Procédé Mannheim pour le sulfate de potassium (K2SO4) Production
Principales méthodes de production du sulfate de potassium
Procédé de Mannheim is procédé industriel de production de K2SO4,Il s'agit d'une réaction de décomposition entre l'acide sulfurique à 98 % et le chlorure de potassium à haute température, avec formation d'acide chlorhydrique comme sous-produit. Les étapes spécifiques consistent à mélanger le chlorure de potassium et l'acide sulfurique, puis à les faire réagir à haute température pour former du sulfate de potassium et de l'acide chlorhydrique.
Cristallisationsséparationproduit du sulfate de potassium par grillage d'alcalis comme la coque de graines de tung et les cendres végétales, puis suivi delixiviation, filtration, concentration, séparation centrifuge et séchage pour obtenir du sulfate de potassium.
Réaction deChlorure de potassiumetAcide sulfurique à des températures spécifiques et dans un rapport spécifique est une autre méthode pour obtenir sulfate de potassium.Les étapes spécifiques comprennent la dissolution du chlorure de potassium dans de l'eau chaude, l'ajout d'acide sulfurique pour la réaction, puis la cristallisation à 100–140°C, suivie de la séparation, de la neutralisation et du séchage pour produire du sulfate de potassium.
Avantages du sulfate de potassium de Mannheim
Le procédé Mennheim est la principale méthode de production de sulfate de potassium à l'étranger. Ce procédé fiable et sophistiqué permet d'obtenir un sulfate de potassium concentré présentant une solubilité dans l'eau supérieure. La solution faiblement acide obtenue convient aux sols alcalins.
Principes de production
Processus de réaction :
1. L'acide sulfurique et le chlorure de potassium sont dosés proportionnellement et introduits uniformément dans la chambre de réaction du four de Mannheim, où ils réagissent pour produire du sulfate de potassium et du chlorure d'hydrogène.
2. La réaction se déroule en deux étapes :
i. La première étape est exothermique et se produit à une température plus basse.
ii. La deuxième étape consiste en la conversion du bisulfate de potassium en sulfate de potassium, qui est fortement endothermique.
Contrôle de la température :
1. La réaction doit se produire à des températures supérieures à 268 °C, la plage optimale étant de 500 à 600 °C pour garantir l'efficacité sans décomposition excessive de l'acide sulfurique.
2. En production réelle, la température de réaction est généralement contrôlée entre 510 et 530 °C pour des raisons de stabilité et d'efficacité.
Utilisation de la chaleur :
1. La réaction est fortement endothermique, nécessitant un apport de chaleur constant provenant de la combustion du gaz naturel.
2. Environ 44 % de la chaleur du four est perdue à travers les parois, 40 % est emportée par les gaz d'échappement et seulement 16 % est utilisée pour la réaction proprement dite.
Aspects clés du processus de Mannheim
FourLe diamètre est le facteur déterminant de la capacité de production. Les plus grands fours du monde ont un diamètre de 6 mètres.Parallèlement, un système de propulsion fiable est la garantie d'une réaction continue et stable.Les matériaux réfractaires doivent résister aux hautes températures et aux acides forts, et assurer une bonne conductivité thermique. Les matériaux des mécanismes d'agitation doivent être résistants à la chaleur, à la corrosion et à l'usure.
Qualité du chlorure d'hydrogène gazeux :
1. Le maintien d'un léger vide dans la chambre de réaction garantit que l'air et les gaz de combustion ne diluent pas le chlorure d'hydrogène.
2. Une étanchéité et un fonctionnement corrects permettent d'atteindre des concentrations d'HCl de 50 % ou plus.
Spécifications des matières premières :
1.Chlorure de potassium :Doit répondre à des exigences spécifiques en matière d'humidité, de granulométrie et de teneur en oxyde de potassium pour une efficacité de réaction optimale.
2.Acide sulfurique:Nécessite une concentration de 99% pour la pureté et la constance de la réaction.
Contrôle de la température :
1.Chambre de réaction (510-530 °C) :Assure une réaction complète.
2.Chambre de combustion :Équilibre l'apport de gaz naturel pour une combustion efficace.
3.Température des gaz d'échappement :Un système de contrôle permet d'éviter les obstructions du système d'échappement et d'assurer une absorption efficace des gaz.
Flux de travail du processus
- Réaction:Du chlorure de potassium et de l'acide sulfurique sont introduits en continu dans la chambre de réaction. Le sulfate de potassium ainsi obtenu est récupéré, refroidi, tamisé et neutralisé avec de l'oxyde de calcium avant conditionnement.
- Gestion des sous-produits :
- Le gaz chlorure d'hydrogène à haute température est refroidi et purifié à travers une série de laveurs et de tours d'absorption pour produire de l'acide chlorhydrique de qualité industrielle (31-37 % HCl).
- Les émissions de gaz d'échappement sont traitées pour répondre aux normes environnementales.
Défis et améliorations
- Perte de chaleur :Des pertes de chaleur importantes sont constatées à travers les gaz d'échappement et les parois du four, ce qui souligne la nécessité d'améliorer les systèmes de récupération de chaleur.
- Corrosion des équipements :Le procédé fonctionne à haute température et en milieu acide, ce qui engendre des problèmes d'usure et de maintenance.
- Utilisation du sous-produit de l'acide chlorhydrique :Le marché de l'acide chlorhydrique peut être saturé, ce qui nécessite des recherches sur des utilisations alternatives ou des méthodes permettant de minimiser la production de sous-produits.
Le procédé de production de sulfate de potassium de Mannheim implique deux types d'émissions de gaz résiduaires : les gaz d'échappement de la combustion du gaz naturel et le chlorure d'hydrogène gazeux, sous-produit de ce procédé.
Échappement de combustion :
La température des gaz d'échappement est généralement d'environ 450 °C. Cette chaleur est récupérée par un récupérateur avant d'être rejetée. Cependant, même après cet échange thermique, la température des gaz d'échappement reste aux alentours de 160 °C, et cette chaleur résiduelle est libérée dans l'atmosphère.
Sous-produit : chlorure d'hydrogène gazeux.
Le chlorure d'hydrogène gazeux subit un lavage à l'acide sulfurique, une absorption dans un absorbeur à film tombant, puis une purification dans une tour d'épuration des gaz d'échappement avant d'être rejeté. Ce procédé génère 31 % d'acide chlorhydrique., dans lequel plus hautLa concentration peut entraîner des émissionspas à la hauteurnormes et provoquant un phénomène de « traînée à l'échappement ».Par conséquent, en temps réelacide chlorhydrique mesure de la concentration tournent de manière importante dans la production.
Les mesures suivantes pourraient être prises pour de meilleurs résultats :
Réduire la concentration d'acide : Diminuer la concentration d'acide pendant le processus d'absorptionavecdensimètre en ligne pour un suivi précis.
Augmenter le volume d'eau en circulation : améliorer la circulation de l'eau dans l'absorbeur à film tombant afin d'améliorer l'efficacité d'absorption.
Réduire la charge sur la tour d'épuration des gaz d'échappement : optimiser les opérations afin de minimiser la charge sur le système d'épuration.
Grâce à ces réglages et à un fonctionnement correct au fil du temps, le phénomène de traînée arrière peut être éliminé, garantissant ainsi que les émissions respectent les normes requises.
Date de publication : 23 janvier 2025
