1. กระบวนการผลิตหลักและตรรกะการเลือกอุปกรณ์
2. ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการเลือกอุปกรณ์
3. เทคโนโลยีสำคัญสำหรับการปรับปรุงความน่าเชื่อถือ
1. กระบวนการผลิตหลักและตรรกะการเลือกอุปกรณ์
ในฐานะที่เป็นวัตถุดิบทางเคมีที่สำคัญกรดฟอสฟอริกมีกระบวนการผลิตหลักสองกระบวนการคือความร้อนและเปียก การเลือกอุปกรณ์จำเป็นต้องพิจารณาเส้นทางทางเทคนิคอย่างครอบคลุมลักษณะวัตถุดิบและข้อกำหนดการป้องกันสิ่งแวดล้อมเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพความมั่นคงและการปกป้องสิ่งแวดล้อมของกระบวนการผลิต
กระบวนการเปียก (ตัวเลือกกระแสหลัก):
กระบวนการผลิตกรดฟอสฟอริกเปียกเป็นตัวเลือกกระแสหลักในปัจจุบัน กระบวนการนี้ส่วนใหญ่ใช้กรดซัลฟูริกเพื่อสลายแร่ฟอสเฟตผลิตกรดฟอสฟอริก- เนื่องจากเกรดของแร่ฟอสเฟตอาจผันผวนอย่างมากระหว่างต้นกำเนิดและแบทช์ที่แตกต่างกันอุปกรณ์สนับสนุนจะต้องมีความสามารถในการปรับตัวที่ดีกับความผันผวนของเกรดแร่ ในเวลาเดียวกันกรดซัลฟูริกเป็นสื่อที่กัดกร่อนสูงและอุปกรณ์ก็ต้องมีความสามารถที่แข็งแกร่งในการจัดการสื่อที่มีการกัดกร่อนสูง
ระบบเครื่องปฏิกรณ์:
ในการผลิตกรดฟอสฟอริกเปียกระบบเครื่องปฏิกรณ์มีบทบาทสำคัญ เครื่องปฏิกรณ์ทั่วไป ได้แก่ ถังกวนหลายขั้นตอนหรือเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อ เนื่องจากการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งของกรดซัลฟูริกเพื่อให้แน่ใจว่าอายุการใช้งานของอุปกรณ์และความปลอดภัยของการผลิตเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้จะต้องทำจากสแตนเลส 316L หรือโลหะผสมไทเทเนียม สแตนเลส 316L มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมและสามารถต้านทานการกัดกร่อนของกรดซัลฟูริกในระดับหนึ่ง ในขณะที่โลหะผสมไทเทเนียมมีความต้านทานการกัดกร่อนที่สูงขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนที่รุนแรงยิ่งขึ้น ในการผลิตจริงถังกวนหลายขั้นตอนใช้อุปกรณ์กวนภายในเพื่อผสมหินฟอสเฟตและกรดซัลฟูริกอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าสม่ำเสมอและความพอเพียงของปฏิกิริยา เครื่องปฏิกรณ์แบบท่อมีลักษณะของความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วและประสิทธิภาพสูงผ่านการไหลและปฏิกิริยาของวัสดุในท่อ
อุปกรณ์กรอง:
หลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้นกรดฟอสฟอริกที่สร้างขึ้นและยิปซั่มจะต้องแยกออกจากกันซึ่งต้องใช้อุปกรณ์กรอง อุปกรณ์กรองที่ใช้กันทั่วไปรวมถึงตัวกรองแผ่นเสียงหรือตัวกรองสูญญากาศเข็มขัด ความแม่นยำในการกรองของอุปกรณ์การกรองเหล่านี้จะต้องสูงถึง 99.5% เพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณสิ่งเจือปนในกรดฟอสฟอริกที่แยกจากกันนั้นต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้ ตัวกรองแผ่นเสียงตระหนักถึงการกรองอย่างต่อเนื่องการซักและขนถ่ายผ่านการหมุนของแผ่นเสียงและมีข้อดีของประสิทธิภาพการผลิตสูงและการทำงานที่มั่นคง ตัวกรองสูญญากาศของสายพานใช้การดูดสูญญากาศเพื่อให้กรดฟอสฟอริกผ่านผ้ากรองในขณะที่สารตกค้างยิปซั่มติดอยู่บนผ้ากรองเพื่อให้ได้การแยกของเหลวของเหลวพร้อมเอฟเฟกต์การกรองที่ดีและการทำความสะอาดและบำรุงรักษาง่าย
อุปกรณ์เข้มข้น:
ความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริกที่ได้รับหลังจากการกรองมักจะต่ำและจำเป็นต้องเข้มข้น โดยทั่วไปอุปกรณ์ความเข้มข้นจะใช้เครื่องระเหยหลายเอฟเฟกต์หรือเครื่องดูดฝุ่น ในระหว่างกระบวนการเข้มข้นความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริกจะต้องถูกควบคุมเป็น 50-54% p₂o₅ เนื่องจากกรดฟอสฟอริกมีไอออนฟลูออไรด์และมีการกัดกร่อนสูงอุปกรณ์ความเข้มข้นจึงต้องติดตั้งท่อแลกเปลี่ยนความร้อน hastelloy ที่ทนต่อการกัดกร่อนของฟลูออไรด์ไอออน Hastelloy มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานอุณหภูมิสูงซึ่งสามารถมั่นใจได้ถึงความเสถียรและอายุการใช้งานของหลอดแลกเปลี่ยนความร้อนในระหว่างกระบวนการสมาธิ เครื่องระเหยแบบหลายเอฟเฟกต์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยใช้ไอน้ำทุติยภูมิที่เกิดจากการระเหยก่อนหน้านี้เป็นแหล่งความร้อนสำหรับเอฟเฟกต์ต่อไป เครื่องดูดฝุ่นลดความดันของระบบในการระเหยและรวมกรดฟอสฟอริกที่อุณหภูมิต่ำกว่าลดการสลายตัวของกรดฟอสฟอริกและการสร้างสิ่งสกปรก
กระบวนการทางความร้อน (สถานการณ์ความต้องการความบริสุทธิ์สูง):
กระบวนการผลิตกรดฟอสฟอริกความร้อนส่วนใหญ่เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีความต้องการสูงสำหรับความบริสุทธิ์ของกรดฟอสฟอริก กระบวนการนี้ผลิตกรดฟอสฟอริกผ่านขั้นตอนเช่นการเผาไหม้ฟอสฟอรัสสีเหลืองและการดูดซับความชุ่มชื้น
หอเผาไหม้ฟอสฟอรัสสีเหลือง:
หอเผาไหม้ฟอสฟอรัสสีเหลืองเป็นหนึ่งในอุปกรณ์สำคัญสำหรับความร้อนการผลิตกรดฟอสฟอริก- มันใช้การออกแบบห้องเผาไหม้ที่เรียงรายไปด้วยควอตซ์ ควอตซ์มีความต้านทานอุณหภูมิสูงและความเสถียรทางเคมีและสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและก๊าซกัดกร่อนที่เกิดขึ้นเมื่อฟอสฟอรัสสีเหลืองถูกเผา ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิจะต้องสูงถึง± 10 องศาเนื่องจากความผันผวนของอุณหภูมิจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการเผาไหม้ของฟอสฟอรัสสีเหลืองและคุณภาพของกรดฟอสฟอริก การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำสามารถมั่นใจได้ว่าการเผาไหม้ฟอสฟอรัสสีเหลืองเต็มรูปแบบและลดการเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงซึ่งจะช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์และผลผลิตของกรดฟอสฟอริก ผ่านระบบควบคุมอุณหภูมิขั้นสูงและอุปกรณ์ตรวจสอบอุณหภูมิในห้องเผาไหม้จะถูกตรวจสอบและปรับตามเวลาจริงเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงของกระบวนการผลิต
หอดูดซับความชุ่มชื้น:
หอดูดซับความชุ่มชื้นใช้ในการแปลงก๊าซฟอสฟอรัสเพนต์ออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไหม้เป็นกรดฟอสฟอริกผ่านปฏิกิริยาไฮเดรชั่น หอคอยใช้ระบบสเปรย์แบบก้าว การออกแบบนี้ช่วยให้ก๊าซน้ำและฟอสฟอรัส pentoxide สามารถสัมผัสได้อย่างเต็มที่และปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับ ในเวลาเดียวกันหอดูดความชื้นจะติดตั้งโมดูลการตรวจสอบค่า pH แบบเรียลไทม์ โดยการตรวจสอบค่า pH แบบเรียลไทม์ของของเหลวในการดูดซับความเข้มข้นและอัตราการไหลของของเหลวการดูดซับสามารถปรับได้ในเวลาเพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาการดูดซึมเต็ม เมื่อค่า pH เบี่ยงเบนจากช่วงที่กำหนดระบบจะปรับโดยอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพและผลการดูดซับของกรดฟอสฟอริก ในการผลิตจริงโครงสร้างภายในและพารามิเตอร์การดำเนินงานของหอดูดซับจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ต่อไป
2. ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการเลือกอุปกรณ์
(1) การออกแบบการปรับตัววัตถุดิบ
การจัดการแร่ฟอสเฟตเกรดต่ำ:
การจัดการแร่ฟอสเฟตเกรดต่ำเป็นปัญหาสำคัญในการผลิตกรดฟอสฟอริก เนื่องจากเนื้อหาของฟอสฟอรัส pentoxide (P2O2) ในแร่ฟอสเฟตคุณภาพต่ำอยู่ในระดับต่ำจึงจำเป็นต้องมีระบบการบดแร่พิเศษเพื่อปรับปรุงอัตราการกู้คืนของ P2O2 โรงงานลูกกลิ้งแนวตั้งเป็นอุปกรณ์บดแร่ที่ใช้กันทั่วไป มันปรับแต่งอนุภาคแร่โดยการบดและบดแร่ด้วยลูกกลิ้ง อนุภาคแร่ที่ผ่านการกลั่นมีพื้นที่ผิวที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นและสามารถติดต่อได้อย่างเต็มที่กับรีเอเจนต์ปฏิกิริยาเช่นกรดซัลฟูริกในปฏิกิริยาทางเคมีที่ตามมาซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเกิดปฏิกิริยาและอัตราการชะล้างของ P2O2 นอกจากนี้อุปกรณ์การลอยน้ำยังเป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับการจัดการแร่ฟอสเฟตคุณภาพต่ำ ในระหว่างกระบวนการลอยตัวโดยการเพิ่มสารลอยน้ำที่เหมาะสมคุณสมบัติพื้นผิวของแร่ธาตุฟอสเฟตและแร่ธาตุ gangue นั้นแตกต่างกันและการลอยตัวของฟองสบู่จะใช้เพื่อเพิ่มปริมาณแร่ธาตุฟอสเฟตเพื่อปรับปรุงอัตราการกู้คืนของ P2O2 หลังจากขั้นตอนการรักษาเหล่านี้ประสิทธิภาพการกู้คืนของP₂O₅ในแร่ฟอสเฟตคุณภาพต่ำสามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพและต้นทุนการผลิตสามารถลดลงได้
อุปกรณ์ควบคุมความบริสุทธิ์:
แร่ฟอสเฟตมักจะมีสิ่งสกปรกเช่นฟลูออรีนและไอออนโลหะหนักซึ่งจะมีผลเสียต่อคุณภาพของกรดฟอสฟอริกและกระบวนการผลิตที่ตามมา เครื่องปฏิกรณ์ defluorination ติดตั้งระบบการเติมโซเดียมคาร์บอเนต ในระหว่างกระบวนการทำปฏิกิริยาโซเดียมคาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับฟลูออไรด์ในแร่ฟอสเฟตเพื่อสร้างสารที่แยกได้เช่นโซเดียมฟลูออไรด์ซึ่งจะบรรลุวัตถุประสงค์ของการ defluorination โดยการควบคุมปริมาณโซเดียมคาร์บอเนตและสภาวะปฏิกิริยาอย่างแม่นยำปริมาณฟลูออรีนในกรดฟอสฟอริกสามารถลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในเวลาเดียวกันอุปกรณ์ดูดซับไอออนโลหะหนักใช้วัสดุดูดซับพิเศษเช่นคาร์บอนที่เปิดใช้งานเรซิ่นแลกเปลี่ยนไอออน ฯลฯ เพื่อดูดซับและกำจัดไอออนโลหะหนักในกรดฟอสฟอริก วัสดุการดูดซับเหล่านี้มีพื้นที่ผิวเฉพาะขนาดใหญ่และไซต์การดูดซับที่เฉพาะเจาะจงและสามารถเลือกดูดซับไอออนโลหะหนักเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์กรดฟอสฟอริกเป็นไปตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
(2) การกำหนดค่าการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพพลังงาน
ระบบกู้คืนความร้อน:
ในกระบวนการผลิตกรดฟอสฟอริกความร้อนของเสียจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาในระยะปฏิกิริยา เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานการใช้ความร้อนจากปฏิกิริยาในส่วนความเข้มข้นเป็นมาตรการประหยัดพลังงานที่มีประสิทธิภาพ โดยการออกแบบอุปกรณ์กู้คืนความร้อนอย่างมีเหตุผลเช่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนความร้อนของเสียที่เกิดจากปฏิกิริยาจะถูกถ่ายโอนไปยังวัสดุในส่วนความเข้มข้นซึ่งจะช่วยลดความต้องการไอน้ำภายนอกในระหว่างกระบวนการสมาธิ ตามสถิติการใช้ระบบกู้คืนความร้อนนี้สามารถลดการใช้ไอน้ำได้โดย 30-40%ลดต้นทุนพลังงานในกระบวนการผลิตอย่างมาก ในขณะเดียวกันวิธีการกู้คืนความร้อนของเสียนี้ก็สอดคล้องกับแนวคิดของการพัฒนาที่ยั่งยืนลดการสูญเสียพลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
การควบคุมการแปลงความถี่อัจฉริยะ:
อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานสูงเช่นปั๊มและพัดลมเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานหลักในการผลิตกรดฟอสฟอริก ด้วยการใช้เทคโนโลยีการควบคุมการแปลงความถี่อัจฉริยะความถี่ในการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้สามารถปรับได้แบบเรียลไทม์ตามความต้องการการผลิตจริง เมื่อภาระการผลิตต่ำความถี่ในการทำงานของอุปกรณ์จะลดลงเพื่อลดการใช้พลังงาน เมื่อภาระการผลิตเพิ่มขึ้นความถี่ในการดำเนินงานของอุปกรณ์จะเพิ่มขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการผลิต ด้วยวิธีการควบคุมอัจฉริยะนี้การประหยัดไฟฟ้าประจำปีสามารถถึง 150, 000-250, 000 kw ・ h ซึ่งไม่เพียง แต่ลดต้นทุนการผลิต แต่ยังลดการสึกหรอของอุปกรณ์และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
3. คีย์เทคโนโลยีเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือ
(1) การประยุกต์ใช้นวัตกรรมของวัสดุต่อต้านการกัดกร่อน
ซับในเครื่องปฏิกรณ์:
ในเครื่องปฏิกรณ์ของการผลิตกรดฟอสฟอริกการปรากฏตัวของสื่อการกัดกร่อนสูงเช่นกรดซัลฟิวริกทำให้ความต้องการสูงในวัสดุเยื่อบุของเครื่องปฏิกรณ์ แม้ว่าซับในยางแบบดั้งเดิมจะมีระดับความต้านทานการกัดกร่อนในระดับหนึ่ง แต่ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดความชราและความเสียหายในระหว่างการใช้งานระยะยาวซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์ เทคโนโลยีการเคลือบเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นทางออกที่ดีกว่าสำหรับซับในเครื่องปฏิกรณ์ เซรามิกซิลิกอนคาร์ไบด์มีลักษณะของความแข็งสูงความต้านทานการสึกหรอที่ดีและความเสถียรทางเคมีที่แข็งแกร่งและสามารถต้านทานการกัดเซาะของสื่อที่มีการกัดกร่อนสูงเช่นกรดซัลฟิวริก อายุการใช้งานของซับในเครื่องปฏิกรณ์โดยใช้เทคโนโลยีการเคลือบเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์นั้นยาวกว่าซับในยางแบบดั้งเดิม 3 เท่าซึ่งจะช่วยลดความถี่ของการบำรุงรักษาอุปกรณ์และการเปลี่ยนและปรับปรุงความต่อเนื่องและความเสถียรของการผลิต
ระบบท่อ:
ระบบท่อดำเนินการทำงานที่สำคัญของการขนส่งวัสดุในการผลิตกรดฟอสฟอริก เนื่องจากกรดฟอสฟอริกมีความเป็นกรดสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่มีค่า pH ต่ำความต้านทานการกัดกร่อนของท่อจึงสูงมาก PTFE (polytetrafluoroethylene) ท่อเหล็กที่มีเส้นเป็นวัสดุท่อในอุดมคติ PTFE มีความเสถียรทางเคมีที่ยอดเยี่ยมและสามารถทนต่อสื่อที่เป็นกรดที่แข็งแกร่งด้วยค่า pH ของ<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 การผลิตกรดฟอสฟอริก
(2) ระบบตรวจสอบอัจฉริยะ
เครื่องวิเคราะห์ออนไลน์:
เทคโนโลยี XRF (X-ray fluorescence spectroscopy) ใช้ในเครื่องวิเคราะห์ออนไลน์เพื่อตรวจสอบความผันผวนของความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริกในเวลาจริง เทคโนโลยีนี้สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบองค์ประกอบและการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริกได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำและแม่นยำด้วยความแม่นยำของ± 0 2% โดยการตรวจสอบความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริกแบบเรียลไทม์ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับพารามิเตอร์กระบวนการผลิตในเวลาเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรของคุณภาพของผลิตภัณฑ์กรดฟอสฟอริก ตัวอย่างเช่นเมื่อพบว่าความเข้มข้นของกรดฟอสฟอริกเบี่ยงเบนไปจากค่าที่กำหนดอัตราส่วนของวัตถุดิบปฏิกิริยาหรือเงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาสามารถปรับได้ในเวลาเพื่อให้แน่ใจว่าความคืบหน้าของกระบวนการผลิตที่ราบรื่น
แพลตฟอร์มการบำรุงรักษาที่คาดการณ์:
แพลตฟอร์มการบำรุงรักษาแบบคาดการณ์รวมเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนและอัลกอริทึม AI เพื่อตรวจสอบและวิเคราะห์สถานะการทำงานของอุปกรณ์แบบเรียลไทม์ เซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนสามารถรวบรวมข้อมูลการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์แบบเรียลไทม์และวิเคราะห์และประมวลผลข้อมูลเหล่านี้ผ่านอัลกอริทึม AI เพื่อตรวจจับความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้า ตัวอย่างเช่นเมื่อการเปลี่ยนแปลงที่ผิดปกติเกิดขึ้นในพารามิเตอร์เช่นความถี่การสั่นสะเทือนและแอมพลิจูดของอุปกรณ์แพลตฟอร์มการบำรุงรักษาแบบพยากรณ์สามารถเตือนความล้มเหลวของอุปกรณ์ล่วงหน้า 72 ชั่วโมงล่วงหน้าช่วยให้ผู้ประกอบการมีเวลาเพียงพอที่จะทำการบำรุงรักษาและซ่อมแซมอุปกรณ์
