يضمن تفاعلاً كاملاً.

2.غرفة الاحتراق:يوازن مدخلات الغاز الطبيعي من أجل احتراق فعال.

3.درجة حرارة غازات العادم:يتم التحكم فيه لمنع انسداد العادم وضمان امتصاص الغاز بشكل فعال.

سير العمل

• رد فعل:يتم تغذية غرفة التفاعل باستمرار بكلوريد البوتاسيوم وحمض الكبريتيك. ويتم تفريغ كبريتات البوتاسيوم الناتجة، وتبريدها، وغربلتها، ومعادلتها بأكسيد الكالسيوم قبل التعبئة.
• معالجة المنتجات الثانوية:
  • يتم تبريد غاز كلوريد الهيدروجين ذو درجة الحرارة العالية وتنقيته من خلال سلسلة من أجهزة التنقية وأبراج الامتصاص لإنتاج حمض الهيدروكلوريك الصناعي (31-37٪ HCl).
  • تُعالج انبعاثات الغازات العادمة لتلبية المعايير البيئية.

التحديات والتحسينات

1. فقدان الحرارة:يتم فقدان كمية كبيرة من الحرارة من خلال غازات العادم وجدران الفرن، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى أنظمة استعادة الحرارة المحسنة.
2. تآكل المعدات:تعمل هذه العملية في ظل درجات حرارة عالية وظروف حمضية، مما يؤدي إلى التآكل وتحديات الصيانة.
3. استخدام المنتجات الثانوية لحمض الهيدروكلوريك:قد يكون سوق حمض الهيدروكلوريك مشبعاً، مما يستلزم البحث عن استخدامات أو طرق بديلة لتقليل إنتاج المنتجات الثانوية.

تتضمن عملية إنتاج كبريتات البوتاسيوم في مانهايم نوعين من انبعاثات غازات النفايات: غاز العادم الناتج عن احتراق الغاز الطبيعي وغاز كلوريد الهيدروجين الناتج كمنتج ثانوي.

عادم الاحتراق:

تبلغ درجة حرارة غازات العادم الناتجة عن الاحتراق عادةً حوالي 450 درجة مئوية. تُنقل هذه الحرارة عبر جهاز استعادة الحرارة قبل تصريفها. ومع ذلك، حتى بعد تبادل الحرارة، تبقى درجة حرارة غازات العادم عند حوالي 160 درجة مئوية، وتُطلق هذه الحرارة المتبقية في الغلاف الجوي.

غاز كلوريد الهيدروجين الناتج كمنتج ثانوي:

يخضع غاز كلوريد الهيدروجين لعملية تنقية في برج غسيل بحمض الكبريتيك، ثم امتصاص في جهاز امتصاص ذي طبقة رقيقة متساقطة، ثم تنقية في برج تنقية غازات العادم قبل تصريفه. وتنتج هذه العملية حمض الهيدروكلوريك بنسبة 31%.، حيث أعلىقد يؤدي التركيز إلى انبعاثاتليس على مستوىالمعايير والتسبب في ظاهرة "سحب الذيل" في العادم.لذلك، الوقت الحقيقيحمض الهيدروكلوريك قياس التركيز يصبح الأمر بالغ الأهمية في الإنتاج.

يمكن اتخاذ الإجراءات التالية لتحقيق نتائج أفضل:

تقليل تركيز الحمض: خفض تركيز الحمض أثناء عملية الامتصاصمعمقياس الكثافة المدمج من أجل مراقبة دقيقة.

زيادة حجم المياه المتداولة: تعزيز دوران المياه في جهاز امتصاص الغشاء المتساقط لتحسين كفاءة الامتصاص.

تقليل الحمل على برج تنقية غازات العادم: تحسين العمليات لتقليل العبء على نظام التنقية.

من خلال هذه التعديلات والتشغيل السليم بمرور الوقت، يمكن القضاء على ظاهرة السحب الخلفي، مما يضمن أن الانبعاثات تفي بالمعايير المطلوبة.