Proseso ng Mannheim para sa Produksyon ng Potassium Sulfate (K2SO4)

Proseso ng Mannheim para sa Potassium Sulfate (K₂SO₄) Produksyon

Mga Pangunahing Paraan ng Produksyon ng Potassium Sulfate

Proseso ng Mannheim is prosesong pang-industriya para sa produksyon ng K2SO4,isang reaksyon ng dekomposisyon sa pagitan ng 98% sulfuric acid at potassium chloride sa mataas na temperatura kasama ang hydrochloric acid bilang byproduct. Kasama sa mga partikular na hakbang ang paghahalo ng potassium chloride at sulfuric acid at pag-reaksyon sa mga ito sa mataas na temperatura upang bumuo ng potassium sulfate at hydrochloric acid.

Kristalisasyonspaghahandanakakagawa ng potassium sulfate sa pamamagitan ng pag-ihaw ng alkali tulad ng balat ng buto ng tung at abo ng halaman, na sinusundan ngpag-leaching, pagsasala, pag-concentrate, sentripugal na paghihiwalay at pagpapatuyo upang makuha ang potassium sulfate.

Reaksyon ngPotassium ChlorideatAsidong Sulfuriko sa mga partikular na temperatura sa isang partikular na proporsyon ay isa pang paraan upang makuha potasa sulpate.Kabilang sa mga partikular na hakbang ang pagtunaw ng potassium chloride sa maligamgam na tubig, pagdaragdag ng sulfuric acid para sa reaksyon, at pagkatapos ay pagkikristal sa 100–140°C, na sinusundan ng paghihiwalay, neutralisasyon, at pagpapatuyo upang makagawa ng potassium sulfate.

Mga Benepisyo ng Mannheim Potassium Sulfate

Ang prosesong Mennheim ang pangunahing paraan ng produksyon ng potassium sulfate sa ibang bansa. Ang maaasahan at sopistikadong paraan ay nakakagawa ng purong potassium sulfate na may superior na solubility sa tubig. Ang mahinang solusyon sa asido ay angkop para sa alkaline na lupa.

Mga Prinsipyo ng Produksyon

Proseso ng Reaksyon:

1. Ang sulfuric acid at potassium chloride ay proporsyonal na sinusukat at pantay na ipinapasok sa reaction chamber ng Mannheim furnace, kung saan ang mga ito ay tumutugon upang makagawa ng potassium sulfate at hydrogen chloride.

2. Ang reaksyon ay nagaganap sa dalawang hakbang:

i. Ang unang hakbang ay eksotermiko at nangyayari sa mas mababang temperatura.

ii. Ang ikalawang hakbang ay kinabibilangan ng pagbabago ng potassium bisulfate tungo sa potassium sulfate, na may matinding endothermic na epekto.

Kontrol ng Temperatura:

1. Ang reaksyon ay dapat maganap sa mga temperaturang higit sa 268°C, na ang pinakamainam na saklaw ay 500-600°C upang matiyak ang kahusayan nang walang labis na pagkabulok ng sulfuric acid.

2. Sa aktwal na produksyon, ang temperatura ng reaksyon ay karaniwang kinokontrol sa pagitan ng 510-530°C para sa katatagan at kahusayan.

Paggamit ng Init:

1. Ang reaksyon ay lubos na endothermic, na nangangailangan ng pare-parehong supply ng init mula sa pagkasunog ng natural na gas.

2. Humigit-kumulang 44% ng init ng pugon ang nawawala sa mga dingding, 40% ang natatangay ng mga gas na maubos, at 16% lamang ang ginagamit para sa aktwal na reaksyon.

Mga Pangunahing Aspeto ng Proseso ng Mannheim

PugonAng diyametro ang siyang mapagpasyang salik ng kapasidad ng produksyon. Ang pinakamalaking mga hurno sa buong mundo ay may diyametro na 6 na metro.Kasabay nito, ang maaasahang sistema ng pagmamaneho ay ang garantiya ng tuluy-tuloy at matatag na reaksyon.Ang mga materyales na refractory ay dapat makatiis sa mataas na temperatura, malalakas na asido, at makapaghatid ng mahusay na paglipat ng init. Ang mga materyales para sa mga mekanismo ng pagpapakilos ay dapat na lumalaban sa init, kalawang, at pagkasira.

Kalidad ng Gas na Hydrogen Chloride:

1. Tinitiyak ng pagpapanatili ng bahagyang vacuum sa reaction chamber na hindi nalalanta ng hangin at mga flue gas ang hydrogen chloride.

2. Ang wastong pagbubuklod at pagpapatakbo ay maaaring makamit ang konsentrasyon ng HCl na 50% o mas mataas pa.

Mga Espesipikasyon ng Hilaw na Materyales:

1.Potassium Chloride:Dapat matugunan ang mga partikular na kinakailangan sa kahalumigmigan, laki ng particle, at nilalaman ng potassium oxide para sa pinakamainam na kahusayan ng reaksyon.

2.Asidong Sulpuriko:Nangangailangan ng konsentrasyon na 99% para sa kadalisayan at pare-parehong reaksyon.

Kontrol ng Temperatura:

1.Silid ng Reaksyon (510-530°C):Tinitiyak ang kumpletong reaksyon.

2.Silid ng Pagsunog:Binabalanse ang pagpasok ng natural na gas para sa mahusay na pagkasunog.

3.Temperatura ng Gas ng Buntot:Kinokontrol upang maiwasan ang mga bara sa tambutso at matiyak ang epektibong pagsipsip ng gas.

Daloy ng Trabaho sa Proseso

• Reaksyon:Ang potassium chloride at sulfuric acid ay patuloy na ipinapasok sa reaction chamber. Ang resultang potassium sulfate ay inilalabas, pinapalamig, sinasala, at nineneutralize gamit ang calcium oxide bago i-package.
• Paghawak ng mga Salitang Produkto:
  • Ang mataas na temperaturang hydrogen chloride gas ay pinapalamig at dinadalisay sa pamamagitan ng isang serye ng mga scrubber at absorption tower upang makagawa ng industrial-grade hydrochloric acid (31-37% HCl).
  • Ang mga emisyon ng gas sa buntot ay ginagamot upang matugunan ang mga pamantayan sa kapaligiran.

Mga Hamon at Pagpapabuti

1. Pagkawala ng Init:Malaking init ang nawawala sa mga gas na maubos at mga dingding ng pugon, na nagpapakita ng pangangailangan para sa pinahusay na mga sistema ng pagbawi ng init.
2. Kaagnasan ng Kagamitan:Ang proseso ay gumagana sa ilalim ng mataas na temperatura at mga kondisyong acidic, na humahantong sa mga hamon sa pagkasira at pagpapanatili.
3. Paggamit ng Hydrochloric Acid By-product:Maaaring puspos ang merkado para sa hydrochloric acid, na nangangailangan ng pananaliksik sa mga alternatibong gamit o pamamaraan upang mabawasan ang output ng by-product.

Ang proseso ng produksyon ng Mannheim potassium sulfate ay kinabibilangan ng dalawang uri ng emisyon ng basurang gas: ang tambutso mula sa pagkasunog ng natural na gas at ang byproduct na hydrogen chloride gas.

Tambutso ng Pagkasunog:

Ang temperatura ng tambutso ng pagkasunog ay karaniwang nasa bandang 450°C. Ang init na ito ay inililipat sa pamamagitan ng isang recuperator bago ilabas. Gayunpaman, kahit na pagkatapos ng pagpapalitan ng init, ang temperatura ng tambutso ay nananatili sa humigit-kumulang 160°C, at ang natitirang init na ito ay inilalabas sa atmospera.

Produkto ng Hydrogen Chloride Gas:

Ang hydrogen chloride gas ay sumasailalim sa scrubbing sa isang sulfuric acid washing tower, absorption sa isang falling-film absorber, at purification sa isang exhaust gas purification tower bago ilabas. Ang prosesong ito ay bumubuo ng 31% hydrochloric acid., kung saan mas mataasang konsentrasyon ay maaaring humantong sa mga emisyonhindi hanggangmga pamantayan at nagdudulot ng penomenong "tail drag" sa tambutso.Samakatuwid, totoong orasasidong hidrokloriko pagsukat ng konsentrasyon nagiging mahalaga sa produksyon.

Ang mga sumusunod na hakbang ay maaaring gawin para sa mas mahusay na epekto:

Bawasan ang Konsentrasyon ng Asido: Bawasan ang konsentrasyon ng asido habang nasa proseso ng pagsipsipkasamametro ng densidad sa loob ng linya para sa tumpak na pagsubaybay.

Dagdagan ang Dami ng Tubig na Umiiral: Pahusayin ang sirkulasyon ng tubig sa falling-film absorber upang mapabuti ang kahusayan ng pagsipsip.

Bawasan ang Karga sa Exhaust Gas Purification Tower: I-optimize ang mga operasyon upang mabawasan ang pasanin sa sistema ng paglilinis.

Sa pamamagitan ng mga pagsasaayos na ito at wastong operasyon sa paglipas ng panahon, maaaring maalis ang penomenong tail drag, na tinitiyak na ang mga emisyon ay nakakatugon sa mga kinakailangang pamantayan.