पोटेशियम सल्फेट के लिए मैनहेम प्रक्रिया (K₂SO₄) उत्पादन

पोटेशियम सल्फेट की मुख्य उत्पादन विधियाँ

मैनहेम प्रक्रिया is K2SO4 के उत्पादन के लिए औद्योगिक प्रक्रिया,98% सल्फ्यूरिक एसिड और पोटेशियम क्लोराइड के बीच उच्च तापमान पर एक अपघटन प्रतिक्रिया जिसमें उपोत्पाद हाइड्रोक्लोरिक एसिड होता है। विशिष्ट चरणों में पोटेशियम क्लोराइड और सल्फ्यूरिक एसिड को मिलाना और उन्हें उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करके पोटेशियम सल्फेट और हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाना शामिल है।

क्रिस्टलीकरणsपृथक्करणतुंग बीज के खोल और पौधे की राख जैसे क्षार को भूनने के माध्यम से पोटेशियम सल्फेट का उत्पादन होता है, इसके बादपोटेशियम सल्फेट प्राप्त करने के लिए निक्षालन, निस्पंदन, सांद्रण, केन्द्रापसारक पृथक्करण और सुखाने की प्रक्रिया अपनाई जाती है।

की प्रतिक्रियापोटेशियम क्लोराइडऔरसल्फ्यूरिक एसिड विशिष्ट तापमान पर विशिष्ट अनुपात में प्राप्त करने की एक और विधि है पोटेशियम सल्फेट.विशिष्ट चरणों में पोटेशियम क्लोराइड को गर्म पानी में घोलना, प्रतिक्रिया के लिए सल्फ्यूरिक एसिड मिलाना, और फिर 100-140 डिग्री सेल्सियस पर क्रिस्टलीकरण करना, उसके बाद पृथक्करण, उदासीनीकरण और पोटेशियम सल्फेट बनाने के लिए सुखाना शामिल है।

मैनहेम पोटेशियम सल्फेट के लाभ

मेनहेम प्रक्रिया विदेशों में पोटेशियम सल्फेट उत्पादन की प्राथमिक विधि है। विश्वसनीय और परिष्कृत विधि बेहतर जल घुलनशीलता के साथ सांद्रित पोटेशियम सल्फेट का उत्पादन करती है। कमजोर अम्ल घोल क्षारीय मिट्टी के लिए उपयुक्त है।

उत्पादन सिद्धांत

प्रतिक्रिया प्रक्रिया:

1. सल्फ्यूरिक एसिड और पोटेशियम क्लोराइड को आनुपातिक रूप से मापा जाता है और समान रूप से मैनहेम भट्ठी के प्रतिक्रिया कक्ष में डाला जाता है, जहां वे प्रतिक्रिया करके पोटेशियम सल्फेट और हाइड्रोजन क्लोराइड बनाते हैं।

2. प्रतिक्रिया दो चरणों में होती है:

i. पहला चरण ऊष्माक्षेपी है और निम्न तापमान पर होता है।

ii. दूसरे चरण में पोटेशियम बाइसल्फेट को पोटेशियम सल्फेट में परिवर्तित किया जाता है, जो कि अत्यधिक ऊष्माशोषी होता है।

तापमान नियंत्रण:

1. प्रतिक्रिया 268°C से अधिक तापमान पर होनी चाहिए, जिसमें इष्टतम सीमा 500-600°C होनी चाहिए ताकि अत्यधिक सल्फ्यूरिक एसिड अपघटन के बिना दक्षता सुनिश्चित हो सके।

2. वास्तविक उत्पादन में, स्थिरता और दक्षता के लिए प्रतिक्रिया तापमान को आमतौर पर 510-530°C के बीच नियंत्रित किया जाता है।

ऊष्मा उपयोग:

1. यह प्रतिक्रिया अत्यधिक ऊष्माशोषी है, जिसके लिए प्राकृतिक गैस दहन से लगातार ऊष्मा की आपूर्ति की आवश्यकता होती है।

2. भट्ठी की लगभग 44% ऊष्मा दीवारों के माध्यम से नष्ट हो जाती है, 40% निकास गैसों द्वारा दूर ले जाई जाती है, तथा केवल 16% ही वास्तविक प्रतिक्रिया के लिए उपयोग की जाती है।

मैनहेम प्रक्रिया के मुख्य पहलू

भट्ठीव्यास उत्पादन क्षमता का निर्णायक कारक है। विश्व में सबसे बड़ी भट्टियों का व्यास 6 मीटर है।साथ ही, विश्वसनीय ड्राइविंग सिस्टम निरंतर और स्थिर प्रतिक्रिया की गारंटी है।आग रोक सामग्री को उच्च तापमान, मजबूत एसिड का सामना करना चाहिए, और अच्छा गर्मी हस्तांतरण प्रदान करना चाहिए। सरगर्मी तंत्र के लिए सामग्री गर्मी, जंग और पहनने के लिए प्रतिरोधी होनी चाहिए।

हाइड्रोजन क्लोराइड गैस की गुणवत्ता:

1.प्रतिक्रिया कक्ष में हल्का निर्वात बनाए रखने से यह सुनिश्चित होता है कि वायु और फ्लू गैसें हाइड्रोजन क्लोराइड को पतला नहीं करती हैं।

2. उचित सीलिंग और संचालन से 50% या उससे अधिक एचसीएल सांद्रता प्राप्त की जा सकती है।

कच्चे माल की विशिष्टताएँ:

1.पोटेशियम क्लोराइड:इष्टतम प्रतिक्रिया दक्षता के लिए विशिष्ट नमी, कण आकार और पोटेशियम ऑक्साइड सामग्री आवश्यकताओं को पूरा करना होगा।

2.सल्फ्यूरिक एसिड:9 की सांद्रता की आवश्यकता है9शुद्धता और सुसंगत प्रतिक्रिया के लिए %.

तापमान नियंत्रण:

1.प्रतिक्रिया कक्ष (510-530°C):पूर्ण प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है.

2.दहन कक्ष:कुशल दहन के लिए प्राकृतिक गैस इनपुट को संतुलित करता है।

3.टेल गैस तापमान:निकास अवरोधों को रोकने और प्रभावी गैस अवशोषण सुनिश्चित करने के लिए नियंत्रित।

प्रक्रिया वर्कफ़्लो

• प्रतिक्रिया:पोटेशियम क्लोराइड और सल्फ्यूरिक एसिड को लगातार प्रतिक्रिया कक्ष में डाला जाता है। परिणामस्वरूप पोटेशियम सल्फेट को डिस्चार्ज किया जाता है, ठंडा किया जाता है, छान लिया जाता है और पैकेजिंग से पहले कैल्शियम ऑक्साइड के साथ बेअसर कर दिया जाता है।
• उप-उत्पाद हैंडलिंग:
  • उच्च तापमान हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को स्क्रबर्स और अवशोषण टावरों की एक श्रृंखला के माध्यम से ठंडा और शुद्ध किया जाता है, जिससे औद्योगिक-ग्रेड हाइड्रोक्लोरिक एसिड (31-37% एचसीएल) का उत्पादन होता है।
  • टेल गैस उत्सर्जन को पर्यावरणीय मानकों के अनुरूप उपचारित किया जाता है।

चुनौतियाँ और सुधार

1. ताप हानि:निकास गैसों और भट्ठी की दीवारों के माध्यम से काफी मात्रा में ऊष्मा नष्ट हो जाती है, जिससे बेहतर ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रणालियों की आवश्यकता पर प्रकाश पड़ता है।
2. उपकरण संक्षारण:यह प्रक्रिया उच्च तापमान और अम्लीय परिस्थितियों में संचालित होती है, जिसके कारण टूट-फूट और रखरखाव संबंधी चुनौतियां उत्पन्न होती हैं।
3. हाइड्रोक्लोरिक एसिड उप-उत्पाद उपयोग:हाइड्रोक्लोरिक एसिड का बाजार संतृप्त हो सकता है, जिससे वैकल्पिक उपयोगों या उप-उत्पाद उत्पादन को न्यूनतम करने के तरीकों पर शोध करना आवश्यक हो जाता है।

मैनहेम पोटेशियम सल्फेट उत्पादन प्रक्रिया में दो प्रकार के अपशिष्ट गैस उत्सर्जन शामिल हैं: प्राकृतिक गैस से दहन उत्सर्जन और उपोत्पाद हाइड्रोजन क्लोराइड गैस।

दहन निकास:

दहन निकास का तापमान आम तौर पर 450 डिग्री सेल्सियस के आसपास होता है। इस गर्मी को डिस्चार्ज होने से पहले एक रिक्यूपरेटर के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है। हालांकि, गर्मी विनिमय के बाद भी, निकास गैस का तापमान लगभग 160 डिग्री सेल्सियस पर रहता है, और यह अवशिष्ट गर्मी वायुमंडल में जारी की जाती है।

उपोत्पाद हाइड्रोजन क्लोराइड गैस:

हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को सल्फ्यूरिक एसिड वॉशिंग टॉवर में साफ़ किया जाता है, फॉलिंग-फिल्म अवशोषक में अवशोषित किया जाता है, और डिस्चार्ज होने से पहले एग्जॉस्ट गैस शुद्धिकरण टॉवर में शुद्धिकरण किया जाता है। इस प्रक्रिया से 31% हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनता है, जिसमें उच्चसांद्रता उत्सर्जन को जन्म दे सकती हैतक नहींमानकों का उल्लंघन हो रहा है और निकास में "टेल ड्रैग" घटना उत्पन्न हो रही है।इसलिए, वास्तविक समयहाइड्रोक्लोरिक एसिड सांद्रता माप उत्पादन में महत्वपूर्ण हो जाता है.

बेहतर प्रभाव के लिए निम्नलिखित उपाय किए जा सकते हैं:

एसिड सांद्रता कम करें: अवशोषण प्रक्रिया के दौरान एसिड सांद्रता कम करेंसाथइनलाइन घनत्व मीटर सटीक निगरानी के लिए.

परिसंचारी जल की मात्रा में वृद्धि: अवशोषण दक्षता में सुधार करने के लिए गिरती फिल्म अवशोषक में जल परिसंचरण को बढ़ाएं।

निकास गैस शोधन टॉवर पर भार कम करें: शोधन प्रणाली पर बोझ को कम करने के लिए परिचालन को अनुकूलित करें।

समय के साथ इन समायोजनों और उचित संचालन के माध्यम से, टेल ड्रैग घटना को समाप्त किया जा सकता है, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि उत्सर्जन आवश्यक मानकों को पूरा करता है।