กระบวนการ Mannheim สำหรับโพแทสเซียมซัลเฟต (K₂SO₄) การผลิต

วิธีการผลิตโพแทสเซียมซัลเฟตหลัก

กระบวนการมานไฮม์ is กระบวนการทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิต K2SO4ปฏิกิริยาการสลายตัวระหว่างกรดซัลฟิวริก 98% กับโพแทสเซียมคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูง โดยมีกรดไฮโดรคลอริกเป็นผลพลอยได้ ขั้นตอนเฉพาะ ได้แก่ การผสมโพแทสเซียมคลอไรด์และกรดซัลฟิวริก แล้วทำปฏิกิริยากันที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างโพแทสเซียมซัลเฟตและกรดไฮโดรคลอริก

การตกผลึกsการปลดปล่อยผลิตโพแทสเซียมซัลเฟตโดยการคั่วเปลือกเมล็ดทังและเถ้าพืชที่เป็นด่าง แล้วตามด้วยการชะล้าง การกรอง การทำให้เข้มข้น การแยกด้วยแรงเหวี่ยง และการทำให้แห้งเพื่อให้ได้โพแทสเซียมซัลเฟต

ปฏิกิริยาของโพแทสเซียมคลอไรด์และกรดซัลฟิวริก ที่อุณหภูมิเฉพาะในอัตราส่วนเฉพาะเป็นอีกวิธีหนึ่งในการรับ โพแทสเซียมซัลเฟตขั้นตอนเฉพาะ ได้แก่ การละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ในน้ำอุ่น การเติมกรดซัลฟิวริกเพื่อทำปฏิกิริยา จากนั้นตกผลึกที่อุณหภูมิ 100–140°C ตามด้วยการแยก การทำให้เป็นกลาง และการทำให้แห้งเพื่อผลิตโพแทสเซียมซัลเฟต

ข้อดีของโพแทสเซียมซัลเฟต Mannheim

กระบวนการ Mennheim เป็นวิธีหลักในการผลิตโพแทสเซียมซัลเฟตในต่างประเทศ วิธีการที่เชื่อถือได้และซับซ้อนนี้ทำให้ผลิตโพแทสเซียมซัลเฟตเข้มข้นที่มีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีเยี่ยม สารละลายกรดอ่อนเหมาะสำหรับดินที่มีฤทธิ์เป็นด่าง

หลักการผลิต

กระบวนการปฏิกิริยา:

1. กรดซัลฟิวริกและโพแทสเซียมคลอไรด์จะถูกวัดตามสัดส่วนและป้อนอย่างสม่ำเสมอเข้าไปในห้องปฏิกิริยาของเตา Mannheim ซึ่งจะทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตโพแทสเซียมซัลเฟตและไฮโดรเจนคลอไรด์

2. ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสองขั้นตอน:

ขั้นตอนแรกเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนและเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า

ii ขั้นตอนที่สองเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนโพแทสเซียมไบซัลเฟตให้เป็นโพแทสเซียมซัลเฟต ซึ่งเป็นสารดูดความร้อนอย่างรุนแรง

การควบคุมอุณหภูมิ:

1. ปฏิกิริยาจะต้องเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 268°C โดยช่วงที่เหมาะสมอยู่ที่ 500-600°C เพื่อให้แน่ใจถึงประสิทธิภาพโดยไม่เกิดการสลายตัวของกรดซัลฟิวริกมากเกินไป

2. ในการผลิตจริง อุณหภูมิปฏิกิริยาจะถูกควบคุมไว้ระหว่าง 510-530°C เพื่อความเสถียรและประสิทธิภาพ

การใช้ความร้อน:

1. ปฏิกิริยาดังกล่าวมีความร้อนสูง ต้องได้รับความร้อนสม่ำเสมอจากการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติ

2. ความร้อนจากเตาเผาประมาณ 44% สูญเสียไปผ่านผนัง 40% จะถูกพาออกไปโดยก๊าซไอเสีย และมีเพียง 16% เท่านั้นที่ถูกนำมาใช้สำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจริง

ประเด็นสำคัญของกระบวนการ Mannheim

เตาเผาเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดกำลังการผลิต เตาเผาที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 เมตรในเวลาเดียวกันระบบขับเคลื่อนที่เชื่อถือได้ก็รับประกันการตอบสนองที่ต่อเนื่องและมีเสถียรภาพวัสดุทนไฟต้องทนต่ออุณหภูมิสูง กรดเข้มข้น และถ่ายเทความร้อนได้ดี วัสดุสำหรับกลไกการกวนต้องทนทานต่อความร้อน การกัดกร่อน และการสึกหรอ

คุณภาพของก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์:

1.การรักษาสุญญากาศเล็กน้อยในห้องปฏิกิริยาช่วยให้แน่ใจว่าอากาศและก๊าซไอเสียจะไม่ทำให้ไฮโดรเจนคลอไรด์เจือจางลง

2.การปิดผนึกและการทำงานที่ถูกต้องสามารถบรรลุความเข้มข้นของ HCl ที่ 50% ขึ้นไป

ข้อมูลจำเพาะของวัตถุดิบ:

1.โพแทสเซียมคลอไรด์:จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดความชื้น ขนาดอนุภาค และปริมาณโพแทสเซียมออกไซด์ที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้ปฏิกิริยามีประสิทธิภาพสูงสุด

2.กรดซัลฟิวริก:ต้องมีความเข้มข้น 99% เพื่อความบริสุทธิ์และปฏิกิริยาที่สม่ำเสมอ

การควบคุมอุณหภูมิ:

1.ห้องปฏิกิริยา (510-530°C):รับรองว่าตอบสนองได้สมบูรณ์แบบ

2.ห้องเผาไหม้:ปรับสมดุลปริมาณก๊าซธรรมชาติเพื่อการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพ

3.อุณหภูมิก๊าซท้ายรถ:ควบคุมเพื่อป้องกันการอุดตันของไอเสีย และให้การดูดซับก๊าซมีประสิทธิภาพ

กระบวนการเวิร์กโฟลว์

• ปฏิกิริยา:โพแทสเซียมคลอไรด์และกรดซัลฟิวริกจะถูกป้อนเข้าไปในห้องปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง โพแทสเซียมซัลเฟตที่ได้จะถูกระบายออก ระบายความร้อน คัดกรอง และทำให้เป็นกลางด้วยแคลเซียมออกไซด์ก่อนการบรรจุ
• การจัดการผลิตภัณฑ์พลอยได้:
  • ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูงจะถูกทำให้เย็นลงและบริสุทธิ์ผ่านเครื่องขัดถูและหอดูดซับชุดหนึ่งเพื่อผลิตกรดไฮโดรคลอริกเกรดอุตสาหกรรม (31-37% HCl)
  • การปล่อยก๊าซไอเสียได้รับการบำบัดเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม

ความท้าทายและการปรับปรุง

1. การสูญเสียความร้อน:ความร้อนจำนวนมากสูญเสียไปผ่านก๊าซไอเสียและผนังเตาเผา ซึ่งทำให้เห็นถึงความจำเป็นในการมีระบบกู้คืนความร้อนที่ดีขึ้น
2. การกัดกร่อนอุปกรณ์:กระบวนการนี้ดำเนินการภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงและสภาวะเป็นกรด ส่งผลให้เกิดการสึกหรอและความท้าทายในการบำรุงรักษา
3. การใช้ประโยชน์จากผลพลอยได้ของกรดไฮโดรคลอริก:ตลาดกรดไฮโดรคลอริกอาจอิ่มตัว จึงจำเป็นต้องมีการวิจัยการใช้งานหรือวิธีการทางเลือกเพื่อลดผลผลิตพลอยได้

กระบวนการผลิตโพแทสเซียมซัลเฟตของเมืองแมนไฮม์เกี่ยวข้องกับการปล่อยก๊าซเสียสองประเภท ได้แก่ ไอเสียจากการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติและก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์เป็นผลพลอยได้

การเผาไหม้ไอเสีย:

อุณหภูมิของไอเสียจากการเผาไหม้โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 450°C ความร้อนนี้จะถูกถ่ายเทผ่านเครื่องกู้คืนก่อนที่จะถูกระบายออก อย่างไรก็ตาม แม้หลังจากการแลกเปลี่ยนความร้อนแล้ว อุณหภูมิของก๊าซไอเสียจะยังคงอยู่ที่ประมาณ 160°C และความร้อนที่เหลือจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ

ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์เป็นผลพลอยได้:

ก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์จะผ่านการขัดถูในหอล้างกรดซัลฟิวริก ดูดซับในตัวดูดซับฟิล์มที่ตกลงมา และทำการทำให้บริสุทธิ์ในหอฟอกก๊าซไอเสียก่อนจะถูกระบายออก กระบวนการนี้จะผลิตกรดไฮโดรคลอริก 31%ซึ่งใน สูงกว่าความเข้มข้นอาจทำให้เกิดการปล่อยมลพิษไม่ถึงมาตรฐานและก่อให้เกิดปรากฏการณ์ “การลากท้าย” ในท่อไอเสียดังนั้นเวลาจริงกรดไฮโดรคลอริก การวัดความเข้มข้น กลายมาเป็นสิ่งสำคัญในการผลิต

อาจใช้มาตรการต่อไปนี้เพื่อให้เกิดผลดีขึ้น:

ลดความเข้มข้นของกรด: ลดความเข้มข้นของกรดในระหว่างกระบวนการดูดซึมกับเครื่องวัดความหนาแน่นแบบอินไลน์ เพื่อการตรวจสอบที่แม่นยำ

เพิ่มปริมาณน้ำที่หมุนเวียน: เพิ่มการไหลเวียนของน้ำในตัวดูดซับฟิล์มที่ตกลงมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซึม

ลดภาระบนหอฟอกก๊าซไอเสีย: เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานเพื่อลดภาระของระบบฟอกให้เหลือน้อยที่สุด

การปรับเปลี่ยนเหล่านี้และการทำงานที่เหมาะสมตลอดระยะเวลาหนึ่งสามารถขจัดปรากฏการณ์การลากท้ายได้ และรับรองว่าการปล่อยมลพิษจะตรงตามมาตรฐานที่กำหนด