Procés de Mannheim per al sulfat de potassi (K2SO4) Producció
Principals mètodes de producció de sulfat de potassi
Procés de Mannheim is procés industrial per a la producció de K2SO4,una reacció de descomposició entre àcid sulfúric al 98% i clorur de potassi a altes temperatures amb àcid clorhídric com a subproducte. Els passos específics inclouen la barreja de clorur de potassi i àcid sulfúric i la seva reacció a altes temperatures per formar sulfat de potassi i àcid clorhídric.
Cristal·litzaciósseparacióprodueix sulfat de potassi mitjançant la torradura d'àlcalis com la closca de la llavor de tung i la cendra de la planta, i despréslixiviació, filtració, concentració, separació centrífuga i assecat per obtenir sulfat de potassi.
Reacció deClorur de potassiiÀcid sulfúric a temperatures específiques en una proporció específica és un altre mètode per obtenir sulfat de potassi.Els passos específics inclouen dissoldre clorur de potassi en aigua tèbia, afegir àcid sulfúric per a la reacció i després cristal·litzar a 100–140 °C, seguit de separació, neutralització i assecat per produir sulfat de potassi.
Avantatges del sulfat de potassi de Mannheim
El procés de Mennheim és el principal mètode de producció de sulfat de potassi a l'estranger. Aquest mètode fiable i sofisticat produeix sulfat de potassi concentrat amb una solubilitat superior en aigua. La solució d'àcid feble és adequada per a sòls alcalins.
Principis de producció
Procés de reacció:
1. L'àcid sulfúric i el clorur de potassi es dosifiquen proporcionalment i s'alimenten uniformement a la cambra de reacció del forn de Mannheim, on reaccionen per produir sulfat de potassi i clorur d'hidrogen.
2. La reacció es produeix en dos passos:
i. El primer pas és exotèrmic i es produeix a una temperatura més baixa.
ii. El segon pas implica la conversió de bisulfat de potassi en sulfat de potassi, que és fortament endotèrmic.
Control de temperatura:
1. La reacció ha de tenir lloc a temperatures superiors a 268 °C, amb un rang òptim de 500-600 °C per garantir l'eficiència sense una descomposició excessiva de l'àcid sulfúric.
2. En la producció real, la temperatura de reacció es controla normalment entre 510-530 °C per a l'estabilitat i l'eficiència.
Aprofitament de la calor:
1. La reacció és altament endotèrmica i requereix un subministrament constant de calor procedent de la combustió de gas natural.
2. Al voltant del 44% de la calor del forn es perd a través de les parets, el 40% s'emporta els gasos d'escapament i només el 16% s'utilitza per a la reacció real.
Aspectes clau del Procés de Mannheim
FornEl diàmetre és el factor decisiu de la capacitat de producció. Els forns més grans del món tenen un diàmetre de 6 metres.Al mateix temps, un sistema de conducció fiable garanteix una reacció contínua i estable.Els materials refractaris han de suportar altes temperatures, àcids forts i oferir una bona transferència de calor. Els materials per als mecanismes d'agitació han de ser resistents a la calor, la corrosió i el desgast.
Qualitat del gas clorur d'hidrogen:
1. Mantenir un lleuger buit a la cambra de reacció garanteix que l'aire i els gasos de combustió no dilueixin el clorur d'hidrogen.
2. Un segellat i un funcionament adequats poden aconseguir concentracions de HCl del 50% o superiors.
Especificacions de la matèria primera:
1.Clorur de potassi:Ha de complir uns requisits específics d'humitat, mida de partícula i contingut d'òxid de potassi per a una eficiència òptima de la reacció.
2.Àcid sulfúric:Requereix una concentració de 99% de puresa i reacció consistent.
Control de temperatura:
1.Cambra de reacció (510-530 °C):Assegura una reacció completa.
2.Cambra de combustió:Equilibra l'entrada de gas natural per a una combustió eficient.
3.Temperatura del gas de cua:Controlat per evitar bloquejos en els gasos d'escapament i garantir una absorció eficaç del gas.
Flux de treball del procés
- Reacció:El clorur de potassi i l'àcid sulfúric s'alimenten contínuament a la cambra de reacció. El sulfat de potassi resultant es descarrega, es refreda, es tamisa i es neutralitza amb òxid de calci abans de l'envasament.
- Manipulació de subproductes:
- El gas clorur d'hidrogen a alta temperatura es refreda i es purifica a través d'una sèrie de depuradors i torres d'absorció per produir àcid clorhídric de grau industrial (31-37% HCl).
- Les emissions de gasos de cua es tracten per complir amb els estàndards ambientals.
Reptes i millores
- Pèrdua de calor:Es perd molta calor a través dels gasos d'escapament i les parets del forn, cosa que posa de manifest la necessitat de millorar els sistemes de recuperació de calor.
- Corrosió de l'equip:El procés opera a altes temperatures i condicions àcides, cosa que comporta problemes de desgast i manteniment.
- Utilització de subproductes d'àcid clorhídric:El mercat de l'àcid clorhídric pot estar saturat, cosa que requereix investigació sobre usos o mètodes alternatius per minimitzar la producció de subproductes.
El procés de producció de sulfat de potassi de Mannheim implica dos tipus d'emissions de gasos residuals: els gasos de combustió del gas natural i el gas clorur d'hidrogen derivat.
Escapament de combustió:
La temperatura dels gasos d'escapament de la combustió és generalment d'uns 450 °C. Aquesta calor es transfereix a través d'un recuperador abans de ser descarregada. Tanmateix, fins i tot després de l'intercanvi de calor, la temperatura dels gasos d'escapament es manté aproximadament a 160 °C i aquesta calor residual s'allibera a l'atmosfera.
Subproducte gas clorur d'hidrogen:
El gas clorur d'hidrogen se sotmet a una depuració en una torre de rentat d'àcid sulfúric, una absorció en un absorbidor de pel·lícula descendent i una purificació en una torre de purificació de gasos d'escapament abans de ser descarregat. Aquest procés genera un 31% d'àcid clorhídric., en què més altconcentració pot provocar emissionsno està a l'alturaestàndards i provocant un fenomen d'"arrossegament de cua" a l'escapament.Per tant, en temps realàcid clorhídric mesurament de concentració esdevé important en la producció.
Es podrien prendre les mesures següents per obtenir millors efectes:
Reduir la concentració d'àcid: reduir la concentració d'àcid durant el procés d'absorcióambmesurador de densitat en línia per a un monitoratge precís.
Augmentar el volum d'aigua circulant: Millora la circulació d'aigua a l'absorbidor de pel·lícula caient per millorar l'eficiència d'absorció.
Reduir la càrrega de la torre de purificació de gasos d'escapament: optimitzar les operacions per minimitzar la càrrega del sistema de purificació.
Mitjançant aquests ajustaments i un funcionament adequat al llarg del temps, es pot eliminar el fenomen de l'arrossegament de la cua, garantint que les emissions compleixin els estàndards requerits.
Data de publicació: 23 de gener de 2025
