1. Processo de produção central e lógica de seleção de equipamentos
2. Fatores -chave que afetam a seleção de equipamentos
3. Tecnologias -chave para melhorar a confiabilidade
1. Processo de produção central e lógica de seleção de equipamentos
Como matéria -prima química importante, o ácido fosfórico possui dois principais processos de produção: térmico e úmido. A seleção de equipamentos precisa considerar de maneira abrangente rotas técnicas, características da matéria -prima e requisitos de proteção ambiental para garantir a eficiência, a estabilidade e a proteção ambiental do processo de produção.
Processo úmido (escolha convencional):
O processo de produção de ácido fosfórico úmido é a atual escolha principal. Este processo usa principalmente o ácido sulfúrico para decompor minério de fosfato paraproduzir ácido fosfórico. Como o grau de minério de fosfato pode flutuar bastante entre diferentes origens e lotes, o equipamento de suporte deve ter uma boa adaptabilidade às flutuações de grau de minério. Ao mesmo tempo, o ácido sulfúrico é um meio altamente corrosivo, e o equipamento também precisa ter uma forte capacidade de lidar com meios altamente corrosivos.
Sistema de reator:
Na produção de ácido fosfórico úmido, o sistema do reator desempenha um papel vital. Os reatores comuns incluem tanques agitados de vários estágios ou reatores tubulares. Devido à forte corrosividade do ácido sulfúrico, a fim de garantir a vida útil do equipamento e a segurança da produção, esses reatores devem ser feitos de aço inoxidável 316L ou liga de titânio. O aço inoxidável 316L possui boa resistência à corrosão e propriedades mecânicas abrangentes e pode resistir à corrosão do ácido sulfúrico até certo ponto; Enquanto a liga de titânio tem maior resistência à corrosão, especialmente adequada para ambientes corrosivos mais severos. Na produção real, o tanque de agitação em vários estágios usa um dispositivo de agitação interna para misturar completamente a rocha fosfato e o ácido sulfúrico para garantir a uniformidade e a suficiência da reação; O reator tubular tem as características da velocidade rápida da reação e alta eficiência através do fluxo e reação dos materiais no pipeline.
Equipamento de filtração:
Após a conclusão da reação, o ácido fosfórico gerado e o resíduo de gesso precisam ser separados, o que requer o uso de equipamentos de filtração. O equipamento de filtração comumente usado inclui filtro de plataforma giratória ou filtro a vácuo da correia. A precisão da filtração desses equipamentos de filtração deve atingir 99,5% para garantir que o conteúdo de impureza no ácido fosfórico separado seja o mais baixo possível. O filtro da plataforma giratória realiza operações contínuas de filtração, lavagem e descarregamento através da rotação do toca -giragem e tem as vantagens de alta eficiência de produção e operação estável; O filtro de vácuo da correia usa sucção a vácuo para fazer com que o ácido fosfórico passe através do pano de filtro, enquanto o resíduo de gesso está preso no pano de filtro para obter separação de líquido sólido, com bom efeito de filtração e fácil limpeza e manutenção.
Dispositivo de concentração:
A concentração de ácido fosfórico obtido após a filtração é geralmente baixo e precisa ser concentrado. O dispositivo de concentração geralmente usa um evaporador de vários efeitos ou um concentrador de vácuo. Durante o processo de concentração, a concentração de ácido fosfórico precisa ser controlado para 50-54% p₂o₅. Como o ácido fosfórico contém íons de fluoreto e é altamente corrosivo, o dispositivo de concentração precisa ser equipado com tubos de troca de calor de Hastelloy resistentes à corrosão do íons de fluoreto. A Hastelloy possui excelente resistência à corrosão e resistência à alta temperatura, o que pode garantir a estabilidade e a vida útil dos tubos de troca de calor durante o processo de concentração. O evaporador de vários efeitos melhora a eficiência da utilização de energia usando o vapor secundário gerado pela evaporação anterior como a fonte de calor para o próximo efeito; O concentrador de vácuo reduz a pressão do sistema para evaporar e concentrar o ácido fosfórico a uma temperatura mais baixa, reduzindo a decomposição do ácido fosfórico e a geração de impurezas.
Processo térmico (cenário de demanda de alta pureza):
O processo de produção de ácido fosfórico térmico é principalmente adequado para cenários com altos requisitos para a pureza do ácido fosfórico. Esse processo produz ácido fosfórico através de etapas como combustão de fósforo amarelo e absorção de hidratação.
Torre de combustão de fósforo amarelo:
A torre de combustão de fósforo amarelo é um dos principais equipamentos para térmicosProdução de ácido fosfórico. Adota um projeto de câmara de combustão forrado de quartzo. O quartzo possui boa resistência à alta temperatura e estabilidade química e pode suportar a alta temperatura e os gases corrosivos gerados quando o fósforo amarelo é queimado. Durante o processo de combustão, a precisão do controle da temperatura deve atingir ± 10 graus, porque as flutuações da temperatura afetarão diretamente a eficiência da combustão do fósforo amarelo e a qualidade do ácido fosfórico. O controle preciso da temperatura pode garantir a combustão completa do fósforo amarelo e reduzir a ocorrência de reações colaterais, melhorando assim a pureza e o rendimento do ácido fosfórico. Por meio de sistemas avançados de controle de temperatura e equipamentos de monitoramento, a temperatura na câmara de combustão é monitorada e ajustada em tempo real para garantir a operação estável do processo de produção.
Torre de absorção de hidratação:
A torre de absorção de hidratação é usada para converter gás pentóxido de fósforo produzido pela combustão em ácido fosfórico através da reação de hidratação. A torre adota um sistema de spray escalonado. Esse projeto permite que o gás pentóxido de água e fósforo entre em contato totalmente e melhore a eficiência da absorção. Ao mesmo tempo, a torre de absorção de hidratação está equipada com um módulo de monitoramento de valor de pH em tempo real. Por monitoramento em tempo real do valor de pH do líquido de absorção, a concentração e a taxa de fluxo do líquido de absorção podem ser ajustadas no tempo para garantir a reação total da absorção. Quando o valor do pH se desvia do intervalo definido, o sistema se ajusta automaticamente para garantir o efeito da qualidade e absorção do ácido fosfórico. Na produção real, a estrutura interna e os parâmetros operacionais da torre de absorção também precisam ser otimizados para melhorar ainda mais a eficiência da absorção e a qualidade do produto.
2. Fatores de chave que afeta a seleção de equipamentos
(1) Design de adaptabilidade de matéria -prima
Manuseio de minério de fosfato de baixo grau:
O manuseio de minério de fosfato de baixo grau é uma questão-chave na produção de ácido fosfórico. Como o conteúdo do pentóxido de fósforo (p2O2) em minério de fosfato de baixo grau é baixo, é necessário um sistema especial de pré-riscos de minério para melhorar a taxa de recuperação de p2O2. A fábrica de rolos verticais é um equipamento de pré-riscos de minério comumente usado. Ele refina as partículas de minério esmagando e moendo o minério com o rolo. As partículas de minério refinadas têm uma área de superfície específica maior e podem ser mais totalmente contatadas com reagentes de reação, como o ácido sulfúrico, nas reações químicas subsequentes, melhorando assim a eficiência da reação e a taxa de lixiviação de p2O2. Além disso, o equipamento de flutuação também é um dispositivo importante para lidar com minério de fosfato de baixo grau. Durante o processo de flotação, adicionando agentes de flotação apropriados, as propriedades da superfície dos minerais de fosfato e minerais de gangues são diferentes, e a flutuabilidade das bolhas é usada para enriquecer os minerais de fosfato, melhorando ainda mais a taxa de recuperação de p2O2. Após essas etapas de tratamento, a eficiência de recuperação de P₂O₅ em minério de fosfato de baixo grau pode ser efetivamente melhorada e o custo de produção pode ser reduzido.
Equipamento de controle de impureza:
O minério de fosfato geralmente contém impurezas como fluorina e íons de metais pesados, que terão um efeito adverso na qualidade do ácido fosfórico e no processo de produção subsequente. O reator de defluorinação está equipado com um sistema de adição de carbonato de sódio. Durante o processo de reação, o carbonato de sódio reage com o fluoreto no minério de fosfato para gerar substâncias separáveis, como o fluoreto de sódio, alcançando assim o objetivo da defluorinação. Ao controlar com precisão a quantidade de adição de carbonato de sódio e as condições de reação, o teor de flúor no ácido fosfórico pode ser efetivamente reduzido. Ao mesmo tempo, o dispositivo de adsorção de íons de metais pesados usa materiais de adsorção especiais, como carbono ativado, resina de troca iônica, etc., para adsorver e remover íons de metais pesados no ácido fosfórico. Esses materiais de adsorção têm uma grande área de superfície específica e locais específicos de adsorção e podem adsorver seletivamente os íons metais pesados para garantir que a qualidade dos produtos de ácido fosfórico atenda aos padrões relevantes.
(2) Configuração de otimização de eficiência energética
Sistema de recuperação de calor:
No processo de produção de ácido fosfórico, uma grande quantidade de calor residual será liberada no estágio de reação. Para melhorar a eficiência energética, o uso do calor residual da reação na seção de concentração é uma medida eficaz de economia de energia. Ao projetar racionalmente dispositivos de recuperação de calor, como trocadores de calor, o calor residual gerado pela reação é transferido para os materiais na seção de concentração, reduzindo assim a demanda por vapor externo durante o processo de concentração. De acordo com as estatísticas, o uso deste sistema de recuperação de calor pode reduzir o consumo de vapor por 30-40%, reduzindo bastante o custo de energia no processo de produção. Ao mesmo tempo, esse método de recuperação de calor residual também está alinhado com o conceito de desenvolvimento sustentável, reduzindo o desperdício de energia e o impacto ambiental.
Controle de conversão de frequência inteligente:
Equipamentos de alta potência, como bombas e ventiladores, são o principal equipamento de consumo de potência na produção de ácido fosfórico. Usando a tecnologia inteligente de controle de conversão de frequência, a frequência operacional desses equipamentos pode ser ajustada em tempo real, de acordo com as necessidades reais de produção. Quando a carga de produção é baixa, a frequência operacional do equipamento é reduzida para reduzir o consumo de energia; Quando a carga de produção aumenta, a frequência operacional do equipamento é aumentada para atender às necessidades de produção. Através deste método de controle inteligente, a economia anual de eletricidade pode atingir 150, 000-250, 000 kw ・ h, que não apenas reduz os custos de produção, mas também reduz o desgaste do equipamento e estende a vida útil do equipamento.
3. Key Technologies para melhorar a confiabilidade
(1) Aplicação inovadora de materiais anticorrosão
Caminhão de reator:
No reator da produção de ácido fosfórico, a presença de meios altamente corrosivos, como o ácido sulfúrico, impõe altas demandas no material de revestimento do reator. Embora o revestimento tradicional de borracha tenha um certo grau de resistência à corrosão, é propenso ao envelhecimento e danos durante o uso a longo prazo, o que afeta a vida útil do serviço do reator. A tecnologia de revestimento de cerâmica de carboneto de silício fornece uma solução melhor para o revestimento do reator. A cerâmica de carboneto de silício tem as características de alta dureza, boa resistência ao desgaste e forte estabilidade química e pode resistir efetivamente à erosão de meios altamente corrosivos, como o ácido sulfúrico. A vida útil do revestimento do reator usando a tecnologia de revestimento de cerâmica de carboneto de silício é 3 vezes mais que a do revestimento tradicional de borracha, o que reduz bastante a frequência de manutenção e substituição do equipamento e melhora a continuidade e a estabilidade da produção.
Sistema de pipeline:
O sistema de oleoduto realiza a importante tarefa do transporte material na produção de ácido fosfórico. Como o ácido fosfórico é altamente ácido, especialmente em condições de baixa pH, a resistência à corrosão do oleoduto é extremamente alta. O tubo de aço forrado PTFE (politetrafluoroetileno) é um material de tubulação ideal. O PTFE tem excelente estabilidade química e pode suportar um meio ácido forte com um valor de pH de<1. This type of pipeline can not only ensure the safe transportation of materials, but also effectively prevent pipeline corrosion and leakage, avoiding harm to the environment and production. At the same time, the PTFE-lined steel pipe has a long service life and low maintenance cost, providing a reliable guarantee for the stable operation of Produção de ácido fosfórico.
(2) sistema de monitoramento inteligente
Analisador online:
A tecnologia XRF (espectroscopia de fluorescência de raios X) é usada em analisadores on-line para monitorar a flutuação da concentração de ácido fosfórico em tempo real. Essa tecnologia pode analisar com rapidez e precisão as alterações de composição e concentração elementares no ácido fosfórico com uma precisão de ± 0. 2%. Ao monitorar a concentração de ácido fosfórico em tempo real, os operadores podem ajustar os parâmetros do processo de produção no tempo para garantir a estabilidade da qualidade dos produtos de ácido fosfórico. Por exemplo, quando se descobre que a concentração de ácido fosfórico se desvia do valor definido, a razão entre as matérias -primas da reação ou as condições de reação pode ser ajustada no tempo para garantir o progresso suave do processo de produção.
Plataforma de manutenção preditiva:
A plataforma de manutenção preditiva combina sensores de vibração e algoritmos AI para monitorar e analisar o status operacional do equipamento em tempo real. O sensor de vibração pode coletar os dados de vibração do equipamento em tempo real e analisar e processar esses dados através do algoritmo de IA para detectar possíveis falhas de equipamento com antecedência. Por exemplo, quando ocorrem mudanças anormais em parâmetros como a frequência de vibração e a amplitude do equipamento, a plataforma de manutenção preditiva pode avisar sobre a falha do equipamento com 72 horas de antecedência, permitindo que os operadores tenham tempo suficiente para executar manutenção e reparos no equipamento, evitando o impacto das falhas repentinas na produção e melhorar a confiabilidade e a continuidade da produção.
