Processo di Mannheim per il solfato di potassio (K2SO4) Produzione
Principali metodi di produzione del solfato di potassio
Processo di Mannheim is processo industriale per la produzione di K2SO4,Una reazione di decomposizione ad alte temperature tra acido solforico al 98% e cloruro di potassio, con acido cloridrico come sottoprodotto. I passaggi specifici includono la miscelazione di cloruro di potassio e acido solforico e la loro reazione ad alte temperature per formare solfato di potassio e acido cloridrico.
Cristallizzazionesseparazioneproduce solfato di potassio attraverso la tostatura di alcali come il guscio dei semi di tung e la cenere delle piante, quindi seguito dalisciviazione, filtrazione, concentrazione, separazione centrifuga ed essiccazione per ottenere solfato di potassio.
Reazione dicloruro di potassioEAcido solforico a temperature specifiche in un rapporto specifico è un altro metodo per ottenere solfato di potassio.I passaggi specifici includono lo scioglimento del cloruro di potassio in acqua calda, l'aggiunta di acido solforico per la reazione e la successiva cristallizzazione a 100-140 °C, seguita da separazione, neutralizzazione ed essiccazione per produrre solfato di potassio.
Vantaggi del solfato di potassio di Mannheim
Il processo Mennheim è il metodo principale per la produzione di solfato di potassio all'estero. Questo metodo affidabile e sofisticato produce solfato di potassio concentrato con un'elevata solubilità in acqua. La soluzione acida debolmente è adatta ai terreni alcalini.
Principi di produzione
Processo di reazione:
1. L'acido solforico e il cloruro di potassio vengono dosati proporzionalmente e introdotti uniformemente nella camera di reazione del forno di Mannheim, dove reagiscono producendo solfato di potassio e cloruro di idrogeno.
2. La reazione avviene in due fasi:
i. Il primo passaggio è esotermico e avviene a una temperatura più bassa.
ii. Il secondo passaggio prevede la conversione del bisolfato di potassio in solfato di potassio, che è fortemente endotermico.
Controllo della temperatura:
1. La reazione deve avvenire a temperature superiori a 268 °C, con un intervallo ottimale compreso tra 500 e 600 °C per garantire l'efficienza senza un'eccessiva decomposizione dell'acido solforico.
2. Nella produzione effettiva, la temperatura di reazione è in genere controllata tra 510 e 530 °C per garantire stabilità ed efficienza.
Utilizzo del calore:
1. La reazione è altamente endotermica e richiede un apporto costante di calore dalla combustione del gas naturale.
2. Circa il 44% del calore del forno viene disperso attraverso le pareti, il 40% viene disperso nei gas di scarico e solo il 16% viene utilizzato per la reazione vera e propria.
Aspetti chiave del processo di Mannheim
Fornoil diametro è il fattore decisivo della capacità produttiva. Le fornaci più grandi del mondo hanno un diametro di 6 metri.Allo stesso tempo, un sistema di guida affidabile garantisce una reazione continua e stabile.I materiali refrattari devono resistere alle alte temperature, agli acidi forti e offrire un buon trasferimento di calore. I materiali per i meccanismi di agitazione devono essere resistenti al calore, alla corrosione e all'usura.
Qualità del gas di cloruro di idrogeno:
1. Mantenere un leggero vuoto nella camera di reazione garantisce che l'aria e i gas di combustione non diluiscano l'acido cloridrico.
2. Una corretta sigillatura e un corretto funzionamento possono consentire di raggiungere concentrazioni di HCl pari al 50% o superiori.
Specifiche delle materie prime:
1.Cloruro di potassio:Devono soddisfare requisiti specifici di umidità, granulometria e contenuto di ossido di potassio per un'efficienza di reazione ottimale.
2.Acido solforico:Richiede una concentrazione di 99% per purezza e reazione costante.
Controllo della temperatura:
1.Camera di reazione (510-530°C):Garantisce una reazione completa.
2.Camera di combustione:Bilancia l'apporto di gas naturale per una combustione efficiente.
3.Temperatura del gas di coda:Controllato per evitare ostruzioni allo scarico e garantire un efficace assorbimento dei gas.
Flusso di lavoro del processo
- Reazione:Cloruro di potassio e acido solforico vengono immessi in continuo nella camera di reazione. Il solfato di potassio risultante viene scaricato, raffreddato, setacciato e neutralizzato con ossido di calcio prima del confezionamento.
- Gestione dei sottoprodotti:
- Il gas di cloruro di idrogeno ad alta temperatura viene raffreddato e purificato attraverso una serie di scrubber e torri di assorbimento per produrre acido cloridrico di qualità industriale (31-37% HCl).
- Le emissioni dei gas di coda vengono trattate in modo da rispettare gli standard ambientali.
Sfide e miglioramenti
- Perdita di calore:Una notevole perdita di calore avviene attraverso i gas di scarico e le pareti del forno, evidenziando la necessità di sistemi di recupero del calore migliorati.
- Corrosione delle apparecchiature:Il processo avviene in condizioni di elevata temperatura e acidità, il che comporta usura e difficoltà di manutenzione.
- Utilizzo del sottoprodotto dell'acido cloridrico:Il mercato dell'acido cloridrico può essere saturo, rendendo necessaria la ricerca di usi alternativi o metodi per ridurre al minimo la produzione di sottoprodotti.
Il processo di produzione del solfato di potassio di Mannheim comporta due tipi di emissioni di gas di scarico: gas di scarico della combustione di gas naturale e gas di cloruro di idrogeno come sottoprodotto.
Scarico della combustione:
La temperatura dei gas di scarico della combustione è generalmente intorno ai 450 °C. Questo calore viene trasferito attraverso un recuperatore prima di essere espulso. Tuttavia, anche dopo lo scambio termico, la temperatura dei gas di scarico rimane intorno ai 160 °C e questo calore residuo viene rilasciato in atmosfera.
Gas di cloruro di idrogeno sottoprodotto:
Il gas di cloruro di idrogeno viene sottoposto a lavaggio in una torre di lavaggio con acido solforico, ad assorbimento in un assorbitore a film cadente e a purificazione in una torre di depurazione dei gas di scarico prima di essere scaricato. Questo processo genera acido cloridrico al 31%., in cui più altola concentrazione può portare a emissioninon all'altezzastandard e provocando un fenomeno di "coda trascinata" nello scarico.Pertanto, in tempo realeacido cloridrico misurazione della concentrazione diventa importante nella produzione.
Per ottenere effetti migliori si potrebbero adottare le seguenti misure:
Ridurre la concentrazione di acido: ridurre la concentrazione di acido durante il processo di assorbimentoconmisuratore di densità in linea per un monitoraggio accurato.
Aumento del volume dell'acqua circolante: migliora la circolazione dell'acqua nell'assorbitore a film cadente per migliorare l'efficienza di assorbimento.
Ridurre il carico sulla torre di purificazione dei gas di scarico: ottimizzare le operazioni per ridurre al minimo il carico sul sistema di purificazione.
Grazie a queste regolazioni e al corretto funzionamento nel tempo, è possibile eliminare il fenomeno della resistenza di coda, garantendo che le emissioni rispettino gli standard richiesti.
Data di pubblicazione: 23 gennaio 2025
