Мангеймский процесс для сульфата калия (K2SO4) Производство
Основные методы производства сульфата калия
Мангеймский процесс is промышленный процесс производства K2SO4,реакция разложения между 98% серной кислотой и хлоридом калия при высоких температурах с побочным продуктом — соляной кислотой. Конкретные этапы включают смешивание хлорида калия и серной кислоты и их реакцию при высоких температурах с образованием сульфата калия и соляной кислоты.
Кристаллизацияsразделениепроизводит сульфат калия путем обжига щелочи, такой как скорлупа семян тунга и зола растений, а затем следуетвыщелачивание, фильтрация, концентрирование, центробежное разделение и сушка для получения сульфата калия.
РеакцияХлорид калияиСерная кислота при определенных температурах в определенном соотношении - это еще один метод получения сульфат калия.Конкретные этапы включают растворение хлорида калия в теплой воде, добавление серной кислоты для реакции, а затем кристаллизацию при температуре 100–140 °C с последующим разделением, нейтрализацией и сушкой для получения сульфата калия.
Преимущества сульфата калия Мангейма
Процесс Менгейма является основным методом производства сульфата калия за рубежом. Надежный и сложный метод производит концентрированный сульфат калия с превосходной растворимостью в воде. Слабый кислотный раствор подходит для щелочных почв.
Принципы производства
Процесс реакции:
1. Серная кислота и хлорид калия пропорционально дозируются и равномерно подаются в реакционную камеру печи Мангейма, где они вступают в реакцию с образованием сульфата калия и хлористого водорода.
2. Реакция протекает в два этапа:
i. Первый этап является экзотермическим и происходит при более низкой температуре.
ii. На втором этапе происходит превращение бисульфата калия в сульфат калия, что является сильно эндотермическим процессом.
Контроль температуры:
1. Реакция должна происходить при температуре выше 268°C, при этом оптимальный диапазон составляет 500-600°C, чтобы обеспечить эффективность без чрезмерного разложения серной кислоты.
2. В реальном производстве температура реакции обычно контролируется в пределах 510–530 °C для обеспечения стабильности и эффективности.
Использование тепла:
1. Реакция является сильно эндотермической и требует постоянного подвода тепла от сгорания природного газа.
2. Около 44% тепла печи теряется через стенки, 40% уносится отходящими газами и только 16% используется для самой реакции.
Ключевые аспекты Мангеймского процесса
ПечьДиаметр является решающим фактором производственной мощности. Самые большие печи в мире имеют диаметр 6 метров.В то же время надежная система привода является гарантией непрерывной и стабильной реакции.Огнеупорные материалы должны выдерживать высокие температуры, сильные кислоты и обеспечивать хорошую теплопередачу. Материалы для перемешивающих механизмов должны быть устойчивы к нагреванию, коррозии и износу.
Качество газообразного хлористого водорода:
1. Поддержание небольшого вакуума в реакционной камере гарантирует, что воздух и дымовые газы не разбавят хлористый водород.
2. Правильная герметизация и эксплуатация позволяют достичь концентрации HCl 50% и выше.
Характеристики сырья:
1.Хлорид калия:Для оптимальной эффективности реакции необходимо соответствовать определенным требованиям по влажности, размеру частиц и содержанию оксида калия.
2.Серная кислота:Требуется концентрация 99% для чистоты и постоянства реакции.
Контроль температуры:
1.Реакционная камера (510-530°C):Обеспечивает полную реакцию.
2.Камера сгорания:Балансирует подачу природного газа для эффективного сгорания.
3.Температура остаточного газа:Контролируется для предотвращения закупорки выхлопных газов и обеспечения эффективного поглощения газа.
Рабочий процесс
- Реакция:В реакционную камеру непрерывно подаются хлорид калия и серная кислота. Полученный сульфат калия выгружается, охлаждается, просеивается и нейтрализуется оксидом кальция перед упаковкой.
- Обработка побочных продуктов:
- Высокотемпературный газообразный хлористый водород охлаждается и очищается с помощью ряда скрубберов и абсорбционных башен для получения промышленной соляной кислоты (31–37% HCl).
- Выбросы хвостовых газов очищаются в соответствии с экологическими стандартами.
Проблемы и улучшения
- Потери тепла:Значительные потери тепла происходят через отходящие газы и стенки печи, что подчеркивает необходимость усовершенствования систем рекуперации тепла.
- Коррозия оборудования:Процесс происходит в условиях высоких температур и кислотности, что приводит к износу и проблемам с обслуживанием.
- Утилизация побочного продукта соляной кислоты:Рынок соляной кислоты может быть насыщен, что потребует исследования альтернативных вариантов ее использования или методов минимизации выхода побочных продуктов.
Процесс производства сульфата калия в Мангейме подразумевает выбросы двух типов отходящих газов: продуктов сгорания природного газа и побочного продукта — хлористого водорода.
Выхлопные газы сгорания:
Температура выхлопных газов сгорания обычно составляет около 450°C. Это тепло передается через рекуператор перед выбросом. Однако даже после теплообмена температура выхлопных газов остается около 160°C, и это остаточное тепло выбрасывается в атмосферу.
Побочный продукт – хлористый водород:
Газообразный хлористый водород проходит очистку в промывочной башне серной кислоты, абсорбцию в абсорбере с падающей пленкой и очистку в башне очистки отходящих газов перед сбросом. В результате этого процесса образуется 31% соляной кислоты, в котором вышеконцентрация может привести к выбросамне достандартов и вызывая явление «хвостового сопротивления» в выхлопных газах.Поэтому в режиме реального временисоляная кислота измерение концентрации становится важным в производстве.
Для достижения лучшего эффекта можно принять следующие меры:
Уменьшение концентрации кислоты: снижение концентрации кислоты в процессе абсорбции.свстроенный измеритель плотности для точного мониторинга.
Увеличьте объем циркулирующей воды: улучшите циркуляцию воды в абсорбере с падающей пленкой для повышения эффективности абсорбции.
Снижение нагрузки на башню очистки отработавших газов: оптимизируйте работу, чтобы минимизировать нагрузку на систему очистки.
Благодаря этим корректировкам и правильной эксплуатации со временем можно устранить явление хвостового сопротивления, гарантируя, что выбросы будут соответствовать требуемым стандартам.
Время публикации: 23 января 2025 г.
