Mannheim-proces voor kaliumsulfaat (K2SO4) Productie
Belangrijkste productiemethoden van kaliumsulfaat
Mannheim-proces is industrieel proces voor de productie van K2SO4,Een ontledingsreactie tussen 98% zwavelzuur en kaliumchloride bij hoge temperaturen, waarbij zoutzuur als bijproduct ontstaat. De specifieke stappen omvatten het mengen van kaliumchloride en zwavelzuur en het laten reageren ervan bij hoge temperaturen om kaliumsulfaat en zoutzuur te vormen.
Kristallisatiesscheidingproduceert kaliumsulfaat door het roosteren van alkalische stoffen zoals tungzaadschillen en plantenas, waarna vervolgensUitloging, filtratie, concentratie, centrifugale scheiding en drogen om kaliumsulfaat te verkrijgen.
reactie vanKaliumchlorideEnZwavelzuur bij specifieke temperaturen in een specifieke verhouding is een andere methode om te verkrijgen kaliumsulfaat.De specifieke stappen omvatten het oplossen van kaliumchloride in warm water, het toevoegen van zwavelzuur voor de reactie, en vervolgens kristallisatie bij 100-140 °C, gevolgd door scheiding, neutralisatie en drogen om kaliumsulfaat te produceren.
Voordelen van Mannheim-kaliumsulfaat
Het Mennheim-proces is de belangrijkste methode voor de productie van kaliumsulfaat in het buitenland. Deze betrouwbare en geavanceerde methode produceert geconcentreerd kaliumsulfaat met een uitstekende wateroplosbaarheid. De zwak zure oplossing is geschikt voor alkalische bodems.
Productieprincipes
Reactieproces:
1. Zwavelzuur en kaliumchloride worden in de juiste verhoudingen gedoseerd en gelijkmatig in de reactiekamer van de Mannheim-oven gevoerd, waar ze reageren tot kaliumsulfaat en waterstofchloride.
2. De reactie vindt plaats in twee stappen:
i. De eerste stap is exotherm en vindt plaats bij een lagere temperatuur.
ii. De tweede stap omvat de omzetting van kaliumbisulfaat in kaliumsulfaat, een sterk endotherme reactie.
Temperatuurregeling:
1. De reactie moet plaatsvinden bij temperaturen boven 268 °C, waarbij het optimale temperatuurbereik 500-600 °C is om een efficiënte werking te garanderen zonder overmatige ontleding van zwavelzuur.
2. In de praktijk wordt de reactietemperatuur doorgaans tussen 510 en 530 °C gehouden voor stabiliteit en efficiëntie.
Warmtegebruik:
1. De reactie is sterk endotherm en vereist een constante warmtetoevoer door de verbranding van aardgas.
2. Ongeveer 44% van de warmte van de oven gaat verloren via de wanden, 40% wordt afgevoerd door de uitlaatgassen en slechts 16% wordt benut voor de eigenlijke reactie.
Belangrijke aspecten van het Mannheim-proces
OvenDe diameter is de bepalende factor voor de productiecapaciteit. De grootste ovens ter wereld hebben een diameter van 6 meter.Tegelijkertijd is een betrouwbaar aandrijfsysteem de garantie voor een continue en stabiele reactie.Vuurvaste materialen moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen en sterke zuren, en een goede warmtegeleiding bieden. Materialen voor de roermechanismen moeten bestand zijn tegen hitte, corrosie en slijtage.
Kwaliteit van waterstofchloridegas:
1. Door een licht vacuüm in de reactiekamer te handhaven, wordt ervoor gezorgd dat lucht en rookgassen het waterstofchloride niet verdunnen.
2. Door een goede afdichting en bediening kunnen HCl-concentraties van 50% of hoger worden bereikt.
Specificaties van de grondstoffen:
1.Kaliumchloride:Moet voldoen aan specifieke eisen met betrekking tot vochtgehalte, deeltjesgrootte en kaliumoxidegehalte voor een optimale reactie-efficiëntie.
2.Zwavelzuur:Vereist een concentratie van 99% voor zuiverheid en consistente reactie.
Temperatuurregeling:
1.Reactiekamer (510-530 °C):Garandeert een volledige reactie.
2.Verbrandingskamer:Zorgt voor een evenwichtige toevoer van aardgas voor een efficiënte verbranding.
3.Temperatuur van de staartgassen:Geregeld om verstoppingen in de uitlaat te voorkomen en een effectieve gasabsorptie te garanderen.
Procesworkflow
- Reactie:Kaliumchloride en zwavelzuur worden continu in de reactiekamer gevoerd. Het gevormde kaliumsulfaat wordt afgevoerd, gekoeld, gezeefd en geneutraliseerd met calciumoxide alvorens het te verpakken.
- Verwerking van bijproducten:
- Waterstofchloridegas met een hoge temperatuur wordt gekoeld en gezuiverd via een reeks gaswassers en absorptietorens om zoutzuur van industriële kwaliteit te produceren (31-37% HCl).
- De uitlaatgasemissies worden behandeld om aan de milieunormen te voldoen.
Uitdagingen en verbeteringen
- Warmteverlies:Er gaat aanzienlijke warmte verloren via de uitlaatgassen en de ovenwanden, wat de noodzaak van verbeterde warmteterugwinningssystemen benadrukt.
- Apparatuurcorrosie:Het proces vindt plaats bij hoge temperaturen en in zure omstandigheden, wat leidt tot slijtage en onderhoudsproblemen.
- Gebruik van bijproducten van zoutzuur:De markt voor zoutzuur kan verzadigd raken, waardoor onderzoek naar alternatieve toepassingen of methoden om de productie van bijproducten te minimaliseren noodzakelijk is.
Het productieproces van kaliumsulfaat in Mannheim omvat twee soorten afvalgasemissies: verbrandingsgassen van aardgas en waterstofchloridegas als bijproduct.
Verbrandingsuitstoot:
De temperatuur van de verbrandingsgassen ligt doorgaans rond de 450 °C. Deze warmte wordt via een warmtewisselaar afgevoerd voordat de gassen worden geloosd. Zelfs na de warmteoverdracht blijft de temperatuur van de uitlaatgassen echter ongeveer 160 °C, en deze restwarmte wordt in de atmosfeer afgevoerd.
Bijproduct waterstofchloridegas:
Het waterstofchloridegas ondergaat een wasbehandeling met zwavelzuur, absorptie in een vallendefilmabsorber en zuivering in een uitlaatgaszuiveringstoren alvorens te worden afgevoerd. Dit proces genereert 31% zoutzuur., waarin hogerconcentratie kan leiden tot emissiesniet in staat totnormen en het veroorzaken van een "staartweerstand"-fenomeen in de uitlaat.Daarom is realtimezoutzuur concentratiemeting wordt belangrijk in de productie.
Voor een beter resultaat kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
Verlaag de zuurconcentratie: Verlaag de zuurconcentratie tijdens het absorptieproces.metinline dichtheidsmeter voor nauwkeurige monitoring.
Verhoog het circulerende watervolume: Verbeter de watercirculatie in de vallende-filmabsorber om de absorptie-efficiëntie te verhogen.
Verminder de belasting van de rookgaszuiveringstoren: Optimaliseer de werking om de belasting van het zuiveringssysteem te minimaliseren.
Door deze aanpassingen en een correcte werking op lange termijn kan het staartweerstandseffect worden geëlimineerd, waardoor de emissies aan de vereiste normen voldoen.
Geplaatst op: 23 januari 2025
