Mannheim-processen for kaliumsulfat (K₂SO₄) Produktion

Vigtigste produktionsmetoder for kaliumsulfat

Mannheim-processen is industriel proces til produktion af K2SO4,en nedbrydningsreaktion mellem 98% svovlsyre og kaliumchlorid ved høje temperaturer med saltsyre som biprodukt. De specifikke trin omfatter blanding af kaliumchlorid og svovlsyre og omsætning af dem ved høje temperaturer for at danne kaliumsulfat og saltsyre.

Krystalliseringsadskillelseproducerer kaliumsulfat gennem ristning af alkali som tungfrøskal og planteaske, efterfulgt afudvaskning, filtrering, koncentrering, centrifugalseparation og tørring for at opnå kaliumsulfat.

Reaktion afKaliumkloridogSvovlsyre ved specifikke temperaturer i et specifikt forhold er en anden metode til at få kaliumsulfat.De specifikke trin omfatter opløsning af kaliumchlorid i varmt vand, tilsætning af svovlsyre til reaktionen og derefter krystallisering ved 100-140 °C, efterfulgt af separation, neutralisering og tørring for at producere kaliumsulfat.

Fordele ved Mannheim kaliumsulfat

Mennheim-processen er den primære metode til produktion af kaliumsulfat i udlandet. Den pålidelige og sofistikerede metode producerer koncentreret kaliumsulfat med overlegen vandopløselighed. Den svagt sure opløsning er egnet til alkalisk jord.

Produktionsprincipper

Reaktionsproces:

1. Svovlsyre og kaliumchlorid doseres proportionalt og føres jævnt ind i reaktionskammeret i Mannheim-ovnen, hvor de reagerer og producerer kaliumsulfat og hydrogenchlorid.

2. Reaktionen foregår i to trin:

i. Det første trin er eksotermisk og forekommer ved en lavere temperatur.

ii. Det andet trin involverer omdannelsen af ​​kaliumbisulfat til kaliumsulfat, som er stærkt endotermisk.

Temperaturkontrol:

1. Reaktionen skal finde sted ved temperaturer over 268 °C, hvor det optimale område er 500-600 °C for at sikre effektivitet uden overdreven nedbrydning af svovlsyre.

2. I den faktiske produktion styres reaktionstemperaturen typisk mellem 510-530 °C for at sikre stabilitet og effektivitet.

Varmeudnyttelse:

1. Reaktionen er stærkt endoterm og kræver en konstant varmetilførsel fra forbrænding af naturgas.

2. Omkring 44% af ovnens varme går tabt gennem væggene, 40% føres væk af udstødningsgasser, og kun 16% udnyttes til selve reaktionen.

Nøgleaspekter af Mannheim-processen

OvnDiameteren er den afgørende faktor for produktionskapaciteten. De største ovne globalt har en diameter på 6 meter.Samtidig er et pålideligt køresystem garantien for kontinuerlig og stabil reaktion.Ildfaste materialer skal modstå høje temperaturer, stærke syrer og have god varmeoverførsel. Materialer til omrøringsmekanismerne skal være modstandsdygtige over for varme, korrosion og slid.

Kvalitet af hydrogenkloridgas:

1. Ved at opretholde et let vakuum i reaktionskammeret sikres det, at luft og røggasser ikke fortynder hydrogenchloridet.

2. Korrekt forsegling og betjening kan opnå HCl-koncentrationer på 50 % eller højere.

Specifikationer for råmaterialer:

1.Kaliumklorid:Skal opfylde specifikke krav til fugtighed, partikelstørrelse og kaliumoxidindhold for optimal reaktionseffektivitet.

2.Svovlsyre:Kræver en koncentration på 99% for renhed og ensartet reaktion.

Temperaturkontrol:

1.Reaktionskammer (510-530°C):Sikrer fuldstændig reaktion.

2.Forbrændingskammer:Balancerer naturgastilførslen for effektiv forbrænding.

3.Slutgastemperatur:Kontrolleret for at forhindre blokeringer i udstødningen og sikre effektiv gasabsorption.

Procesarbejdsgang

• Reaktion:Kaliumklorid og svovlsyre tilføres kontinuerligt reaktionskammeret. Det resulterende kaliumsulfat udledes, afkøles, sigtes og neutraliseres med calciumoxid før emballering.
• Håndtering af biprodukter:
  • Højtemperatur hydrogenchloridgas afkøles og renses gennem en række skrubbere og absorptionstårne ​​for at producere saltsyre af industriel kvalitet (31-37% HCl).
  • Restgasemissioner behandles for at opfylde miljøstandarder.

Udfordringer og forbedringer

1. Varmetab:Der går betydelig varmetab gennem udstødningsgasser og ovnvægge, hvilket understreger behovet for forbedrede varmegenvindingssystemer.
2. Udstyrskorrosion:Processen fungerer under høje temperaturer og sure forhold, hvilket fører til slid og vedligeholdelsesudfordringer.
3. Udnyttelse af biprodukt af saltsyre:Markedet for saltsyre kan være mættet, hvilket nødvendiggør forskning i alternative anvendelser eller metoder til at minimere produktionen af ​​biprodukter.

Produktionsprocessen for kaliumsulfat i Mannheim involverer to typer af spildgasemissioner: forbrændingsudstødning fra naturgas og biproduktet hydrogenchloridgas.

Forbrændingsudstødning:

Temperaturen på forbrændingsudstødningen er generelt omkring 450 °C. Denne varme overføres gennem en rekuperator, før den udledes. Men selv efter varmeveksling forbliver udstødningsgastemperaturen på cirka 160 °C, og denne restvarme frigives til atmosfæren.

Biprodukt hydrogenchloridgas:

Hydrogenkloridgassen skrubbes i et svovlsyrevasketårn, absorberes i en faldfilmsabsorber og renses i et udstødningsgasrensningstårn, før den udledes. Denne proces genererer 31% saltsyre., hvor højerekoncentration kan føre til emissionerikke op tilstandarder og forårsager et "halemodstandsfænomen" i udstødningen.Derfor i realtidsaltsyre koncentrationsmåling bliver vigtig i produktionen.

Følgende foranstaltninger kan træffes for at opnå en bedre effekt:

Reducer syrekoncentrationen: Sænk syrekoncentrationen under absorptionsprocessenmedinline-densitetsmåler for præcis overvågning.

Øg den cirkulerende vandmængde: Forbedr vandcirkulationen i den faldende filmabsorber for at forbedre absorptionseffektiviteten.

Reducer belastningen på udstødningsgasrensningstårnet: Optimer driften for at minimere belastningen på rensningssystemet.

Gennem disse justeringer og korrekt drift over tid kan fænomenet med halemodstand elimineres, hvilket sikrer, at emissionerne opfylder de krævede standarder.