Processo de Mannheim para sulfato de potássio (K2SO4) Produção
Principais métodos de produção de sulfato de potássio
Processo de Mannheim is processo industrial para a produção de K2SO4,Uma reação de decomposição entre ácido sulfúrico a 98% e cloreto de potássio em altas temperaturas, com ácido clorídrico como subproduto. As etapas específicas incluem a mistura de cloreto de potássio e ácido sulfúrico e sua reação em altas temperaturas para formar sulfato de potássio e ácido clorídrico.
Cristalizaçãosreparaçãoproduz sulfato de potássio através da torrefação de álcalis como cascas de sementes de tungue e cinzas de plantas, seguido porlixiviação, filtragem, concentração, separação centrífuga e secagem para obtenção de sulfato de potássio.
Reação deCloreto de PotássioeÁcido sulfúrico em temperaturas específicas em uma proporção específica é outro método para obter sulfato de potássio.As etapas específicas incluem a dissolução de cloreto de potássio em água morna, adição de ácido sulfúrico para a reação e, em seguida, cristalização a 100–140 °C, seguida de separação, neutralização e secagem para produzir sulfato de potássio.
Vantagens do Sulfato de Potássio de Mannheim
O processo Mennheim é o principal método de produção de sulfato de potássio no exterior. O método confiável e sofisticado produz sulfato de potássio concentrado com excelente solubilidade em água. A solução ácida fraca é adequada para solos alcalinos.
Princípios de Produção
Processo de reação:
1. O ácido sulfúrico e o cloreto de potássio são medidos proporcionalmente e alimentados uniformemente na câmara de reação do forno Mannheim, onde reagem para produzir sulfato de potássio e cloreto de hidrogênio.
2. A reação ocorre em duas etapas:
i. A primeira etapa é exotérmica e ocorre em uma temperatura mais baixa.
ii. A segunda etapa envolve a conversão de bissulfato de potássio em sulfato de potássio, que é fortemente endotérmico.
Controle de temperatura:
1. A reação deve ocorrer em temperaturas acima de 268°C, com a faixa ideal sendo de 500-600°C para garantir eficiência sem decomposição excessiva de ácido sulfúrico.
2. Na produção real, a temperatura da reação é normalmente controlada entre 510-530°C para estabilidade e eficiência.
Utilização de calor:
1. A reação é altamente endotérmica, exigindo fornecimento consistente de calor da combustão de gás natural.
2. Cerca de 44% do calor do forno é perdido através das paredes, 40% é levado pelos gases de exaustão e apenas 16% é utilizado para a reação real.
Aspectos-chave do Processo de Mannheim
Fornoo diâmetro é o fator decisivo da capacidade de produção. Os maiores fornos do mundo têm um diâmetro de 6 metros.Ao mesmo tempo, um sistema de direção confiável é a garantia de uma reação contínua e estável.Os materiais refratários devem suportar altas temperaturas, ácidos fortes e oferecer boa transferência de calor. Os materiais dos mecanismos de agitação devem ser resistentes ao calor, à corrosão e ao desgaste.
Qualidade do gás cloreto de hidrogênio:
1. Manter um leve vácuo na câmara de reação garante que o ar e os gases de combustão não diluam o cloreto de hidrogênio.
2. A vedação e a operação adequadas podem atingir concentrações de HCl de 50% ou mais.
Especificações da matéria-prima:
1.Cloreto de Potássio:Deve atender aos requisitos específicos de umidade, tamanho de partícula e teor de óxido de potássio para eficiência ideal de reação.
2.Ácido sulfúrico:Requer uma concentração de 99% para pureza e reação consistente.
Controle de temperatura:
1.Câmara de reação (510-530°C):Garante reação completa.
2.Câmara de combustão:Equilibra a entrada de gás natural para uma combustão eficiente.
3.Temperatura do gás residual:Controlado para evitar bloqueios de exaustão e garantir absorção eficaz de gases.
Fluxo de trabalho do processo
- Reação:Cloreto de potássio e ácido sulfúrico são continuamente alimentados na câmara de reação. O sulfato de potássio resultante é descarregado, resfriado, peneirado e neutralizado com óxido de cálcio antes do envase.
- Manuseio de subprodutos:
- O gás cloreto de hidrogênio de alta temperatura é resfriado e purificado por meio de uma série de depuradores e torres de absorção para produzir ácido clorídrico de nível industrial (31-37% HCl).
- As emissões de gases residuais são tratadas para atender aos padrões ambientais.
Desafios e Melhorias
- Perda de calor:Uma quantidade significativa de calor é perdida pelos gases de exaustão e pelas paredes do forno, o que destaca a necessidade de sistemas de recuperação de calor aprimorados.
- Corrosão de equipamentos:O processo opera sob altas temperaturas e condições ácidas, o que causa desgaste e desafios de manutenção.
- Utilização de subprodutos de ácido clorídrico:O mercado de ácido clorídrico pode estar saturado, necessitando de pesquisas sobre usos ou métodos alternativos para minimizar a produção de subprodutos.
O processo de produção de sulfato de potássio de Mannheim envolve dois tipos de emissões de gases residuais: exaustão da combustão do gás natural e gás cloreto de hidrogênio como subproduto.
Exaustão de combustão:
A temperatura dos gases de escape da combustão é geralmente em torno de 450 °C. Esse calor é transferido através de um recuperador antes de ser descarregado. No entanto, mesmo após a troca de calor, a temperatura dos gases de escape permanece em aproximadamente 160 °C, e esse calor residual é liberado para a atmosfera.
Subproduto Gás Cloreto de Hidrogênio:
O gás cloreto de hidrogênio passa por lavagem em uma torre de lavagem com ácido sulfúrico, absorção em um absorvedor de filme descendente e purificação em uma torre de purificação de gases de exaustão antes de ser descarregado. Este processo gera 31% de ácido clorídrico., em que mais altoa concentração pode levar a emissõesnão está à alturapadrões e causando um fenômeno de “arrasto de cauda” no escapamento.Portanto, em tempo realácido clorídrico medição de concentração torna-se importante na produção.
As seguintes medidas podem ser tomadas para obter melhores efeitos:
Reduzir a concentração de ácido: reduzir a concentração de ácido durante o processo de absorçãocommedidor de densidade em linha para monitoramento preciso.
Aumentar o volume de água circulante: melhora a circulação de água no absorvedor de película descendente para melhorar a eficiência de absorção.
Reduza a carga na torre de purificação de gases de escape: otimize as operações para minimizar a carga no sistema de purificação.
Por meio desses ajustes e da operação adequada ao longo do tempo, o fenômeno de arrasto da cauda pode ser eliminado, garantindo que as emissões atendam aos padrões exigidos.
Horário da publicação: 23/01/2025
