Procédé Mannheim pour le sulfate de potassium (K2SO4) Production
Principales méthodes de production du sulfate de potassium
Processus de Mannheim is procédé industriel de production de K2SO4,Réaction de décomposition à haute température entre de l'acide sulfurique à 98 % et du chlorure de potassium, avec comme sous-produit de l'acide chlorhydrique. Les étapes spécifiques comprennent le mélange de chlorure de potassium et d'acide sulfurique, puis leur réaction à haute température pour former du sulfate de potassium et de l'acide chlorhydrique.
Cristallisationsséparationproduit du sulfate de potassium par torréfaction d'alcalis tels que la coque des graines de tung et les cendres de plantes, puis suivi parlixiviation, filtration, concentration, séparation centrifuge et séchage pour obtenir du sulfate de potassium.
Réaction dechlorure de potassiumetAcide sulfurique à des températures spécifiques dans un rapport spécifique est une autre méthode pour obtenir sulfate de potassium.Les étapes spécifiques comprennent la dissolution du chlorure de potassium dans de l’eau chaude, l’ajout d’acide sulfurique pour la réaction, puis la cristallisation à 100–140 °C, suivie d’une séparation, d’une neutralisation et d’un séchage pour produire du sulfate de potassium.
Avantages du sulfate de potassium de Mannheim
Le procédé Mennheim est la principale méthode de production de sulfate de potassium à l'étranger. Fiable et sophistiquée, cette méthode produit du sulfate de potassium concentré présentant une excellente solubilité dans l'eau. La solution faiblement acide convient aux sols alcalins.
Principes de production
Processus de réaction :
1. L'acide sulfurique et le chlorure de potassium sont dosés proportionnellement et introduits uniformément dans la chambre de réaction du four de Mannheim, où ils réagissent pour produire du sulfate de potassium et du chlorure d'hydrogène.
2. La réaction se déroule en deux étapes :
i. La première étape est exothermique et se produit à une température plus basse.
ii. La deuxième étape implique la conversion du bisulfate de potassium en sulfate de potassium, qui est fortement endothermique.
Contrôle de la température :
1. La réaction doit se produire à des températures supérieures à 268 °C, la plage optimale étant de 500 à 600 °C pour garantir l'efficacité sans décomposition excessive de l'acide sulfurique.
2. Dans la production réelle, la température de réaction est généralement contrôlée entre 510 et 530 °C pour la stabilité et l'efficacité.
Utilisation de la chaleur :
1. La réaction est hautement endothermique et nécessite un apport de chaleur constant provenant de la combustion du gaz naturel.
2. Environ 44 % de la chaleur du four est perdue à travers les parois, 40 % est évacuée par les gaz d'échappement et seulement 16 % est utilisée pour la réaction proprement dite.
Aspects clés du processus de Mannheim
Fourle diamètre est le facteur décisif de la capacité de production. Les plus grands fours du monde ont un diamètre de 6 mètres.Dans le même temps, un système de conduite fiable est la garantie d'une réaction continue et stable.Les matériaux réfractaires doivent résister aux températures élevées, aux acides forts et offrir un bon transfert thermique. Les matériaux des mécanismes d'agitation doivent être résistants à la chaleur, à la corrosion et à l'usure.
Qualité du gaz chlorhydrique :
1. Le maintien d’un léger vide dans la chambre de réaction garantit que l’air et les gaz de combustion ne diluent pas le chlorure d’hydrogène.
2. Une étanchéité et un fonctionnement appropriés peuvent atteindre des concentrations de HCl de 50 % ou plus.
Spécifications des matières premières :
1.Chlorure de potassium :Doit répondre à des exigences spécifiques en matière d'humidité, de taille de particules et de teneur en oxyde de potassium pour une efficacité de réaction optimale.
2.Acide sulfurique:Nécessite une concentration de 99% pour la pureté et la réaction cohérente.
Contrôle de la température :
1.Chambre de réaction (510-530°C) :Assure une réaction complète.
2.Chambre de combustion :Équilibre l'apport de gaz naturel pour une combustion efficace.
3.Température des gaz de queue :Contrôlé pour éviter les blocages d'échappement et assurer une absorption efficace des gaz.
Flux de travail du processus
- Réaction:Du chlorure de potassium et de l'acide sulfurique sont introduits en continu dans la chambre de réaction. Le sulfate de potassium obtenu est déchargé, refroidi, tamisé et neutralisé à l'oxyde de calcium avant d'être conditionné.
- Gestion des sous-produits :
- Le gaz chlorhydrique à haute température est refroidi et purifié par une série d'épurateurs et de tours d'absorption pour produire de l'acide chlorhydrique de qualité industrielle (31-37 % HCl).
- Les émissions de gaz résiduaires sont traitées pour répondre aux normes environnementales.
Défis et améliorations
- Perte de chaleur :Une quantité importante de chaleur est perdue par les gaz d’échappement et les parois du four, ce qui souligne la nécessité d’améliorer les systèmes de récupération de chaleur.
- Corrosion des équipements :Le processus fonctionne sous des températures élevées et des conditions acides, ce qui entraîne des problèmes d’usure et d’entretien.
- Utilisation du sous-produit de l'acide chlorhydrique :Le marché de l’acide chlorhydrique peut être saturé, ce qui nécessite des recherches sur des utilisations ou des méthodes alternatives pour minimiser la production de sous-produits.
Le processus de production de sulfate de potassium de Mannheim implique deux types d'émissions de gaz résiduaires : les gaz de combustion du gaz naturel et le gaz chlorhydrique sous-produit.
Échappement de combustion :
La température des gaz d'échappement est généralement d'environ 450 °C. Cette chaleur est transférée via un récupérateur avant d'être évacuée. Cependant, même après échange thermique, la température des gaz d'échappement reste à environ 160 °C, et cette chaleur résiduelle est libérée dans l'atmosphère.
Gaz chlorhydrique sous-produit :
Le gaz chlorhydrique est soumis à un lavage dans une tour de lavage à l'acide sulfurique, à une absorption dans un absorbeur à film tombant et à une purification dans une tour de purification des gaz d'échappement avant d'être rejeté. Ce procédé génère de l'acide chlorhydrique à 31 %., dans lequel plus hautla concentration peut conduire à des émissionspas à la hauteurnormes et provoquant un phénomène de « traînée de queue » dans l'échappement.Par conséquent, en temps réelacide chlorhydrique mesure de concentration tourne important dans la production.
Les mesures suivantes pourraient être prises pour de meilleurs effets :
Réduire la concentration d'acide : réduire la concentration d'acide pendant le processus d'absorptionavecdensimètre en ligne pour une surveillance précise.
Augmenter le volume d'eau en circulation : Améliorez la circulation de l'eau dans l'absorbeur à film tombant pour améliorer l'efficacité de l'absorption.
Réduisez la charge sur la tour de purification des gaz d’échappement : optimisez les opérations pour minimiser la charge sur le système de purification.
Grâce à ces ajustements et à un fonctionnement approprié au fil du temps, le phénomène de traînée de queue peut être éliminé, garantissant ainsi que les émissions respectent les normes requises.
Date de publication : 23 janvier 2025
