Un reciente estudio publicado en ACS Central Science, revista de la American Chemical Society, sugiere que el cianuro, una sustancia muy tóxica, podría estar relacionado con el origen de la vida. Las nuevas pruebas aportadas por Kumar Vanka y sus colegas de la India indican que el origen de la vida podría estar relacionado con el agua y el ácido cianhídrico (HCN). Anteriormente, el famoso experimento Urey-Miller señaló que el HCN existía en la Tierra antes del origen de la vida. Otros experimentos también han demostrado que el HCN podría haber proporcionado los materiales sintéticos fundamentales para la formación de los precursores del ARN y las proteínas. El trabajo de Kumar Vanka intenta abordar estas cuestiones desde una perspectiva diferente. Utilizaron el método AINR (ab initio nanoreactor) de simulaciones de dinámica molecular para explicar el proceso por el que el HCN y el agua, como materias primas, generan compuestos orgánicos básicos como la glicina, la cianamida y el glicoaldehído.
Este estudio ha refrescado nuestra comprensión del ácido cianhídrico, una materia prima clave en la industria química. El mercado mundial de ácido cianhídrico (HCN) ronda los 17.000 millones de RMB, con una capacidad de producción total de unos 2,7 millones de toneladas al año. A medida que el mercado chino se desarrolla rápidamente, la capacidad de producción de ácido cianhídrico sigue creciendo. Debido a su peligrosidad, el ácido cianhídrico no se comercializa directamente en el mercado, sino que suele transformarse in situ en los productos derivados necesarios, en lugar de transportarse. El ácido cianhídrico también está sujeto a varias normativas legales, como la “Ley de Control de Armas de Guerra”.”
Ácido cianhídrico, como materia prima clave, se utiliza actualmente en los procesos de producción de muchos productos importantes:
Dieno/Nitrilo
La hexametilendiamina/nitrilo es un importante monómero para nuevos materiales, utilizado en la producción de nailon 66, que es un material ligero clave para los automóviles. La isoforona diamina se utiliza como agente de curado para materiales de energía eólica y se emplea ampliamente en la industria de las nuevas energías.
Agentes quelantes
Entre sus aplicaciones más importantes se encuentran el procesado de pasta y papel, el tratamiento de aguas industriales y los compuestos de limpieza doméstica, institucional e industrial. Los agentes quelantes también se utilizan en el tratamiento de superficies metálicas, la agricultura, la fotografía, el procesado del caucho, la alimentación, la industria farmacéutica y el tratamiento textil.
Cloruro de cianógeno
El cloruro de cianógeno se utiliza principalmente como pesticida en la industria agrícola. También se emplea en la producción de isocianato de clorosulfonilo, materia prima clave del aditivo para baterías de iones de litio bis(fluorosulfonil)imida de litio (LiFSI).
Glifosato
El glifosato, un herbicida no selectivo, se utiliza para eliminar las malas hierbas en la preparación de la producción agrícola. Esta preparación ayuda a aumentar el rendimiento y generar valor económico.
Aminoácidos
Los aminoácidos permiten la producción eficaz de proteínas esenciales, contribuyendo de forma significativa a proporcionar proteínas de alta calidad a la creciente población mundial.
Cianuro de sodio
La metalurgia es la principal aplicación del cianuro de sodio. También se utiliza en la producción de materiales clave azul de Prusia o blanco de Prusia para el cátodo de las baterías de iones de sodio.
Global Ácido cianhídrico Rutas de producción
De las rutas de materias primas, incluyen:
1. Método de oxidación de amoníaco con gas natural/metano: Incluye el proceso Andrussow, el método BMA de Degussa y el método de oxidación de amoníaco con oxígeno puro y metano de DuPont.
2. Método de craqueo de petróleo ligero: Desarrollado a nivel nacional, este método utiliza petróleo ligero, amoníaco líquido y sosa cáustica como 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 metanol-amoniaco: Originario de Asahi Kasei, este método utiliza metanol, amoníaco y aire para reaccionar bajo un catalizador de hierro-molibdeno.
4. Proceso Shawinigan: Este método utiliza amoníaco e hidrocarburos (normalmente propano o butano) como materias primas, reaccionando en condiciones de calentamiento eléctrico y lecho fluidizado para producir ácido cianhídrico.
La ruta del gas natural es una fuente de materia prima estable y de bajo coste con emisiones de carbono relativamente bajas, en consonancia con la tendencia de desarrollo de la industria química en un contexto de doble carbono. En la actualidad, casi todas las nuevas plantas de ácido cianhídrico del mundo se basan en el proceso Andrussow, que es la tecnología dominante a nivel mundial y representa más de 50% de la capacidad mundial de producción de ácido cianhídrico.
Panorama de la producción de ácido cianhídrico mediante el proceso de Andrussow
El proceso Andrussow utiliza metano/gas natural, amoníaco y aire, que se presurizan y mezclan previamente. A continuación, la mezcla se hace reaccionar a 1100°C bajo varias capas de catalizadores de malla de aleación de platino y rodio. El producto de la reacción contiene aproximadamente 5-8% de ácido cianhídrico. Este material se enfría rápidamente por debajo de 300°C mediante una caldera de calor residual y, a continuación, se somete a un tratamiento posterior o a la recuperación de otros subproductos del reactor. El ácido cianhídrico se purifica y refina hasta alcanzar la pureza requerida para la producción posterior (basada normalmente en el contenido de agua, oscilando el contenido de agua del ácido cianhídrico entre 300 y 5000 ppm, dependiendo del producto posterior).
Debido a la baja eficiencia de la reacción, los bajos índices de conversión, el alto contenido de impurezas, el bajo rendimiento del producto, las complejas operaciones de producción y el difícil control asociado a los equipos tradicionales de producción de ácido cianhídrico y sus derivados, DODGEN Company ha optimizado y mejorado el proceso en las áreas de reacción, eliminación de amoníaco y producción basándose en su tecnología de proceso patentada. Esto ha llevado al desarrollo de La tecnología única de síntesis de ácido cianhídrico de DODGEN, lo que la convierte en líder del sector en este campo.
DODGEN, basándose en los objetivos de diseño preliminares proporcionados por el cliente, combina años de experiencia avanzada y múltiples experiencias de operación de plantas para simular, estimar y optimizar el diseño del sistema de proceso. El diseño de todo el sistema de proceso de 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 da lugar a una alta eficiencia de reacción;
◆ Alto índice de conversión del reactivo;
Alto rendimiento del producto;
◆ Bajo contenido de impurezas;
◆ Amplio rango de elasticidad para la capacidad de producción;
◆ Buen ciclo de puesta en marcha del equipo;
◆ Funcionamiento continuo 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 por DODGEN, que resuelve el reto técnico de lograr una mezcla uniforme de materias primas de gran volumen, garantizando una alta tasa de conversión de amoníaco para HCN. Los resultados de la operación a gran escala a largo plazo han demostrado que, al adoptar la eficiente tecnología de síntesis de ácido cianhídrico de DODGEN, combinada con el equipo de reacción de velocidad rápida y media para ácido cianhídrico y sus derivados, desarrollado por DODGEN, se ha producido una mejora significativa en la eficiencia de la reacción, la tasa de conversión y el rendimiento del producto, al tiempo que se controla eficazmente el contenido de impurezas.
Teniendo en cuenta que el ácido cianhídrico es un compuesto altamente tóxico, volátil y polimerizable, no puede almacenarse, transportarse ni entregarse a largas distancias. Por lo tanto, el ácido cianhídrico se consume esencialmente in situ en el mercado, donde se utiliza para sintetizar sus derivados y otros productos químicos. Por ejemplo, cuando se producen productos intermedios de hidroxiacetonitrilo, iminodiacetonitrilo, cianohidrina (un producto intermedio de la 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 ácido cianhídrico, 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 presentan problemas como el gran tamaño de los equipos, la corrosión severa y los resultados insatisfactorios. La tecnología de eliminación de amoníaco de alta eficacia de DODGEN sustituye la torre de absorción de ácido por un reactor de mezcla estática, que ofrece 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 del amoníaco permiten un funcionamiento continuo y automatizado.
◆El control gradual del contenido de ácido sulfúrico y de la temperatura en el líquido de absorción de tres etapas mejora la eficacia de eliminación del amoníaco y reduce la corrosión del equipo.
Se utiliza un separador de gas-líquido de alta eficacia para eliminar la niebla y la espuma del gas de cola, lo que reduce significativamente el ácido sulfúrico y el sulfato de amonio que pasan a los productos posteriores y mejora la calidad y el rendimiento de estos últimos.
A lo largo de todo el ciclo de vida de una planta industrial de ácido cianhídrico que utiliza la tecnología de DODGEN, un experimentado equipo de expertos proporciona asistencia técnica profesional para garantizar los beneficios del cliente. Con casi 20 años de experiencia operativa en ácido cianhídrico y un gran número de proyectos de I+D, DODGEN posee ricos conocimientos en tecnología de ácido cianhídrico, lo que garantiza que las plantas autorizadas funcionen de forma segura, fiable y eficiente.
Conclusión
El ácido cianhídrico no sólo 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 productos intermedios de química fina con importantes aplicaciones en campos como los productos farmacéuticos, los pesticidas, los materiales para baterías y las nuevas energías. En los últimos años, China ha realizado importantes avances en la tecnología de producción básica de la cadena industrial gas natural-ácido cianhídrico y sus derivados. El potencial de crecimiento de la capacidad y la rentabilidad de la industria son muy prometedores. En particular, los avances en la tecnología y la producción de productos de química fina 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 ácido cianhídrico, como materia prima clave, experimente un rápido crecimiento de la producción.
