Раздел 2. Производство цианидов

Раздел 2 Производство цианидов

Цианистый натрий (цианид натрия, химическая формула NaCN) изготавливают в виде белых или слабоокрашенных брикетов со средним размером 38 х 36 х 20 мм и массой около 18 г (высший сорт); белые или слабоокрашенные брикеты, смесь деформированных, ломаных брикетов (первый сорт) по [1]. Цианистый калий (цианид калия (KCN)) изготавливают в виде белых или слабоокрашенных кристаллов с наличием комков по [2].

Цианиды натрия и калия применяются:

- в золотодобывающей промышленности для извлечения золота из руды методом выщелачивания;

- в процессах цианирования стали для повышения поверхностной твердости, износостойкости и усталостной прочности стальных изделий;

- как цианирующий агент в производстве нитрилов, изонитрилов, красителей;

- в производстве фармацевтических препаратов.

Цианистый натрий получают нейтрализацией синильной кислоты щелочью с последующей фильтрацией и сушкой осадка:

.

2.1 Описание технологических процессов, используемых в производстве цианида натрия

Промышленный способ получения цианида натрия основан на реакции нейтрализации, в результате которой при взаимодействии синильной кислоты и едкого натра образуются цианистый натрий и вода.

Основные этапы технологии:

- прием сырья;

- абсорбция;

- синтез и кристаллизация;

- фильтрация и сушка;

- брикетировка и упаковка;

- дегазация цианистых соединений.

Технологическая схема производства приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема получения цианида натрия

Сырьем для получения брикетированного цианида натрия являются синильная кислота и едкий натр. Синильная кислота по трубопроводу передается на участок приема и дозировки сырья, откуда посредством передавливания азотом подается на стадию кристаллизации. В процессе приема и передачи синильной кислоты образуются абгазы цианистого водорода, которые абсорбируются в скрубберах 0,5 % - 1 % водно-щелочным абсорбентом.

Едкий натр с массовой долей не менее 46 % поступает по трубопроводу на участок приема и дозировки сырья, откуда насосом подается в верхнюю часть кристаллизатора. Синильная кислота подается в циркуляционный контур кристаллизатора через специальное дозирующее устройство. Расход раствора едкого натра в кристаллизатор должен превышать расход синильной кислоты в 3,21 раза.

Кристаллизатор предназначен для проведения реакции нейтрализации с образованием суспензии цианистого натрия (маточного раствора). В результате испарения воды происходит образование кристаллов соли, размер которых постоянно увеличивается до заданного среднего размера. Реакция в кристаллизаторе происходит при температуре 63 °С - 70 °С и под вакуумом 8,2-9,0 кПа.

Полученный маточный раствор отводится из циркуляционного контура кристаллизатора на барабанный вакуумный фильтр, где происходят выделение из маточного раствора кристаллического цианистого натрия и его сушка. Осушение выделенного цианистого натрия происходит посредством подачи горячего сушильного воздуха, подогретого в газовой горелке до температуры 350 °С.

Осушенный цианид натрия из барабанного вакуумного фильтра подается в компактор, где кристаллы цианистого натрия спрессовываются в брикеты. Спрессованный цианид натрия далее направляется в барабанное сито для сглаживания брикетов и отделения от них пыли и обломков, откуда попадает в сборник и далее на упаковку.

Образовавшиеся в процессе получения брикетированного цианида натрия абгазы синильной кислоты и пыль цианида натрия абсорбируются в скрубберах. Скруббер первой ступени очистки предназначен для предварительной очистки и обеспыливания загрязненного воздуха путем подачи абсорбента - конденсата или химобессоленной воды в противотоке поступающему газу. Скруббер второй ступени очистки предназначен для окончательной очистки и обеспыливания загрязненного воздуха путем впрыска водно-щелочного раствора (абсорбента) в противоток поступающему газу.

Образовавшиеся сточные воды поступают на стадию сбора циансодержащих сточных вод, где в процессе перекачки и перемешивания усредняются и передаются на локальную гипохлоритную очистку.

Описание технологического процесса приведено в таблице 2.1, перечень основного оборудования - в таблицах 2.2-2.3.

Таблица 2.1 - Описание технологического процесса производства цианида натрия

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Синильная кислота Едкий натр	Прием и дозировка сырья	Синильная кислота Едкий натр	Цианистый водород	Емкостное оборудование
Синильная кислота Едкий натр	Синтез и кристаллизация	Цианид натрия жидкий	Диоксид азота, оксид азота, цианистый водород Сточные воды на стадию дегазации	Кристаллизаторы
Цианид натрия жидкий	Фильтрация и сушка	Цианид натрия твердый	Сточные воды на стадию дегазации	Нагреватель технических газов, барабанные вакуум-фильтры
Цианид натрия твердый	Брикетировка и упаковка	Упакованный цианид натрия	Цианистый водород Сточные воды на стадию дегазации	Брикетировочная машина, барабанное сито с транспортировочным шнеком
Абгазы цианистого водорода	Абсорбция абгазов цианистого водорода		Отходящие газы		Скруббер
Абгазы синильной кислоты	Абсорбция абгазов синильной кислоты		Отходящие газы		Скрубберы
Сточные воды	Дегазация цианистых соединений		Сточные воды на очистные сооружения	Емкостное оборудование

Таблица 2.2 - Перечень основного технологического оборудования производства цианида натрия

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Емкость хранения синильной кислоты	Прием и хранение сырья	Горизонтальный цилиндрический аппарат с эллиптическим днищем снабжен охлаждающей рубашкой. Вместимость - 20 м 3. Давление - 0,6 МПа
Кристаллизаторы	Проведение реакции нейтрализации с образованием суспензии NaCN	Вертикальный цилиндрический аппарат, две тарелки, каплеотделитель, температура - 100 °C - 120 °C, вместимость - 20 м 3
Нагреватель технических газов	Нагрев воздуха для сушки NaCN	Газовая горелка, вентилятор, топочная камера, теплообменник. Температура нагрева - 50 °C - 400 °C
Барабанные вакуум-фильтры	Фильтрация NaCN	Герметичное исполнение, поворотное перемешивающее устройство, транспортировочный шнек с двойными лопастями, площадь фильтрующей поверхности - 10 м 2, рабочее давление - 0,04 МПа, частота вращения барабана - 0,2-2 об/мин, частота вращения транспортировочного шнека - 206 об/мин
Брикетировочная машина	Брикетирование NaCN	Диаметр волков - 520 мм, рабочая ширина - 160 мм, частота вращения валков - (5-15-27) мин -1, усилие гидравлического пресса - 750 кН, частота вращения шнека - (15-86-149) мин -1
Барабанное сито с транспортировочным шнеком	Сглаживание брикетов, отделение пыли и обломков	Сито барабанного типа, снабженное транспортировочным шнеком. Размер ячейки сита - 10 мм, толщина нити сита - 2,5 мм, частота вращения барабана - 27 об/мин, частота вращения шнека - 64 об/мин, рабочая температура - 110 °С
Емкости сбора сточных вод	Сбор сточных вод	Горизонтальные цилиндрические аппараты, снабженные наружными змеевиками обогрева, рабочее давление атмосферное, расчетное давление - 0,2 МПа, рабочая температура - 10 °C - 100 °C, диаметр - 2800-3000 мм, вместимость - 47-53 м 3
Емкости для приема стоков	Прием стоков	Цилиндрические вертикальные резервуары вместимостью 400 м 3

Таблица 2.3 - Природоохранное оборудование производства цианида натрия

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Скрубберы	Абсорбция абгазов	Вертикальные цилиндрические аппараты, диаметр - 800 мм, высота - 6280 мм, давление - 0,07 МПа, насадка - керамические кольца Паля 25 х 25 х 3 мм

2.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 2.4

Таблица 2.4 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве цианида натрия

Наименование ресурсов	Единица измерения	Расход
		Минимальный	Максимальный
Натр едкий	кг/т	824	829
Синильная кислота	кг/т	554	555
Электрическая энергия		249	335
Тепловая энергия	Гкал/т	1,35	1,86
Природный газ	м 3/т	39	40

Характеристика выбросов, сбросов, образующихся при производстве цианида натрия, приведена в таблицах 2.5-2.6.

Таблица 2.5 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве цианида натрия

Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ, кг/т цианида натрия
		Исходное сырье: природный газ
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Азота диоксид	Абсорбция	-	0,0445	-
Азота оксид	Абсорбция	-	0,0611	-
Аммиак	Абсорбция	0,0154	0,0826	0,049
Водород цианистый	Абсорбция	0,0075	0,0186	0,0130

Таблица 2.6 - Сбросы при производстве цианида натрия

Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Показатели сбросов загрязняющих веществ, кг/т цианида натрия
		Исходное сырье: природный газ
		Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее значение
Цианиданион	Технологические сточные воды поступают на стадию сбора циансодержащих сточных вод, где в процессе перекачки и перемешивания усредняются и передаются на локальную гипохлоритную очистку	0,0125	0,019	0,016