1. Podstawowy proces produkcyjny i logika wyboru sprzętu
2. Kluczowe czynniki wpływające na wybór sprzętu
3. Kluczowe technologie poprawy niezawodności
1. Podstawowy proces produkcyjny i logika wyboru sprzętu
Jako ważny surowiec chemiczny kwas fosforowy ma dwa główne procesy produkcyjne: termiczny i mokry. Wybór sprzętu musi kompleksowo rozważyć drogi techniczne, cechy surowca i wymagania dotyczące ochrony środowiska, aby zapewnić wydajność, stabilność i ochronę środowiska procesu produkcyjnego.
Proces mokry (wybór głównego nurtu):
Proces produkcji mokrego kwasu fosforowego jest obecnym wyborem głównego nurtu. Proces ten wykorzystuje głównie kwas siarkowy do rozkładu rudy fosforanowejwytwarzać kwas fosforowy. Ponieważ stopień rudy fosforanowej może się znacznie zmieniać między różnymi początkami i partiami, sprzęt wspierający musi mieć dobrą możliwość dostosowania się do fluktuacji oceny rud. Jednocześnie kwas siarkowy jest wysoce korozyjnym pożywką, a sprzęt musi również mieć silną zdolność do obsługi wysoce żrących mediów.
System reaktora:
W produkcji mokrego kwasu fosforowego układ reaktora odgrywa istotną rolę. Typowe reaktory obejmują wieloetapowe zbiorniki mieszane lub reaktory kanalikowe. Ze względu na silną korozję kwasu siarkowego, aby zapewnić żywotność obsługi sprzętu i bezpieczeństwo produkcji, reaktory te muszą być wykonane z 316L stopu ze stali nierdzewnej lub tytanu. Stal nierdzewna 316L ma dobrą odporność na korozję i kompleksowe właściwości mechaniczne i może w pewnym stopniu odpierać korozję kwasu siarkowego; Podczas gdy stop tytanowy ma wyższą odporność na korozję, szczególnie odpowiedni dla trudniejszych środowisk żrących. W rzeczywistej produkcji wieloetapowy zbiornik mieszający wykorzystuje wewnętrzne urządzenie mieszające, aby w pełni wymieszać skałę fosforanową i kwas siarkowy, aby zapewnić jednolitość i wystarczalność reakcji; Reaktor kanalikowy ma charakterystykę szybkiej prędkości reakcji i wysokiej wydajności poprzez przepływ i reakcję materiałów w rurociągu.
Sprzęt filtracyjny:
Po zakończeniu reakcji wygenerowany kwas fosforowy i resztki gipsowe należy oddzielić, co wymaga użycia sprzętu filtracyjnego. Powszechnie używany sprzęt filtracyjny obejmuje filtr gramofonowy lub filtr próżniowy paska. Dokładność filtracji tych urządzeń do filtracji musi osiągnąć 99,5%, aby upewnić się, że zawartość zanieczyszczenia w oddzielonym kwasie fosforowym jest jak najniższa. Filtr obrotowy realizuje ciągłą filtrację, operacje mycia i rozładowywania poprzez obrót gramofonu i ma zalety wysokiej wydajności produkcji i stabilnej pracy; Filtr próżniowy z paskiem wykorzystuje ssanie próżniowe do wykonania kwasu fosforowego przechodzącego przez tkaninę filtracyjną, podczas gdy pozostałość gipsowa jest uwięziona na tkaninie filtracyjnej, aby osiągnąć rozdział stałego ciecz, z dobrym efektem filtracji oraz łatwym czyszczeniem i konserwacją.
Urządzenie koncentracyjne:
Stężenie kwasu fosforowego uzyskanego po filtracji jest zwykle niskie i musi być skoncentrowane. Urządzenie koncentracyjne zwykle używa wieloefektywnego parownika lub koncentratora próżniowego. Podczas procesu stężenia stężenie kwasu fosforowego musi być kontrolowane do 50-54% p₂o₅. Ponieważ kwas fosforowy zawiera jony fluorkowe i jest wysoce korozyjne, urządzenie stężenia musi być wyposażone w rurki wymiany ciepła Hastelloy, które są odporne na korozję jonów fluorkowych. Hastelloy ma doskonałą odporność na korozję i oporność na wysoką temperaturę, co może zapewnić stabilność i żywotność rur wymiany ciepła podczas procesu stężenia. Multi-efektowy parownik poprawia wydajność wykorzystania energii, wykorzystując wtórną parę wytwarzaną przez poprzednią odparowanie jako źródło ciepła dla następnego efektu; Stężenie próżni zmniejsza ciśnienie układu do odparowania i koncentrowania kwasu fosforowego w niższej temperaturze, zmniejszając rozkład kwasu fosforowego i wytwarzanie zanieczyszczeń.
Proces termiczny (scenariusz popytu o wysokiej czystości):
Proces produkcji termicznego kwasu fosforowego jest głównie odpowiedni do scenariuszy o wysokich wymaganiach dotyczących czystości kwasu fosforowego. Proces ten wytwarza kwas fosforowy poprzez takie etapy, jak spalanie żółtego fosforu i wchłanianie nawodnienia.
Żółta wieża spalania fosforu:
Żółta wieża spalania fosforu jest jednym z kluczowych urządzeń do termicznejProdukcja kwasu fosforowego. Przyjmuje projekt komory spalania kwarcowego. Kwarc ma dobrą oporność o wysokiej temperaturze i stabilność chemiczną i może wytrzymać wysoką temperaturę i gazy korozyjne wytwarzane po spalaniu żółtego fosforu. Podczas procesu spalania dokładność kontroli temperatury musi osiągnąć ± 10 stopni, ponieważ fluktuacje temperatury wpłyną bezpośrednio na wydajność spalania żółtego fosforu i jakość kwasu fosforowego. Dokładna kontrola temperatury może zapewnić pełne spalanie żółtego fosforu i zmniejszyć występowanie reakcji ubocznych, poprawiając w ten sposób czystość i wydajność kwasu fosforowego. Poprzez zaawansowane systemy kontroli temperatury i urządzenia monitorujące temperatura w komorze spalania jest monitorowana i dostosowywana w czasie rzeczywistym, aby zapewnić stabilne działanie procesu produkcyjnego.
Wieża wchłaniania nawodnienia:
Wieża wchłaniania hydratacji służy do przekształcania gazu pentoksydowego fosforu wytwarzanego przez spalanie w kwas fosforowy poprzez reakcję hydratacji. Wieża przyjmuje schodkowy system natryskowy. Ta konstrukcja umożliwia pełne kontakt gazu pentoksydowego wody i fosforu i poprawę wydajności absorpcji. Jednocześnie wieża wchłaniania nawodnienia jest wyposażona w moduł monitorowania wartości pH w czasie rzeczywistym. Poprzez monitorowanie wartości pH cieczy absorpcyjnej stężenie i szybkość przepływu cieczy absorpcyjnej można dostosować w czasie, aby zapewnić pełną reakcję absorpcji. Gdy wartość pH odbiega od zestawu zestawu, system automatycznie dostosuje się, aby zapewnić jakość i efekt absorpcji kwasu fosforowego. W rzeczywistej produkcji struktura wewnętrzna i parametry operacyjne wieży absorpcyjnej muszą być również zoptymalizowane w celu dalszej poprawy wydajności absorpcji i jakości produktu.
2. Key czynniki wpływające na wybór sprzętu
(1) Projektowanie zdolności do dostosowania surowców
Obsługa rudy fosforanowej niskiej jakości:
Obsługa rudy fosforanu niskiego stopnia jest kluczowym problemem w produkcji kwasu fosforowego. Ponieważ zawartość pentoksydu fosforu (p2O2) w rudzie fosforanowej niskiej jakości jest niska, wymagany jest specjalny system rudy przed czujnikiem, aby poprawić wskaźnik odzysku p2O2. Pionowy młyn wałkowy jest powszechnie używanym sprzętem do wstępnego rudów. Udają się cząsteczki rudy, krusząc i szlifując ruwę wałkiem. Wyrafinowane cząsteczki rudy mają większą powierzchnię właściwą i można je pełniej skontaktować z odczynnikami reakcji, takimi jak kwas siarkowy w kolejnych reakcjach chemicznych, poprawiając w ten sposób wydajność reakcji i szybkość wymywania p2O2. Ponadto sprzęt do flotacji jest również ważnym urządzeniem do obsługi rudy fosforanowej niskiej jakości. Podczas procesu flotacyjnego, dodając odpowiednie środki flotacyjne, właściwości powierzchniowe minerałów fosforanowych i minerałów skazania są różne, a pływalność pęcherzyków służy do wzbogacenia minerałów fosforanowych, dodatkowo poprawiając szybkość odzyskiwania p2O2. Po tych etapach leczenia wydajność odzyskiwania P₂O₅ w rudzie fosforanowej niskiej jakości można skutecznie poprawić, a koszty produkcji można obniżyć.
Sprzęt kontroli zanieczyszczeń:
Ruda fosforanowa zwykle zawiera zanieczyszczenia, takie jak fluor i jony metali ciężkich, które będą miały niekorzystny wpływ na jakość kwasu fosforowego i późniejszy proces produkcji. Reaktor defluordynacyjny jest wyposażony w system dodawania węglanu sodu. Podczas procesu reakcji węglan sodu reaguje z fluorkiem w rudzie fosforanowej w celu wygenerowania substancji rozdzielnych, takich jak fluor sodu, osiągając w ten sposób cel defluordynacji. Dzięki precyzyjnemu kontrolowaniu ilości węglanu sodu i warunków reakcji, zawartość fluoru w kwasie fosforowym można skutecznie zmniejszyć. Jednocześnie urządzenie adsorpcyjne jonów metali ciężkich wykorzystuje specjalne materiały adsorpcyjne, takie jak aktywowana węgiel, żywica jonowa itp., Aby adsorbować i usunąć jony metali ciężkich w kwasie fosforowym. Te materiały adsorpcyjne mają dużą powierzchnię specyficzną i specyficzne miejsca adsorpcji i mogą selektywnie adsorbować jony metali ciężkich, aby zapewnić, że jakość produktów kwasu fosforowego spełnia odpowiednie standardy.
(2) Konfiguracja optymalizacji efektywności energetycznej
System odzyskiwania ciepła:
W procesie produkcji kwasu fosforowego na etapie reakcji zostanie uwolniona duża ilość ciepła. Aby poprawić efektywność energetyczną, wykorzystanie ciepła odpadów reakcyjnych w sekcji stężenia jest skuteczną miarą oszczędzania energii. Poprzez racjonalne projektowanie urządzeń do odzyskiwania ciepła, takich jak wymienniki ciepła, ciepło odpadowe wytwarzane przez reakcję jest przenoszone do materiałów w sekcji stężenia, zmniejszając w ten sposób zapotrzebowanie na pary zewnętrzne podczas procesu stężenia. Zgodnie z statystykami zastosowanie tego systemu odzyskiwania ciepła może zmniejszyć zużycie pary o 30-40%, znacznie zmniejszając koszt energii w procesie produkcyjnym. Jednocześnie ta metoda odzyskiwania ciepła odpadów jest również zgodna z koncepcją zrównoważonego rozwoju, zmniejszając odpady energetyczne i wpływ na środowisko.
Inteligentna kontrola konwersji częstotliwości:
Sprzęt o dużej mocy, taki jak pompy i wentylatory, są głównym wyposażeniem zasilania w produkcji kwasu fosforowego. Stosując technologię kontroli konwersji częstotliwości inteligentnej, częstotliwość operacyjną tych urządzeń można regulować w czasie rzeczywistym zgodnie z rzeczywistymi potrzebami produkcyjnymi. Gdy obciążenie produkcyjne jest niskie, częstotliwość robocza sprzętu jest zmniejszona w celu zmniejszenia zużycia energii; Gdy obciążenie produkcyjne wzrasta, częstotliwość robocza sprzętu jest zwiększona w celu zaspokojenia potrzeb produkcyjnych. Dzięki tej inteligentnej metodzie kontroli coroczne oszczędności energii elektrycznej może osiągnąć 150, 000-250, 000 kW ・ H, co nie tylko zmniejsza koszty produkcji, ale także zmniejsza zużycie sprzętu i rozszerza żywotność obsługi sprzętu.
3. Key Technologies w celu poprawy niezawodności
(1) Innowacyjne zastosowanie materiałów antykorozyjnych
Podszewka reaktora:
W reaktorze produkcji kwasu fosforowego obecność wysoce korozyjnego pożywki, takich jak kwas siarkowy, stawia wysokie zapotrzebowanie na materiał podszewki reaktora. Chociaż tradycyjna podszewka gumowa ma pewien stopień odporności na korozję, jest podatna na starzenie się i uszkodzenie podczas długoterminowego użytkowania, co wpływa na żywotność reaktora. Technologia powlekania ceramicznego krzemowego węglika zapewnia lepsze rozwiązanie podszewki reaktora. Ceramika z węglików krzemu ma charakterystykę wysokiej twardości, dobrej odporności na zużycie i silnej stabilności chemicznej i może skutecznie opierać się erozji wysoce korozyjnego pożywki, takich jak kwas siarkowy. Żywotność podszewki reaktora za pomocą technologii powlekania ceramicznego z węglika krzemu jest 3 razy dłuższa niż w tradycyjnej podszewce gumowej, która znacznie zmniejsza częstotliwość konserwacji i wymiany sprzętu oraz poprawia ciągłość i stabilność produkcji.
System rurociągów:
System rurociągów podejmuje ważne zadanie transportu materiału w produkcji kwasu fosforowego. Ponieważ kwas fosforowy jest wysoce kwaśny, szczególnie w warunkach niskiego pH, odporność na korozję rurociągu jest wyjątkowo wysoka. Rura wyłożona PTFE (politetrafluoroetylen) jest idealnym materiałem rurociągowym. PTFE ma doskonałą stabilność chemiczną i może wytrzymać silne kwaśne pożywki o wartości pH<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 Produkcja kwasu fosforowego.
(2) Inteligentny system monitorowania
Analizator online:
Technologia XRF (spektroskopia fluorescencyjna rentgenowska) jest stosowana w analizatorach internetowych do monitorowania fluktuacji stężenia kwasu fosforowego w czasie rzeczywistym. Ta technologia może szybko i dokładnie analizować zmiany składu elementarnego i zmiany stężenia kwasu fosforowego z dokładnością ± 0. 2%. Monitorując stężenie kwasu fosforowego w czasie rzeczywistym, operatorzy mogą w czasie dostosować parametry procesu produkcji, aby zapewnić stabilność jakości produktów kwasu fosforowego. Na przykład, gdy stwierdzono, że stężenie kwasu fosforowego odbiega od ustalonej wartości, stosunek surowców reakcyjnych lub warunki reakcji można dostosować na czas, aby zapewnić sprawny postęp procesu produkcyjnego.
Platforma konserwacji predykcyjnej:
Platforma konserwacji predykcyjnej łączy czujniki wibracji i algorytmy AI do monitorowania i analizy statusu roboczego sprzętu w czasie rzeczywistym. Czujnik wibracji może zbierać dane wibracyjne sprzętu w czasie rzeczywistym oraz analizować i przetwarzać te dane za pomocą algorytmu AI w celu wcześniejszego wykrywania potencjalnych awarii sprzętu. Na przykład, gdy pojawiają się nieprawidłowe zmiany w parametrach, takich jak częstotliwość wibracji i amplituda sprzętu, platforma konserwacyjna predykcyjna może ostrzec przed awarią sprzętu 72 godziny z wyprzedzeniem, umożliwiając operatorom wystarczającą ilość czasu na przeprowadzanie konserwacji i napraw urządzenia, unikając wpływu nagłego awarii sprzętu na produkcję oraz poprawę niezawodności sprzętu i ciągłości produkcji.
