Мангеймський процес для отримання сульфату калію (K₂SO₄) Виробництво

Основні методи виробництва сульфату калію

Мангеймський процес is промисловий процес виробництва K2SO4,реакція розкладання 98% сірчаної кислоти та хлориду калію за високих температур з утворенням хлоридної кислоти як побічного продукту. Конкретні етапи включають змішування хлориду калію та сірчаної кислоти та їх реакцію за високих температур з утворенням сульфату калію та хлоридної кислоти.

Кристалізаціяsрозділеннявиробляє сульфат калію шляхом випалу лугів, таких як оболонка насіння вольфраму та рослинна зола, а потімвилуговування, фільтрування, концентрування, відцентрове розділення та сушіння для отримання сульфату калію.

РеакціяХлорид каліюіСірчана кислота за певних температур у певному співвідношенні – це ще один метод отримання сульфат калію.Конкретні етапи включають розчинення хлориду калію в теплій воді, додавання сірчаної кислоти для реакції, а потім кристалізацію при 100–140°C, після чого слід розділення, нейтралізація та сушіння для отримання сульфату калію.

Переваги сульфату калію Мангейма

Процес Менгейма є основним методом виробництва сульфату калію за кордоном. Цей надійний та складний метод дозволяє отримати концентрований сульфат калію з чудовою розчинністю у воді. Слабокислий розчин підходить для лужного ґрунту.

Принципи виробництва

Процес реакції:

1. Сірчана кислота та хлорид калію пропорційно дозуються та рівномірно подаються в реакційну камеру печі Мангейма, де вони реагують з утворенням сульфату калію та хлористого водню.

2. Реакція відбувається у два етапи:

i. Перший етап є екзотермічним і відбувається за нижчої температури.

ii. Другий етап включає перетворення бісульфату калію на сульфат калію, що є сильно ендотермічною реакцією.

Контроль температури:

1. Реакція повинна відбуватися за температури вище 268°C, оптимальний діапазон становить 500-600°C, щоб забезпечити ефективність без надмірного розкладання сірчаної кислоти.

2. У фактичному виробництві температура реакції зазвичай контролюється в межах 510-530°C для забезпечення стабільності та ефективності.

Використання тепла:

1. Реакція є високоендотермічною, що вимагає постійного постачання тепла від спалювання природного газу.

2. Близько 44% тепла печі втрачається через стінки, 40% виноситься відхідними газами, і лише 16% використовується для власне реакції.

Ключові аспекти Мангеймського процесу

Пічдіаметр є вирішальним фактором виробничої потужності. Найбільші печі у світі мають діаметр 6 метрів.Водночас, надійна система водіння є гарантією безперервної та стабільної реакції.Вогнетривкі матеріали повинні витримувати високі температури, сильні кислоти та забезпечувати добру теплопередачу. Матеріали для механізмів перемішування повинні бути стійкими до нагрівання, корозії та зносу.

Якість газоподібного хлористого водню:

1. Підтримка невеликого вакууму в реакційній камері гарантує, що повітря та димові гази не розбавлятимуть хлористий водень.

2. За належного ущільнення та експлуатації концентрація HCl може становити 50% або вище.

Специфікації сировини:

1.Хлорид калію:Для оптимальної ефективності реакції має відповідати певним вимогам щодо вологості, розміру частинок та вмісту оксиду калію.

2.Сірчана кислота:Потрібна концентрація 99% для чистоти та послідовної реакції.

Контроль температури:

1.Реакційна камера (510-530°C):Забезпечує повну реакцію.

2.Камера згоряння:Збалансовує подачу природного газу для ефективного спалювання.

3.Температура хвостових газів:Контрольовано для запобігання засміченню вихлопних газів та забезпечення ефективного поглинання газів.

Робочий процес

• Реакція:Хлорид калію та сірчана кислота безперервно подаються в реакційну камеру. Отриманий сульфат калію вивантажується, охолоджується, просіюється та нейтралізується оксидом кальцію перед упаковкою.
• Обробка побічних продуктів:
  • Газоподібний хлористий водень високої температури охолоджується та очищується через серію скруберів та абсорбційних веж для отримання хлоридної кислоти промислового класу (31-37% HCl).
  • Викиди хвостових газів очищуються відповідно до екологічних стандартів.

Проблеми та покращення

1. Втрати тепла:Значна кількість тепла втрачається через вихлопні гази та стінки печі, що підкреслює необхідність удосконалення систем рекуперації тепла.
2. Корозія обладнання:Процес відбувається за високих температур і кислотних умов, що призводить до зносу та проблем з обслуговуванням.
3. Використання побічного продукту хлоридної кислоти:Ринок соляної кислоти може бути насиченим, що вимагає досліджень альтернативних застосувань або методів мінімізації виробництва побічних продуктів.

Процес виробництва сульфату калію в Мангеймі включає два типи викидів відхідних газів: вихлопні гази від згоряння природного газу та побічний газоподібний хлороводень.

Вихлопні гази згоряння:

Температура вихлопних газів зазвичай становить близько 450°C. Це тепло передається через рекуператор перед скиданням. Однак, навіть після теплообміну, температура вихлопних газів залишається приблизно 160°C, і це залишкове тепло виділяється в атмосферу.

Побічний продукт - газоподібний хлористий водень:

Газоподібний хлористий водень проходить очищення у сірчанокислотній промивній башті, абсорбцію в абсорбері з падаючою плівкою та очищення у башті очищення відпрацьованих газів перед скиданням. Цей процес утворює 31% хлоридну кислоту., в якому вищеконцентрація може призвести до викидівне достандарти та спричиняють явище «хвостового опору» у вихлопних газах.Отже, в режимі реального часусоляна кислота вимірювання концентрації стає важливим у виробництві.

Для кращого ефекту можна вжити таких заходів:

Зменшення концентрації кислоти: Знизити концентрацію кислоти під час процесу абсорбціїзвбудований вимірювач щільності для точного моніторингу.

Збільшення об'єму циркулюючої води: покращення циркуляції води в абсорбері з падаючою плівкою для підвищення ефективності поглинання.

Зменшення навантаження на вежу очищення відпрацьованих газів: оптимізація операцій для мінімізації навантаження на систему очищення.

Завдяки цим налаштуванням та належній експлуатації з часом можна усунути явище хвостового опору, забезпечуючи відповідність викидів необхідним стандартам.