पोटेशियम सल्फेट (K2SO4) उत्पादन के लिए मैनहेम प्रक्रिया

पोटेशियम सल्फेट के लिए मैनहेम प्रक्रिया (K₂SO₄) उत्पादन

पोटेशियम सल्फेट के मुख्य उत्पादन तरीके

मैनहेम प्रक्रिया is K2SO4 के उत्पादन की औद्योगिक प्रक्रिया,उच्च तापमान पर 98% सल्फ्यूरिक अम्ल और पोटेशियम क्लोराइड के बीच अपघटन अभिक्रिया, जिसमें उप-उत्पाद के रूप में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल बनता है। इस अभिक्रिया के विशिष्ट चरणों में पोटेशियम क्लोराइड और सल्फ्यूरिक अम्ल को मिलाना और उच्च तापमान पर अभिक्रिया कराना शामिल है, जिससे पोटेशियम सल्फेट और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल बनते हैं।

क्रिस्टलीकरणsअलगावतुंग के बीज के छिलके और पौधों की राख जैसे क्षार को भूनकर पोटेशियम सल्फेट का उत्पादन किया जाता है, फिर उसके बादपोटेशियम सल्फेट प्राप्त करने के लिए लीचिंग, फ़िल्टरिंग, सांद्रण, अपकेंद्री पृथक्करण और सुखाने की प्रक्रियाएँ।

प्रतिक्रियापोटेशियम क्लोराइडऔरसल्फ्यूरिक एसिड विशिष्ट तापमानों पर एक विशिष्ट अनुपात में प्राप्त करना एक अन्य विधि है। पोटेशियम सल्फेट।इस प्रक्रिया में पोटेशियम क्लोराइड को गर्म पानी में घोलना, प्रतिक्रिया के लिए सल्फ्यूरिक एसिड मिलाना और फिर 100-140 डिग्री सेल्सियस पर क्रिस्टलीकरण करना, उसके बाद पृथक्करण, उदासीनीकरण और सुखाने की प्रक्रिया शामिल है जिससे पोटेशियम सल्फेट प्राप्त होता है।

मैनहेम पोटेशियम सल्फेट के लाभ

मेनहाइम प्रक्रिया विदेशों में पोटेशियम सल्फेट उत्पादन की प्रमुख विधि है। यह विश्वसनीय और परिष्कृत विधि उच्च जल घुलनशीलता वाला सांद्र पोटेशियम सल्फेट उत्पन्न करती है। यह दुर्बल अम्लीय विलयन क्षारीय मिट्टी के लिए उपयुक्त है।

उत्पादन सिद्धांत

प्रतिक्रिया प्रक्रिया:

1. सल्फ्यूरिक एसिड और पोटेशियम क्लोराइड को आनुपातिक रूप से मापा जाता है और समान रूप से मैनहेम भट्टी के प्रतिक्रिया कक्ष में डाला जाता है, जहां वे प्रतिक्रिया करके पोटेशियम सल्फेट और हाइड्रोजन क्लोराइड बनाते हैं।

2. यह अभिक्रिया दो चरणों में होती है:

i. पहला चरण ऊष्माक्षेपी है और कम तापमान पर होता है।

ii. दूसरे चरण में पोटेशियम बाइसल्फेट को पोटेशियम सल्फेट में परिवर्तित किया जाता है, जो कि अत्यधिक ऊष्माशोषी प्रक्रिया है।

तापमान नियंत्रण:

1. यह अभिक्रिया 268°C से ऊपर के तापमान पर होनी चाहिए, जिसमें इष्टतम तापमान सीमा 500-600°C है ताकि सल्फ्यूरिक एसिड के अत्यधिक अपघटन के बिना दक्षता सुनिश्चित की जा सके।

2. वास्तविक उत्पादन में, स्थिरता और दक्षता के लिए प्रतिक्रिया तापमान को आमतौर पर 510-530 डिग्री सेल्सियस के बीच नियंत्रित किया जाता है।

ऊष्मा का उपयोग:

1. यह अभिक्रिया अत्यधिक ऊष्माशोषी है, जिसके लिए प्राकृतिक गैस दहन से निरंतर ऊष्मा आपूर्ति की आवश्यकता होती है।

2. भट्टी की लगभग 44% ऊष्मा दीवारों के माध्यम से नष्ट हो जाती है, 40% निकास गैसों द्वारा बाहर निकल जाती है, और केवल 16% ही वास्तविक प्रतिक्रिया के लिए उपयोग की जाती है।

मैनहेम प्रक्रिया के प्रमुख पहलू

भट्ठीव्यास उत्पादन क्षमता का निर्णायक कारक है। विश्व स्तर पर सबसे बड़ी भट्टियों का व्यास 6 मीटर है।साथ ही, विश्वसनीय ड्राइविंग सिस्टम निरंतर और स्थिर प्रतिक्रिया की गारंटी है।अपघटक पदार्थों को उच्च तापमान, प्रबल अम्लों का सामना करने में सक्षम होना चाहिए और उनमें ऊष्मा का अच्छा स्थानांतरण होना चाहिए। सरगर्मी तंत्रों के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री ऊष्मा, संक्षारण और घिसाव प्रतिरोधी होनी चाहिए।

हाइड्रोजन क्लोराइड गैस की गुणवत्ता:

1. अभिक्रिया कक्ष में हल्का निर्वात बनाए रखने से यह सुनिश्चित होता है कि हवा और द्रव गैसें हाइड्रोजन क्लोराइड को पतला न करें।

2. उचित सीलिंग और संचालन से 50% या उससे अधिक की एचसीएल सांद्रता प्राप्त की जा सकती है।

कच्चे माल की विशिष्टताएँ:

1.पोटेशियम क्लोराइड:इष्टतम अभिक्रिया दक्षता के लिए विशिष्ट नमी, कण आकार और पोटेशियम ऑक्साइड सामग्री की आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक है।

2.सल्फ्यूरिक एसिड:इसके लिए 9 की सांद्रता की आवश्यकता होती है।9शुद्धता और सुसंगत प्रतिक्रिया के लिए %।

तापमान नियंत्रण:

1.प्रतिक्रिया कक्ष (510-530 डिग्री सेल्सियस):पूर्ण प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है।

2.दहन कक्ष:कुशल दहन के लिए प्राकृतिक गैस की आपूर्ति को संतुलित करता है।

3.टेल गैस तापमान:निकास अवरोधों को रोकने और प्रभावी गैस अवशोषण सुनिश्चित करने के लिए नियंत्रित किया जाता है।

प्रक्रिया कार्यप्रवाह

• प्रतिक्रिया:अभिक्रिया कक्ष में पोटेशियम क्लोराइड और सल्फ्यूरिक अम्ल को लगातार प्रवाहित किया जाता है। परिणामस्वरूप प्राप्त पोटेशियम सल्फेट को निकालकर ठंडा किया जाता है, छाना जाता है और पैकेजिंग से पहले कैल्शियम ऑक्साइड से उदासीन किया जाता है।
• उप-उत्पाद प्रबंधन:
  • उच्च तापमान वाली हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को स्क्रबर और अवशोषण टावरों की एक श्रृंखला के माध्यम से ठंडा और शुद्ध किया जाता है ताकि औद्योगिक-ग्रेड हाइड्रोक्लोरिक एसिड (31-37% एचसीएल) का उत्पादन किया जा सके।
  • पर्यावरण मानकों को पूरा करने के लिए अपशिष्ट गैस उत्सर्जन का उपचार किया जाता है।

चुनौतियाँ और सुधार

1. ताप हानि:निकास गैसों और भट्टी की दीवारों के माध्यम से काफी मात्रा में ऊष्मा नष्ट हो जाती है, जो बेहतर ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों की आवश्यकता को उजागर करती है।
2. उपकरणों में जंग लगना:यह प्रक्रिया उच्च तापमान और अम्लीय परिस्थितियों में संचालित होती है, जिससे टूट-फूट और रखरखाव संबंधी चुनौतियां उत्पन्न होती हैं।
3. हाइड्रोक्लोरिक एसिड उप-उत्पाद का उपयोग:हाइड्रोक्लोरिक एसिड का बाजार संतृप्त हो सकता है, जिससे वैकल्पिक उपयोगों या उप-उत्पाद उत्पादन को कम करने के तरीकों पर शोध करना आवश्यक हो जाता है।

मैनहेम पोटेशियम सल्फेट उत्पादन प्रक्रिया में दो प्रकार के अपशिष्ट गैस उत्सर्जन शामिल हैं: प्राकृतिक गैस से दहन निकास और उपोत्पाद हाइड्रोजन क्लोराइड गैस।

दहन निकास:

दहन से निकलने वाली गैस का तापमान आमतौर पर लगभग 450°C होता है। इस ऊष्मा को एक रिक्यूपरेटर के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है, जिसके बाद इसे बाहर निकाल दिया जाता है। हालांकि, ऊष्मा विनिमय के बाद भी, निकलने वाली गैस का तापमान लगभग 160°C बना रहता है, और यह अवशिष्ट ऊष्मा वायुमंडल में मुक्त हो जाती है।

उपउत्पाद हाइड्रोजन क्लोराइड गैस:

हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को सल्फ्यूरिक एसिड वाशिंग टावर में स्क्रबिंग, फॉलिंग-फिल्म एब्जॉर्बर में अवशोषण और निकास गैस शुद्धिकरण टावर में शुद्धिकरण प्रक्रिया से गुज़ारा जाता है, जिसके बाद इसे छोड़ा जाता है। इस प्रक्रिया से 31% हाइड्रोक्लोरिक एसिड उत्पन्न होता है।, जिसमें उच्चसांद्रता उत्सर्जन का कारण बन सकती हैतक नहींमानकों का उल्लंघन करने और निकास में "टेल ड्रैग" जैसी घटना उत्पन्न करने के कारण।इसलिए, वास्तविक समयहाइड्रोक्लोरिक एसिड सांद्रता माप उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

बेहतर परिणाम प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:

अम्ल सांद्रता कम करें: अवशोषण प्रक्रिया के दौरान अम्ल सांद्रता को कम करें।साथइनलाइन घनत्व मीटर सटीक निगरानी के लिए।

परिसंचारी जल की मात्रा बढ़ाएँ: अवशोषण दक्षता में सुधार के लिए फॉलिंग-फिल्म अवशोषक में जल परिसंचरण को बढ़ाएँ।

निकास गैस शुद्धिकरण टावर पर भार कम करें: शुद्धिकरण प्रणाली पर बोझ को कम करने के लिए संचालन को अनुकूलित करें।

समय के साथ इन समायोजनों और उचित संचालन के माध्यम से, टेल ड्रैग की समस्या को समाप्त किया जा सकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि उत्सर्जन आवश्यक मानकों को पूरा करता है।