1. Processo di produzione principale e logica di selezione delle attrezzature
2. Fattori chiave che influenzano la selezione delle attrezzature
3. Tecnologie chiave per migliorare l'affidabilità
1. Processo di produzione principale e logica di selezione delle attrezzature
Come importante materia prima chimica, l'acido fosforico ha due principali processi di produzione: termici e bagnati. La selezione delle attrezzature deve considerare in modo completo percorsi tecnici, caratteristiche delle materie prime e requisiti di protezione ambientale per garantire l'efficienza, la stabilità e la protezione ambientale del processo di produzione.
Processo bagnato (scelta tradizionale):
Il processo di produzione di acido fosforico a umido è l'attuale scelta mainstream. Questo processo utilizza principalmente l'acido solforico per decomporre il minerale di fosfatoprodurre acido fosforico. Poiché il grado di minerale di fosfato può fluttuare notevolmente tra origini e lotti diversi, l'attrezzatura di supporto deve avere una buona adattabilità alle fluttuazioni del grado del minerale. Allo stesso tempo, l'acido solforico è un mezzo altamente corrosivo e l'attrezzatura deve anche avere una forte capacità di gestire mezzi altamente corrosivi.
Sistema del reattore:
Nella produzione di acido fosforico a umido, il sistema dei reattori svolge un ruolo vitale. I reattori comuni includono serbatoi agitati in più fasi o reattori tubolari. A causa della forte corrosività dell'acido solforico, al fine di garantire la durata dell'attrezzatura e la sicurezza della produzione, questi reattori devono essere realizzati in acciaio inossidabile 316L o lega di titanio. L'acciaio inossidabile 316L ha una buona resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche complete e può resistere alla corrosione dell'acido solforico in una certa misura; Mentre la lega di titanio ha una maggiore resistenza alla corrosione, particolarmente adatta a ambienti corrosivi più duri. Nella produzione reale, il serbatoio di agitazione in più fasi utilizza un dispositivo di agitazione interno per mescolare completamente la roccia fosfato e l'acido solforico per garantire l'uniformità e la sufficienza della reazione; Il reattore tubulare ha le caratteristiche della velocità di reazione rapida e dell'alta efficienza attraverso il flusso e la reazione dei materiali nella conduttura.
Equipaggiamento di filtrazione:
Dopo il completamento della reazione, è necessario separare l'acido fosforico generato e il residuo di gesso, che richiede l'uso di apparecchiature di filtrazione. L'attrezzatura di filtrazione comunemente utilizzata include filtro del giradischi o filtro a vuoto a cinghia. L'accuratezza della filtrazione di queste apparecchiature di filtrazione deve raggiungere il 99,5% per garantire che il contenuto di impurità nell'acido fosforico separato sia il più basso possibile. Il filtro del giradischi realizza operazioni di filtrazione, lavaggio e scarico continue attraverso la rotazione del giradischi e presenta i vantaggi dell'elevata efficienza di produzione e del funzionamento stabile; Il filtro a vuoto a cintura utilizza aspirazione sotto vuoto per far passare l'acido fosforico attraverso la stoffa del filtro, mentre il residuo di gesso è intrappolato sul panno da filtro per ottenere una separazione solida-liquido, con un buon effetto di filtrazione e una facile pulizia e manutenzione.
Dispositivo di concentrazione:
La concentrazione di acido fosforico ottenuto dopo la filtrazione è generalmente bassa e deve essere concentrata. Il dispositivo di concentrazione utilizza generalmente un evaporatore a più effetti o un concentratore di vuoto. Durante il processo di concentrazione, la concentrazione di acido fosforico deve essere controllata a 50-54% p₂o₅. Poiché l'acido fosforico contiene ioni fluoruro ed è altamente corrosivo, il dispositivo di concentrazione deve essere dotato di tubi di scambio di calore Hastelloy che sono resistenti alla corrosione ionica di fluoro. Hastelloy ha un'eccellente resistenza alla corrosione e una resistenza ad alta temperatura, che possono garantire la stabilità e la durata della durata dei tubi di scambio di calore durante il processo di concentrazione. L'evaporatore a più effetti migliora l'efficienza dell'utilizzo dell'energia utilizzando il vapore secondario generato dalla precedente evaporazione come fonte di calore per l'effetto successivo; Il concentratore di vuoto riduce la pressione del sistema per evaporare e concentrare l'acido fosforico a una temperatura inferiore, riducendo la decomposizione dell'acido fosforico e la generazione di impurità.
Processo termico (scenario di domanda ad alta purezza):
Il processo di produzione di acido fosforico termico è principalmente adatto a scenari con elevati requisiti per la purezza dell'acido fosforico. Questo processo produce acido fosforico attraverso passaggi come la combustione del fosforo giallo e l'assorbimento di idratazione.
Torre di combustione del fosforo giallo:
La torre di combustione del fosforo giallo è una delle attrezzature chiave per il termicoproduzione di acido fosforico. Adotta un design della camera di combustione foderata di quarzo. Il quarzo ha una buona resistenza ad alta temperatura e stabilità chimica e può resistere all'alta temperatura e ai gas corrosivi generati quando il fosforo giallo viene bruciato. Durante il processo di combustione, l'accuratezza del controllo della temperatura deve raggiungere ± 10 gradi, poiché le fluttuazioni della temperatura influenzeranno direttamente l'efficienza di combustione del fosforo giallo e la qualità dell'acido fosforico. Un controllo accurato della temperatura può garantire la piena combustione del fosforo giallo e ridurre il verificarsi di reazioni laterali, migliorando così la purezza e la resa dell'acido fosforico. Attraverso sistemi di controllo della temperatura avanzati e apparecchiature di monitoraggio, la temperatura nella camera di combustione viene monitorata e regolata in tempo reale per garantire il funzionamento stabile del processo di produzione.
Torre di assorbimento dell'idratazione:
La torre di assorbimento dell'idratazione viene utilizzata per convertire il gas pentossido di fosforo prodotto dalla combustione in acido fosforico attraverso la reazione di idratazione. La torre adotta un sistema di spruzzatura a gradini. Questo design consente al gas pentossido di acqua e fosforo di contattare e migliorare completamente l'efficienza di assorbimento. Allo stesso tempo, la torre di assorbimento dell'idratazione è dotata di un modulo di monitoraggio del valore del pH in tempo reale. Mediante monitoraggio in tempo reale del valore del pH del liquido di assorbimento, la concentrazione e la portata del liquido di assorbimento possono essere regolati nel tempo per garantire la reazione di assorbimento completa. Quando il valore del pH si discosta dall'intervallo set, il sistema si regolerà automaticamente per garantire l'effetto di qualità e assorbimento dell'acido fosforico. Nella produzione reale, la struttura interna e i parametri operativi della torre di assorbimento devono anche essere ottimizzati per migliorare ulteriormente l'efficienza di assorbimento e la qualità del prodotto.
2. Fattori della chiave che influenzano la selezione delle attrezzature
(1) Design di adattabilità delle materie prime
Gestione del minerale di fosfato di basso grado:
La gestione del minerale di fosfato di basso grado è un problema chiave nella produzione di acido fosforico. Poiché il contenuto di pentossido di fosforo (P2O2) nel minerale di fosfato di basso grado è basso, è necessario uno speciale sistema di pre-coltura del minerale per migliorare il tasso di recupero di P2O2. Il mulino a rulli verticali è un'attrezzatura di pre-coltura del minerale comunemente utilizzata. Riflette le particelle di minerale schiacciando e macinando il minerale con il rullo. Le particelle di minerale raffinate hanno una superficie specifica più ampia e possono essere contattate in modo più completo con reagenti di reazione come l'acido solforico nelle successive reazioni chimiche, migliorando così l'efficienza di reazione e il tasso di lisciviazione di P2O2. Inoltre, l'attrezzatura di galleggiamento è anche un dispositivo importante per la gestione del minerale di fosfato di basso grado. Durante il processo di flottazione, aggiungendo adeguati agenti di flottazione, le proprietà superficiali dei minerali fosfato e dei minerali di ganci sono diverse e la galleggiabilità delle bolle viene utilizzata per arricchire i minerali del fosfato, migliorando ulteriormente il tasso di recupero di P2O2. Dopo queste fasi di trattamento, l'efficienza di recupero di P₂O₅ nel minerale di fosfato di basso grado può essere efficacemente migliorata e il costo di produzione può essere ridotto.
Equipaggiamento di controllo dell'impurità:
Il minerale di fosfato di solito contiene impurità come ioni di fluoro e metalli pesanti, che avranno un effetto avverso sulla qualità dell'acido fosforico e sul successivo processo di produzione. Il reattore di defluorinazione è dotato di un sistema di addizione di carbonato di sodio. Durante il processo di reazione, il carbonato di sodio reagisce con il fluoruro nel minerale di fosfato per generare sostanze separabili come il fluoruro di sodio, raggiungendo così lo scopo della defluorinazione. Controllando con precisione la quantità di aggiunta di carbonato di sodio e le condizioni di reazione, il contenuto di fluoro nell'acido fosforico può essere effettivamente ridotto. Allo stesso tempo, il dispositivo di adsorbimento a ioni di metalli pesanti utilizza materiali di adsorbimento speciali, come carbonio attivo, resina a scambio ionico, ecc. Per adsorb e rimuovere ioni metallici pesanti in acido fosforico. Questi materiali di adsorbimento hanno una grande superficie specifica e siti di adsorbimento specifici e possono assorbire selettivamente ioni di metalli pesanti per garantire che la qualità dei prodotti dell'acido fosforico soddisfi gli standard rilevanti.
(2) Configurazione di ottimizzazione dell'efficienza energetica
Sistema di recupero del calore:
Nel processo di produzione di acido fosforico, nella fase di reazione verrà rilasciata una grande quantità di calore di scarto. Al fine di migliorare l'efficienza energetica, l'uso del calore dei rifiuti di reazione nella sezione di concentrazione è una misura efficace per il risparmio energetico. Progettando razionalmente i dispositivi di recupero del calore, come gli scambiatori di calore, il calore dei rifiuti generato dalla reazione viene trasferito ai materiali nella sezione di concentrazione, riducendo così la domanda di vapore esterno durante il processo di concentrazione. Secondo le statistiche, l'uso di questo sistema di recupero del calore può ridurre il consumo di vapore di 30-40%, riducendo notevolmente il costo energetico nel processo di produzione. Allo stesso tempo, questo metodo di recupero del calore dei rifiuti è anche in linea con il concetto di sviluppo sostenibile, riducendo i rifiuti energetici e l'impatto ambientale.
Controllo di conversione di frequenza intelligente:
Le attrezzature ad alta potenza come pompe e ventole sono le principali attrezzature che consumano energia nella produzione di acido fosforico. Utilizzando la tecnologia di controllo della conversione di frequenza intelligente, la frequenza operativa di queste apparecchiature può essere regolata in tempo reale in base alle esigenze di produzione effettive. Quando il carico di produzione è basso, la frequenza operativa dell'apparecchiatura viene ridotta per ridurre il consumo di energia; Quando il carico di produzione aumenta, la frequenza operativa dell'attrezzatura viene aumentata per soddisfare le esigenze di produzione. Attraverso questo metodo di controllo intelligente, il risparmio annuale dell'elettricità può raggiungere 150, 000-250, 000 KW ・ H, che non solo riduce i costi di produzione, ma riduce anche l'usura delle apparecchiature e estende la durata di servizio dell'attrezzatura.
3. Tecnologie della chiave per migliorare l'affidabilità
(1) Applicazione innovativa di materiali anticorrosivi
Rivestimento del reattore:
Nel reattore della produzione di acido fosforico, la presenza di mezzi altamente corrosivi come l'acido solforico pone elevate richieste sul materiale di rivestimento del reattore. Sebbene il tradizionale rivestimento in gomma abbia un certo grado di resistenza alla corrosione, è soggetto all'invecchiamento e ai danni durante l'uso a lungo termine, che colpisce la durata del reattore. La tecnologia di rivestimento in ceramica in carburo di silicio offre una soluzione migliore per il rivestimento del reattore. Le ceramiche in carburo di silicio hanno le caratteristiche dell'elevata durezza, una buona resistenza all'usura e una forte stabilità chimica e può resistere efficacemente all'erosione di mezzi altamente corrosivi come l'acido solforico. La vita del rivestimento del reattore utilizzando la tecnologia di rivestimento in ceramica in carburo di silicio è 3 volte più lunga di quella del tradizionale rivestimento in gomma, che riduce notevolmente la frequenza della manutenzione e della sostituzione delle attrezzature e migliora la continuità e la stabilità della produzione.
Sistema della pipeline:
Il sistema di tubazioni intraprende l'importante compito del trasporto di materiali nella produzione di acido fosforico. Poiché l'acido fosforico è altamente acido, specialmente in condizioni di pH basso, la resistenza alla corrosione della tubazione è estremamente elevata. Il tubo in acciaio foderato PTFE (politetrafluoroetilene) è un materiale ideale per tubazioni. PTFE ha un'eccellente stabilità chimica e può resistere a forti mezzi acidi con un valore di pH di<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 produzione di acido fosforico.
(2) Sistema di monitoraggio intelligente
Analizzatore online:
La tecnologia XRF (spettroscopia a fluorescenza a raggi X) viene utilizzata negli analizzatori online per monitorare la fluttuazione della concentrazione di acido fosforico in tempo reale. Questa tecnologia può analizzare rapidamente e accuratamente le variazioni di composizione elementare e concentrazione nell'acido fosforico con una precisione di ± 0. 2%. Monitorando la concentrazione di acido fosforico in tempo reale, gli operatori possono regolare i parametri del processo di produzione in tempo per garantire la stabilità della qualità dei prodotti dell'acido fosforico. Ad esempio, quando si scopre che la concentrazione di acido fosforico si discosta dal valore impostato, il rapporto tra le materie prime di reazione o le condizioni di reazione possono essere regolate in tempo per garantire il progressivo progressivo del processo di produzione.
Piattaforma di manutenzione predittiva:
La piattaforma di manutenzione predittiva combina sensori di vibrazione e algoritmi di intelligenza artificiale per monitorare e analizzare lo stato operativo dell'attrezzatura in tempo reale. Il sensore di vibrazione può raccogliere i dati di vibrazione dell'apparecchiatura in tempo reale e analizzare ed elaborare questi dati attraverso l'algoritmo AI per rilevare in anticipo potenziali guasti delle apparecchiature. Ad esempio, quando si verificano cambiamenti anormali in parametri come la frequenza di vibrazione e l'ampiezza dell'attrezzatura, la piattaforma di manutenzione predittiva può avvisare di guasti alle attrezzature con 72 ore di anticipo, consentendo agli operatori di avere abbastanza tempo per eseguire manutenzione e riparazioni sull'attrezzatura, evitando l'impatto dell'improvviso per i guasti delle attrezzature sulla produzione e migliorando l'affidabilità delle attrezzature e la continuità della produzione.
