Un estudio reciente publicado enCiencia Central ACS, Una revista de la American Chemical Society, sugiere que el cianuro, una sustancia altamente tóxica, puede estar relacionado con el origen de la vida. Nuevas pruebas aportadas por Kumar Vanka y sus colegas de la India indican que el origen de la vida podría estar asociado con el agua y el cianuro de hidrógeno (HCN). Previamente, el famoso experimento de Urey-Miller señaló que el HCN existía en la Tierra antes del origen de la vida. Otros experimentos también han demostrado que el HCN puede haber proporcionado los materiales sintéticos fundamentales para la formación de ARN y precursores de proteínas. El trabajo de Kumar Vanka intenta abordar estas preguntas desde una perspectiva diferente. Utilizaron el método AINR (ab initio nanorreactor) para simulaciones de dinámica molecular para explicar el proceso por el cual el HCN y el agua, como materia prima, generan compuestos orgánicos básicos como glicina, cianamida, Y glicoaldehído.
Figura 1 Proceso de síntesis de compuestos orgánicos usando HCN como materia prima
Este estudio ha renovado nuestra comprensión del cianuro de hidrógeno, una materia prima clave en la industria química. El mercado mundial de cianuro de hidrógeno (HCN) es de aproximadamente 17 mil millones de RMB, con una capacidad de producción total de aproximadamente 2,7 millones de toneladas por año. A medida que el mercado chino se desarrolla rápidamente, la capacidad de producción de cianuro de hidrógeno continúa expandiéndose. Debido a su naturaleza peligrosa, el cianuro de hidrógeno no se comercializa directamente en el mercado, sino que generalmente se convierte in situ en los productos posteriores requeridos en lugar de ser transportado. El cianuro de hidrógeno también está sujeto a varias regulaciones legales, como la "Ley de Control de Armas de Guerra".
El cianuro de hidrógeno, como materia prima clave, se utiliza actualmente en los procesos de producción de muchos productos importantes:
Diene/nitrilo
La hexametilendiamina/nitrilo es un monómero importante para nuevos materiales, utilizado en la producción de nailon 66, que es un material liviano clave para automóviles. La diamina de ISOFORONA se utiliza como agente de curado para materiales de energía eólica y se emplea ampliamente en la nueva industria energética.
Agentes quelantes
Las aplicaciones importantes incluyen el procesamiento de pulpa y papel; tratamiento de agua industrial; compuestos de limpieza domésticos, institucionales e industriales. Los agentes quelantes también se utilizan en el tratamiento de superficies metálicas, agricultura, fotografía, procesamiento de caucho, alimentos,Productos farmacéuticos, y tratamiento textil.
Cloruro de cianógeno
El cloruro de cianógeno se utiliza principalmente como pesticida en la industria agrícola. También se utiliza en la producción de isocianato de clorosulfonilo, una materia prima clave para el aditivo de batería de iones de litio bis (fluorosulfonil) imida (LIFSI) de litio.
Glifosato
El glifosato, un herbicida no selectivo, se utiliza para eliminar las malas hierbas en preparación para la producción agrícola. Esta preparación ayuda a aumentar el rendimiento y generar valor económico.
Aminoácidos
Los aminoácidos permiten la producción efectiva de proteínas esenciales, haciendo una contribución significativa al suministro de proteínas de alta calidad para la creciente población mundial.
Cianuro de sodio
La metalurgia es la aplicación primaria del cianuro de sodio. También se utiliza en la producción de materiales clave prusianos azules o blancos prusianos para el cátodo de baterías de iones de sodio.
Rutas globales de producción de cianuro de hidrógeno
De las rutas de materia prima, incluyen:
1. Método de oxidación de gas natural/amoníaco metano: Esto incluye el proceso de Anden, el método de Degussa BMA y el método de oxidación de amoníaco de oxígeno puro y metano de DuPont.
2. Método de agrietamiento de aceite ligero: Desarrollado en el país, este método utiliza aceite ligero, sosa cáustica como amoníaco líquido y materias primas primarias, con coque de petróleo y nitrógeno como materiales auxiliares. Se aplica principalmente en empresas de producción de cianuro de sodio.
3. Método de oxidación de metanol de amoníaco: este método, que se origina en Asahi Kasei, utiliza metanol, amoníaco y aire para reaccionar bajo un catalizador de hierro-molibdeno.
4. Proceso de Shawinigan: Este método utiliza amoníaco e hidrocarburos (generalmente propano o butano) como materia prima, reaccionando bajo condiciones de calentamiento eléctrico y lecho fluidizado para producir cianuro de hidrógeno.
La Ruta del gas natural tiene una fuente de materia prima estable y de bajo costo con emisiones de carbono relativamente bajas, alineándose con la tendencia de desarrollo de la industria química bajo el Fondo de doble carbono. Hoy en día, casi todas las nuevas plantas de cianuro de hidrógeno en todo el mundo se basan en el proceso de Anden, que es la tecnología dominante a nivel mundial, y representa más de la 50% de la capacidad de producción mundial de cianuro de hidrógeno.
Figura 2: Cuota de mercado de diferentes tecnologías de producción de cianuro de hidrógeno en todo el mundo
Anden Process Descripción general de la producción de cianuro de hidrógeno
El PROCESO DE Anden utiliza metano/gas natural, amoníaco y aire, que están prepresurizados y mezclados. A continuación, la mezcla se hace reaccionar a 1100 °C bajo varias capas de catalizadores de malla de aleación de platino-rodio. El producto de reacción contiene aproximadamente 5-8% de cianuro de hidrógeno. Este material se enfría rápidamente por debajo de 300 ° C por una caldera de calor residual y luego se somete a un tratamiento o recuperación adicional de otros subproductos del reactor. El cianuro de hidrógeno se purifica y refina a la pureza requerida para la producción aguas abajo (típicamente basado en el contenido de agua, con el contenido de agua del cianuro de hidrógeno que varía de 300 a 5000 ppm, dependiendo del producto aguas abajo).
Debido a la baja eficiencia de reacción, bajas tasas de conversión, alto contenido de impurezas, bajo rendimiento del producto, operaciones de producción complejas y difícil control asociado con el cianuro de hidrógeno tradicional y su equipo de producción de derivados, DODGEN Company ha optimizado y mejorado el proceso en las áreas de reacción, eliminación de amoníaco, Y producción basada en su tecnología de proceso patentada. Esto ha llevado al desarrollo de la única DODGENSíntesis de cianuro de hidrógenoTecnología, convirtiéndola en líder de la industria en este campo.
DODGEN, basado en los objetivos de diseño preliminares proporcionados por el cliente, combina años de experiencia avanzada y múltiples experiencias de operación de la planta para simular, estimar y optimizar el diseño del sistema de proceso. El diseño del sistema de proceso de toda la planta tiene las siguientes características clave:
◆ Equipo de reacción de alta eficiencia, caudal de gas rápido y alta eficiencia de transferencia de masa;
◆ Alta eficiencia de transferencia de calor del equipo, con un pequeño gradiente de temperatura en el sistema de reacción;
◆ Pequeño gradiente de concentración de reactivos, lo que resulta en una alta eficiencia de reacción;
◆ Alta tasa de conversión de reactivos;
◆ Alto rendimiento del producto;
◆ Bajo contenido de impureza;
◆ Amplia gama de elasticidad para la capacidad de producción;
◆ Buen ciclo de arranque del equipo;
◆ Operación continua tanto para la alimentación como para la extracción del producto, lo que garantiza una buena continuidad de la planta.
Las tres materias primas se mezclan utilizando el mezclador estático de gas especialmente diseñado de DODGEN, que resuelve el desafío técnico de lograr una mezcla uniforme de materias primas de gran volumen, asegurando una alta tasa de conversión de amoníaco para HCN. Los resultados de operaciones a gran escala a largo plazo han demostrado que al adoptar la eficiente tecnología de síntesis de cianuro de hidrógeno de DODGEN, combinado con el equipo de reacción de velocidad rápida y media de desarrollo propio de DODGEN para el cianuro de hidrógeno y sus derivados, ha habido una mejora significativa en la eficiencia de la reacción, la tasa de conversión y el rendimiento del producto. Mientras que controla eficazmente el contenido de impureza.
Figura 3: Planta de cianuro de hidrógeno industrializada que utilizaDODGENTecnología
Teniendo en cuenta que el cianuro de hidrógeno es un compuesto altamente tóxico, volátil y polimerizable, no puede almacenarse, transportarse ni suministrarse a largas distancias. TPor lo tanto, el cianuro de hidrógeno se consume esencialmente in situ en el mercado, donde se utiliza para sintetizar sus derivados y otros productos químicos. Por ejemplo, cuando se producen intermedios de hidroxiacetonitrilo, iminodiacetonitrilo, cianhidrina (un intermedio de metionina) o cianuro de sodio o cianuro de potasio de alta calidad, el primer paso requiere unidades de eliminación de amoníaco para tratar el gas de síntesis de cianuro de hidrógeno, Seguido de reacciones con diferentes materiales para obtener productos posteriores. Los métodos tradicionales de eliminación de amoníaco utilizan torres de absorción de ácido para eliminar el amoníaco residual del gas de síntesis de HCN. Sin embargo, estos métodos tienen problemas como el gran tamaño de los equipos, la corrosión severa y los resultados insatisfactorios. La tecnología de eliminación de amoníaco de alta eficiencia de DODGEN reemplaza la torre de absorción de ácido con un reactor de mezcla estática, ofreciendo las siguientes ventajas en comparación con las torres de absorción de ácido tradicionales:
◆ El absorbedor de reacción de mezcla estática tiene un pequeño volumen de equipo y ocupa menos espacio, lo que hace que el mantenimiento y la inspección sean convenientes.
◆ La adición de ácido sulfúrico y la extracción de sulfato de amonio durante el proceso de eliminación de amoníaco permiten una operación continua y automatizada.
◆ El Control de gradiente del contenido de ácido sulfúrico y la temperatura en el líquido de absorción de tres etapas mejora la eficiencia de eliminación de amoníaco y reduce la corrosión del equipo.
◆ Se utiliza un separador de gas-líquido de alta eficiencia para eliminar la niebla y la espuma del gas de la cola, reduciendo significativamente el ácido sulfúrico y el sulfato de amonio que se llevan a los productos posteriores, mejorando la calidad y el rendimiento de los productos posteriores.
A lo largo de todo el ciclo de vida de una planta industrial de cianuro de hidrógeno que utilizaDODGENTecnología, un equipo experto experimentado proporciona soporte técnico profesional para garantizar los beneficios del cliente. Con casi 20 años de experiencia operativa de cianuro de hidrógeno y un gran número de proyectos de I + D,DODGENPosee un rico conocimiento en tecnología de cianuro de hidrógeno, lo que garantiza que las plantas con licencia funcionen de manera segura, confiable y eficiente.
Figura 4Sala de control central de la planta de cianuro de hidrógeno que utilizaDODGENTecnología
Conclusión
El cianuro de hidrógeno no solo es un factor importante en el origen de la vida, sino que también sirve como precursor de muchos derivados, la mayoría de los cuales son intermediarios químicos finos con aplicaciones significativas en campos como los productos farmacéuticos. pesticidas, materiales de la batería y nueva energía. EnEn los últimos años, China ha logrado un progreso significativo en la tecnología de producción central de la cadena de gas natural-cianuro de hidrógeno y su industria de derivados. El potencial de crecimiento de la capacidad de la industria y la rentabilidad son muy prometedores. En particular, los avances en la tecnología y la producción de productos químicos finos como el adiponitrilo, el azul de Prusia, las vitaminas y los aminoácidos han impulsado los avances tecnológicos en las industrias nacionales relacionadas. Se espera que el cianuro de hidrógeno, como materia prima clave, experimente un rápido crecimiento en la producción como resultado.
