Manheimo procesas kalio sulfatui (K2SO4) Gamyba
Pagrindiniai kalio sulfato gamybos metodai
Manheimo procesas is pramoninis K2SO4 gamybos procesas,98 % sieros rūgšties ir kalio chlorido skilimo reakcija aukštoje temperatūroje, kurios šalutinis produktas yra druskos rūgštis. Konkretūs etapai apima kalio chlorido ir sieros rūgšties sumaišymą ir jų reakciją aukštoje temperatūroje, susidarant kalio sulfatui ir druskos rūgštiai.
Kristalizacijasišsiskyrimaskalio sulfatas gaminamas skrudinant šarmus, tokius kaip tungo sėklų lukštai ir augalų pelenai, o po toišplovimas, filtravimas, koncentravimas, išcentrinis atskyrimas ir džiovinimas kalio sulfatui gauti.
ReakcijaKalio chloridasirSieros rūgštis esant tam tikrai temperatūrai ir tam tikru santykiu, yra dar vienas būdas gauti kalio sulfatas.Konkretūs etapai apima kalio chlorido ištirpinimą šiltame vandenyje, sieros rūgšties įpylimą reakcijai ir kristalizavimą 100–140 °C temperatūroje, po to atskyrimą, neutralizavimą ir džiovinimą, kad būtų gautas kalio sulfatas.
Manheimo kalio sulfato privalumai
Mennheimo procesas yra pagrindinis kalio sulfato gamybos būdas užsienyje. Patikimas ir sudėtingas metodas gamina koncentruotą kalio sulfatą, pasižymintį puikiu tirpumu vandenyje. Silpnai rūgštinis tirpalas tinka šarminiam dirvožemiui.
Gamybos principai
Reakcijos procesas:
1. Sieros rūgštis ir kalio chloridas proporcingai dozuojami ir tolygiai tiekiami į Manheimo krosnies reakcijos kamerą, kur jie reaguoja ir susidaro kalio sulfatas ir vandenilio chloridas.
2. Reakcija vyksta dviem etapais:
i. Pirmasis žingsnis yra egzoterminis ir vyksta žemesnėje temperatūroje.
ii. Antrasis etapas apima kalio bisulfato virsmą kalio sulfatu, kuris yra stipriai endoterminis.
Temperatūros kontrolė:
1. Reakcija turi vykti aukštesnėje nei 268 °C temperatūroje, o optimalus diapazonas yra 500–600 °C, kad būtų užtikrintas efektyvumas be per didelio sieros rūgšties skaidymosi.
2. Faktinės gamybos metu reakcijos temperatūra paprastai kontroliuojama nuo 510 iki 530 °C, siekiant stabilumo ir efektyvumo.
Šilumos panaudojimas:
1. Reakcija yra labai endoterminė, todėl reikia nuolatinio šilumos tiekimo iš gamtinių dujų degimo.
2. Apie 44 % krosnies šilumos prarandama per sieneles, 40 % nunešama išmetamosiomis dujomis ir tik 16 % sunaudojama pačiai reakcijai.
Pagrindiniai Manheimo proceso aspektai
Krosnisskersmuo yra lemiamas gamybos pajėgumų veiksnys. Didžiausios pasaulyje krosnys yra 6 metrų skersmens.Tuo pačiu metu patikima vairavimo sistema garantuoja nuolatinę ir stabilią reakciją.Ugniai atsparios medžiagos turi atlaikyti aukštą temperatūrą, stiprias rūgštis ir gerai perduoti šilumą. Maišymo mechanizmų medžiagos turi būti atsparios karščiui, korozijai ir dilimui.
Vandenilio chlorido dujų kokybė:
1. Palaikant nedidelį vakuumą reakcijos kameroje, užtikrinama, kad oras ir dūmų dujos nepraskiestų vandenilio chlorido.
2. Tinkamas sandarinimas ir veikimas gali pasiekti 50% ar didesnę HCl koncentraciją.
Žaliavos specifikacijos:
1.Kalio chloridas:Optimaliam reakcijos efektyvumui užtikrinti turi atitikti konkrečius drėgmės, dalelių dydžio ir kalio oksido kiekio reikalavimus.
2.Sieros rūgštis:Reikalinga 9 koncentracija9% grynumui ir nuosekliai reakcijai.
Temperatūros kontrolė:
1.Reakcijos kamera (510–530 °C):Užtikrina visišką reakciją.
2.Degimo kamera:Subalansuoja gamtinių dujų tiekimą efektyviam degimui.
3.Liekamųjų dujų temperatūra:Kontroliuojama, kad būtų išvengta išmetamųjų dujų užsikimšimų ir užtikrintas efektyvus dujų įsisavinimas.
Proceso darbo eiga
- Reakcija:Kalio chloridas ir sieros rūgštis nuolat tiekiami į reakcijos kamerą. Gautas kalio sulfatas išleidžiamas, aušinamas, sijojamas ir neutralizuojamas kalcio oksidu prieš pakavimą.
- Šalutinių produktų tvarkymas:
- Aukštos temperatūros vandenilio chlorido dujos aušinamos ir valomos per seriją skruberių ir absorbcijos bokštų, kad būtų gauta pramoninės kokybės druskos rūgštis (31–37 % HCl).
- Išmetamosios dujos yra apdorojamos taip, kad atitiktų aplinkosaugos standartus.
Iššūkiai ir patobulinimai
- Šilumos nuostoliai:Per išmetamąsias dujas ir krosnies sieneles prarandama daug šilumos, todėl reikia patobulinti šilumos atgavimo sistemas.
- Įrangos korozija:Procesas vyksta aukštoje temperatūroje ir rūgštinėje aplinkoje, todėl kyla susidėvėjimo ir priežiūros sunkumų.
- Druskos rūgšties šalutinio produkto panaudojimas:Druskos rūgšties rinka gali būti perpildyta, todėl reikia atlikti alternatyvių panaudojimo būdų arba šalutinių produktų gamybos mažinimo metodų tyrimus.
Manheimo kalio sulfato gamybos procese išsiskiria dviejų tipų išmetamosios dujos: gamtinių dujų degimo išmetamosios dujos ir vandenilio chlorido šalutinis produktas.
Degimo išmetimas:
Degimo išmetamųjų dujų temperatūra paprastai yra apie 450 °C. Ši šiluma prieš išleidžiant yra perduodama per rekuperatorių. Tačiau net ir po šilumos mainų išmetamųjų dujų temperatūra išlieka maždaug 160 °C, o ši likusi šiluma išsiskiria į atmosferą.
Šalutinis produktas – vandenilio chlorido dujos:
Vandenilio chlorido dujos prieš išleidžiant yra valomos sieros rūgšties plovimo bokšte, absorbuojamos krintančios plėvelės absorberyje ir valomos išmetamųjų dujų valymo bokšte. Šio proceso metu susidaro 31 % druskos rūgštis., kuriame aukštesniskoncentracija gali sukelti emisijasne ikistandartus ir sukelia „uodegos vilkimo“ reiškinį išmetamosiose dujose.Todėl realiuoju laikudruskos rūgštis koncentracijos matavimas svarbūs posūkiai gamyboje.
Siekiant geresnio poveikio, galima imtis šių priemonių:
Sumažinti rūgšties koncentraciją: Sumažinti rūgšties koncentraciją absorbcijos proceso metusulinijinis tankio matuoklis tiksliam stebėjimui.
Padidinkite cirkuliuojančio vandens kiekį: pagerinkite vandens cirkuliaciją krintančios plėvelės absorberyje, kad pagerintumėte absorbcijos efektyvumą.
Sumažinkite išmetamųjų dujų valymo bokšto apkrovą: optimizuokite operacijas, kad sumažintumėte valymo sistemos apkrovą.
Atliekant šiuos pakeitimus ir tinkamai veikiant laikui bėgant, galima pašalinti uodegos vilkimo reiškinį, užtikrinant, kad išmetamųjų teršalų kiekis atitiktų reikiamus standartus.
Įrašo laikas: 2025 m. sausio 23 d.
