Mannheim-proces voor kaliumsulfaat (K2SO4) Productie
Belangrijkste productiemethoden van kaliumsulfaat
Mannheim-proces is industrieel proces voor de productie van K2SO4,Een ontledingsreactie tussen 98% zwavelzuur en kaliumchloride bij hoge temperaturen, met als bijproduct zoutzuur. De specifieke stappen omvatten het mengen van kaliumchloride en zwavelzuur en het laten reageren ervan bij hoge temperaturen tot kaliumsulfaat en zoutzuur.
Kristallisatiesvoorbereidingproduceert kaliumsulfaat door het roosteren van alkali zoals de schil van tungzaad en plantenas, gevolgd dooruitlogen, filteren, concentreren, centrifugale scheiding en drogen om kaliumsulfaat te verkrijgen.
Reactie vanKaliumchlorideEnZwavelzuur bij specifieke temperaturen in een specifieke verhouding is een andere methode om kaliumsulfaat.De specifieke stappen omvatten het oplossen van kaliumchloride in warm water, het toevoegen van zwavelzuur voor de reactie en vervolgens kristalliseren bij 100–140 °C, gevolgd door scheiding, neutralisatie en droging om kaliumsulfaat te produceren.
Voordelen van Mannheim Kaliumsulfaat
Het Mennheim-proces is de belangrijkste methode voor de productie van kaliumsulfaat in het buitenland. Deze betrouwbare en geavanceerde methode produceert geconcentreerd kaliumsulfaat met een uitstekende oplosbaarheid in water. De zwak zure oplossing is geschikt voor alkalische grond.
Productieprincipes
Reactieproces:
1. Zwavelzuur en kaliumchloride worden evenredig gedoseerd en gelijkmatig in de reactiekamer van de oven in Mannheim gevoerd, waar ze reageren om kaliumsulfaat en waterstofchloride te produceren.
2. De reactie verloopt in twee stappen:
i. De eerste stap is exotherm en vindt plaats bij een lagere temperatuur.
ii. De tweede stap omvat de omzetting van kaliumbisulfaat in kaliumsulfaat, dat sterk endotherm is.
Temperatuurregeling:
1. De reactie moet plaatsvinden bij temperaturen boven de 268°C, waarbij 500-600°C het optimale bereik is om efficiëntie te garanderen zonder overmatige ontleding van zwavelzuur.
2. Tijdens de daadwerkelijke productie wordt de reactietemperatuur doorgaans geregeld tussen 510 en 530 °C voor stabiliteit en efficiëntie.
Warmtebenutting:
1. De reactie is zeer endotherm en vereist een constante warmtetoevoer door de verbranding van aardgas.
2. Ongeveer 44% van de warmte van de oven gaat verloren via de wanden, 40% wordt afgevoerd via rookgassen en slechts 16% wordt gebruikt voor de eigenlijke reactie.
Belangrijkste aspecten van het Mannheim-proces
OvenDe diameter is de bepalende factor voor de productiecapaciteit. De grootste ovens ter wereld hebben een diameter van 6 meter.Tegelijkertijd garandeert een betrouwbaar aandrijfsysteem een continue en stabiele reactie.Vuurvaste materialen moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen, sterke zuren en een goede warmteoverdracht bieden. Materialen voor de roermechanismen moeten bestand zijn tegen hitte, corrosie en slijtage.
Kwaliteit van waterstofchloridegas:
1.Door een lichte onderdruk in de reactiekamer te handhaven, wordt voorkomen dat lucht en rookgassen het waterstofchloride verdunnen.
2. Bij een goede afdichting en bediening kunnen HCl-concentraties van 50% of hoger worden bereikt.
Specificaties van de grondstof:
1.Kaliumchloride:Moet voldoen aan specifieke vereisten voor vochtigheid, deeltjesgrootte en kaliumoxidegehalte voor een optimale reactie-efficiëntie.
2.Zwavelzuur:Vereist een concentratie van 99% voor zuiverheid en consistente reactie.
Temperatuurregeling:
1.Reactiekamer (510-530°C):Zorgt voor een volledige reactie.
2.Verbrandingskamer:Zorgt voor een evenwichtige toevoer van aardgas voor een efficiënte verbranding.
3.Temperatuur van het uitlaatgas:Gecontroleerd om verstoppingen in de uitlaat te voorkomen en effectieve gasabsorptie te garanderen.
Procesworkflow
- Reactie:Kaliumchloride en zwavelzuur worden continu in de reactiekamer gevoerd. Het resulterende kaliumsulfaat wordt afgevoerd, gekoeld, gezeefd en geneutraliseerd met calciumoxide voordat het wordt verpakt.
- Behandeling van bijproducten:
- Het hete waterstofchloridegas wordt gekoeld en gezuiverd via een serie scrubbers en absorptietorens om industrieel zoutzuur (31-37% HCl) te produceren.
- De uitlaatgassen worden behandeld om aan de milieunormen te voldoen.
Uitdagingen en verbeteringen
- Warmteverlies:Er gaat veel warmte verloren via uitlaatgassen en de wanden van de oven, waardoor er behoefte is aan verbeterde warmteterugwinningssystemen.
- Corrosie van apparatuur:Het proces vindt plaats onder hoge temperaturen en zure omstandigheden, wat leidt tot slijtage en onderhoudsproblemen.
- Gebruik van bijproduct zoutzuur:De markt voor zoutzuur dreigt verzadigd te raken, waardoor onderzoek naar alternatieve toepassingen of methoden noodzakelijk is om de productie van bijproducten te minimaliseren.
Bij het productieproces van kaliumsulfaat in Mannheim komen twee soorten afvalgasemissies vrij: verbrandingsgassen van aardgas en het bijproduct waterstofchloridegas.
Verbrandingsuitlaat:
De temperatuur van de verbrandingsgassen ligt doorgaans rond de 450 °C. Deze warmte wordt via een recuperator overgedragen voordat deze wordt afgevoerd. Zelfs na warmtewisseling blijft de temperatuur van de uitlaatgassen echter rond de 160 °C, en deze restwarmte wordt afgegeven aan de atmosfeer.
Bijproduct waterstofchloridegas:
Het waterstofchloridegas ondergaat een wasbehandeling in een zwavelzuurwastoren, absorptie in een valfilmabsorber en zuivering in een rookgasreinigingstoren voordat het wordt geloosd. Dit proces genereert 31% zoutzuur., waarin hogerconcentratie kan leiden tot emissiesniet opgewassen tegennormen en het veroorzaken van een ‘staartsleep’-fenomeen in de uitlaat.Daarom is realtimezoutzuur concentratiemeting wordt belangrijk in de productie.
Voor betere resultaten kunnen de volgende maatregelen worden genomen:
Verminder de zuurconcentratie: verlaag de zuurconcentratie tijdens het absorptieprocesmetinline dichtheidsmeter voor nauwkeurige controle.
Vergroot het circulerende watervolume: verbeter de watercirculatie in de vallendefilmabsorber om de absorptie-efficiëntie te verbeteren.
Verminder de belasting van de uitlaatgasreinigingstoren: optimaliseer de bedrijfsvoering om de belasting van het reinigingssysteem tot een minimum te beperken.
Door deze aanpassingen en een juiste werking kan het staartluchtprobleem in de loop van de tijd worden geëlimineerd, zodat de emissies aan de vereiste normen voldoen.
Plaatsingstijd: 23-01-2025
