Раздел 3. Производство цианидов

Раздел 3. Производство цианидов

3.1 Общая информация

Цианистый натрий (цианид натрия, химическая формула NaCN) изготавливают в виде белых или слабоокрашенных брикетов со средним размером 38х36х20 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]. Согласно [1] и [2] продукция должна иметь следующие показатели (см. таблицу 3.1).

Таблица 3.1 - Технические характеристики цианида натрия и цианида калия [1]-[3]

Наименование показателя	NaCN (высший сорт)	NaCN (первый сорт)	KCN
Массовая доля цианистого натрия, %, не менее	98*	90	-
Массовая доля едкого натра, %, не более	0,5	0,8	-
Массовая доля воды, %, не более	0,5*	5,0	1,5
Массовая доля углекислого натрия, %, не более	1,0	2,0	-
Массовая доля нерастворимых в воде веществ, %, не более	-	-	-
Массовая доля цианистого калия, %, не менее	-	-	94
Массовая доля едких щелочей в пересчете на KOH, %, не более	-	-	0,7
Массовая доля углекислого калия, %, не более	-	-	0,8
Массовая доля сульфидов в пересчете на серу, %, не более	-	-	0,003
* Продукт, предназначенный для изготовления синтетических лекарственных средств, должен изготавливаться с массовой долей цианистого натрия не менее 90% и воды не более 4%.

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:

3.2 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.

Сырьем для получения цианида натрия брикетированного 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°C - 70°C и под вакуумом 8,2-9,0 кПа.

Полученный маточный раствор отводится из циркуляционного контура кристаллизатора на барабанный вакуумный фильтр, где происходит 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°C.

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.

Технологическая схема производства приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема получения цианида натрия

Описание технологического процесса приведено в таблице 3.2, перечень основного оборудования - в таблице 3.3.

Таблица 3.2 - Описание технологического процесса производства цианида натрия

Входной поток	Подпроцесс	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии
Синильная кислота Едкий натр	Прием и дозировка сырья	Синильная кислота Едкий натр	Емкостное оборудование	Цианистый водород
Синильная кислота Едкий натр	Синтез и кристаллизация	Цианид натрия жидкий Сточные воды	Кристаллизаторы	Диоксид азота, оксид азота, цианистый водород
Цианид натрия жидкий	Фильтрация и сушка	Цианид натрия твердый Сточные воды	Нагреватель технических газов, барабанные вакуум-фильтры	-
Цианид натрия твердый	Брикетировка и упаковка	Упакованный цианид натрия Сточные воды	Брикетировочная машина, барабанное сито с транспортировочным шнеком	Цианистый водород
Абгазы цианистого водорода	Абсорбция абгазов цианистого водорода	Выбросы в атмосферу	Скруббер	-
Абгазы синильной кислоты	Абсорбция абгазов синильной кислоты	Выбросы в атмосферу	Скрубберы	-
Сточные воды	Дегазация цианистых соединений	Сточные воды на очистные сооружения	Емкостное оборудование	-

Таблица 3.3 - Перечень основного 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 . Давление - 0,6 МПа
Скрубберы	Абсорбция абгазов	Вертикальные цилиндрические аппараты, диаметр - 800 мм, высота - 6280 мм, давление - 0,07 МПа, насадка - керамические кольца Паля 25х25х3 мм
Кристаллизаторы	Проведение реакции нейтрализации с образованием суспензии NaCN	Вертикальный цилиндрический аппарат, две тарелки, каплеотделитель, температура - 100°C - 120°C, вместимость - 20
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 , 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 валков - 520 мм, рабочая ширина - 160 мм, частота вращения валков - (5-15-27) , усилие гидравлического пресса - 750 кН, частота вращения шнека - (15-86-149)
Барабанное сито с транспортировочным шнеком	Сглаживание брикетов, отделения 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
Емкости для приема стоков	Прием стоков	Цилиндрические вертикальные резервуары вместимостью 400

3.3 Нормы расхода сырья и энергоресурсов

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве цианида натрия

Наименование ресурсов	Единица измерения	Расход на 1 т продукции
		Минимальный	Максимальный
Натр едкий	т	0,815	0,835
Синильная кислота	т	0,532	0,555
Электрическая энергия		251	346
Тепловая энергия	Гкал	1,89	2,005
Природный газ		39,5	40

3.4 Текущие уровни эмиссии при производстве цианида натрия

3.4.1 Выбросы в атмосферу при производстве цианида натрия

Выбросы в атмосферу при производстве цианида натрия приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Выбросы в атмосферу при производстве цианида натрия

Источники выброса	Наименование	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну 1 т продукции, кг/т
			Минимальное	Максимальное	Среднее
Трубы	Аммиак	Абсорбция	-	0,082600	-
Дымовая труба со стадий синтеза и кристаллизации	Азота диоксид	Абсорбция	-	0,0445	-
	Азота оксид	Абсорбция	-	0,06113	-
Вентшахты, трубы, стадия синтеза и кристаллизации, стадия брикетировки и упаковки	Водород цианистый	Абсорбция	-	0,018600	-

3.4.2 Обращение со сточными водами

Сточные воды направляются после дегазации цианистых соединений и далее поступают на стадию сбора циансодержащих сточных вод, где в процессе перекачки и перемешивания усредняются и передаются на локальную гипохлоритную очистку. Удельная масса сброса цианид-аниона - 0,018767 кг/т продукта.

3.4.3 Отходы производства цианида натрия

Технологические отходы не образуются.

3.5 Перспективные направления в технологии производства цианида натрия

Существуют запатентованные способы получения цианидов из щелочных растворов и цианистого водорода в реакторе с псевдоожиженным слоем [4], [5], способ формирования гранулятов цианидов распылительной сушкой [6], а также способ получения цианидов в модульных установках с головной стадией синтеза цианистого водорода плазмохимическим методом из углеводородов и азота [7], [8].