Линия производства фосфорной кислоты термическим методом (30 000-100 000 т/год)
Полная система производства фосфорной кислоты пищевого качества
Термическое производство фосфорной кислоты основано на двухступенчатом методе с использованием электрической печи. Сначала фосфатная руда восстанавливается в электрической печи для получения элементарного фосфора (белого фосфора). После удаления пыли и охлаждения пары фосфора конденсируются в жидкий фосфор, который затем сжигается, гидратируется и очищается от тумана для получения фосфорной кислоты.
- Получение белого фосфора
- Охлаждение кислоты
- Водяное охлаждение
Фосфатная руда, кремнезем и кокс измельчаются, сушатся и просеиваются. После этого они разделяются на порции и подаются в герметичную электрическую печь для фосфора. Используя углерод в качестве восстанавливающего агента, печь нагревается до температуры около 1500℃, производя фосфорсодержащий печной газ. После удаления пыли и охлаждения элементарный фосфор конденсируется в жидкий белый фосфор.
- Типовая мощность: 2x10 000 т/год, 2x12 500 т/год, 2x15 000 т/год
- Качество продукта: соответствует GB/T 7816-2018 "Промышленный белый фосфор"
- Фосфорит (P₂O₅=30%): 8.48 т
- Кремнезем (SiO₂=95%): 3.73 т
- Кокс (FC≥80%): 1.59 т
- Графитовый электрод (Ø700): 0.023 т
- Потребление электроэнергии: 13 000-15 000 кВтч
- Пресная вода: 5 т
- Комплексное потребление энергии: 2 280 кгce/т
Электрическая плавильная печь: корпус печи, система подачи материалов, графитовые электроды, термоэлектрические элементы, система выхода печного газа.
- Подходит для фосфорита среднего и низкого качества.
- Запатентованная технология грануляции и обжига мелкой руды.
- Использование осадка фосфорной кислоты в мокром методе и остатоных материлов, смешанных с фосфатной рудой;
- Пеллеты, полученные методом грануляции порошка или грануляции прессованием, соответствуют требованиям для подачи в электрическую печь (размер пеллет: 20-50 мм; прочность на сжатие ≥170 Н; степень восстановления фосфора ≥95%; снижение потребления энергии на 0,2 тсэ на тонну белого фосфора).
- Запатентованные электроды с улучшенными термическими свойствами вместо графитовых значительно улучшают стабильность плавления, снижают рабочую интенсивность и уменьшают потребление электроэнергии на 2 000 кВтч на тонну белого фосфора.
- Передовая технология дистилляции фосфора для восстановления белого фосфора из осадка фосфора, а также кислотная обработка осадка фосфора для получения фосфорной кислоты и фосфатных удобрений.
- Применение технологии плавления с тремя фазами и шестью электродами.
- Увеличение проводящей площади электродов, снижение плотности тока, уменьшение потребления электродов и снижение потребления энергии при работе печи.
- Автоматическая система управления электродами, интегрированное электрогидравлическое управление с модулями нечеткого управления, которая автоматически балансирует подъем электродов.
- Улучшенный процесс охлаждения шлака: воздушное охлаждение вместо водяного, использование тепла от шлака для сушки материалов и дистилляции осадка фосфора, что исключает необходимость сушки мокрого шлака и генерации сточных вод.
-
Комплексное использование фосфорного шлака, включая:
- Сырье для производства цемента, вяжущих материалов, пластиковых заполнителей, керамзита, кирпичей без обжига и бетона;
- Производство удобрения с силикатом кальция;
- Производство неорганических огнеупорных изоляционных волокон.
-
Интегрированное использование феррофосфора, включая:
- Подготовка материала для электродов;
- Производство динатрийфосфата, тринатрийфосфата и других фосфатных продуктов;
- Производство наноразмерных частиц феррофосфора для высококачественных антикоррозийных материалов.
Термический метод получения фосфорной кислоты можно разделить на одноступенчатый процесс сгорания-гидратации (охлаждение кислоты) и двухступенчатый процесс сгорания-гидратации (процесс водяного охлаждения).
- Производительность: 30 000-100 000 т/год
- Качество продукта: Соответствует национальному стандарту безопасности пищевых продуктов GB 1886.15-2015, добавки в пищу: фосфорная кислота; Соответствует техническим требованиям GB/T 28602-2012 для производства фосфорной кислоты термическим процессом
В одноступенчатом процессе сгорания-гидратации белый фосфор плавится в специальной емкости и в жидкой форме поступает через форсунку в башню сгорания-гидратации. Для окисления фосфора используется сжатый воздух.
Для полного окисления фосфора вторичный воздух подается в верхнюю часть башни при расходе, который в 1,4–2,0 раза превышает теоретическую потребность.
Процесс сгорания фосфора и гидратации оксида фосфора (P₂O₅) осуществляется в одном оборудовании. Тепло от сгорания фосфора удаляется с помощью распыления большого количества предварительно охлажденной разбавленной фосфорной кислоты на внутреннюю стенку башни.
Большая часть охлажденной фосфорной кислоты перерабатывается и возвращается в башню сгорания-гидратации как циркулирующая кислота. Меньшая часть фосфорной кислоты отбирается в качестве готового продукта. Отработанные газы проходят через электростатический туманоотделитель, где восстанавливается туман фосфорной кислоты. Далее очищенные газы сбрасываются в атмосферу.
- Сгорание фосфора и гидратация P₂O₅ выполняются в одном оборудовании;
- Короткий технологический процесс;
- Оборудование имеет относительно простую конфигурацию.
- Башня сгорания-гидратации должна быть изготовлена из специальной нержавеющей стали;
- Необходима большая теплопередающая поверхность для охладителей кислоты;
- Вторичный воздух должен подаваться в верхнюю часть башни.
- Белый фосфор: 270–280 кг
- Вода: 100 м³
- Воздух: 1 850 м³
- Электричество: 160 кВтч
- Пар: 280 кг
- Коэффициент восстановления фосфора: ≥99%
- Резервуар для хранения фосфора;
- Насос подачи фосфора;
- Башня сгорания-гидратации;
- Теплообменник;
- Насос циркуляции разбавленной фосфорной кислоты;
- Абсорбционная башня;
- Волоконный туманоуловитель;
- Газо-жидкостный сепаратор;
- Вентилятор вытяжки отработанных газов;
- Фильтр;
- Резервуар для фосфорной кислоты;
- Насос для фосфорной кислоты.
В двухступенчатом процессе сгорания-гидратации белый фосфор плавится в специальной емкости, затем в жидкой форме подается через форсунку в башню сгорания. Для окисления фосфора используется сжатый воздух.
Для полного окисления фосфора вторичный воздух подается в верхнюю часть башни при расходе, который в 1,4–2,0 раза превышает теоретическую потребность. Сгорание фосфора и гидратация оксида фосфора (P₂O₅) происходят в разных установках, а именно в башне сгорания и башне гидратации.
Температура газа в зоне сгорания составляет около 800°C. Внешняя стена камеры сгорания охлаждается водой, что поддерживает температуру стенки в пределах 80-125°C.
Газ, покидающий камеру сгорания, поступает в графитовый охладитель, где сверху распыляется вода для охлаждения. После охлаждения до температуры около 180°C, газ поступает в башню гидратации, где он подвергается трехступенчатому водяному охлаждению, и фосфорный ангидрид гидратируется с образованием фосфорной кислоты.
Перед выбросом отработанные газы затем проходят через электростатический туманоотделитель, где восстанавливается туман фосфорной кислоты.
Преимущества:- Сгорание жидкого белого фосфора происходит отдельно в камере сгорания, при этом выделяющееся тепло удаляется с помощью водяного охлаждения.
- После охлаждения, P₂O₅ в составе газа реагирует с водой, образуя фосфорную кислоту.
- Основными материалами конструкции оборудования являются графитовые плиты (трубки) и углеродистые кирпичи, которые обеспечивают высокую стойкость к коррозии.
- Охладитель газа требует относительно небольшой теплопередающей поверхности.
- Конструкция башен сгорания и гидратации значительно упрощена.
- Белый фосфор: 273 кг
- Вода: 80 м³
- Воздух: 1 715 м³
- Электричество: 160 кВтч
- Пар: 280 кг
- Коэффициент восстановления фосфора: ≥98%
- Резервуар для хранения фосфора;
- Насос подачи фосфора;
- Резервуар для мягкой воды;
- Насос циркуляции воды;
- Башня сгорания;
- Башня гидратации;
- Теплообменник;
- Насос циркуляции разбавленной фосфорной кислоты;
- Абсорбционная башня;
- Волоконный туманоуловитель;
- Газо-жидкостный сепаратор;
- Вентилятор вытяжки отработанных газов;
- Фильтр;
- Резервуар для фосфорной кислоты;
- Насос для фосфорной кислоты.
| Процесс | Характеристики | Основание: производство 1 т фосфорной кислоты с массовой долей 85% H₃PO₄ | Коэффициент восстановления фосфора/% | |||
| M (Белый фосфор)/кг | V (Воздух)/м³ | V (Вода)/м³ | W (Энергия)/кВт·ч | |||
| Одноступенчатый процесс сгорания-гидратации | (1) Сгорание фосфора и гидратация P₂O₅ осуществляются в одном оборудовании; (2) Тепло от сгорания фосфора удаляется с помощью циркулирующей охлажденной кислоты; (3) Для изготовления оборудования требуется относительно много нержавеющей стали; (4) Для охладителей кислоты требуется большая теплопередающая поверхность (теплопередающая поверхность в 3-5 раз больше, чем при процессе водяного охлаждения при одинаковых условиях). | 270-280 | 1850 | 100 | 160 | ≥99 |
| Двухступенчатый процесс сгорания-гидратации | (1) Сгорание жидкого белого фосфора происходит отдельно в камере сгорания; (2) Тепло, выделяющееся при сгорании, удаляется с помощью водяного охлаждения; (3) После охлаждения, P₂O₅ в составе газа гидратируется до фосфорной кислоты в башне гидратации; (4) Основными материалами конструкции оборудования являются графитовые плиты (трубки) и углеродистые кирпичи; (5) Охладитель газа требует относительно небольшой теплопередающей поверхности. | 273 | 1715 | 80 | 98 | |
В одноступенчатом процессе сгорания-гидратации тепло, выделяющееся при сгорании, удаляется с помощью циркулирующей кислоты (около 20% тепла уходит с отработанными газами).
В процессе производства для сжигания 1 тонны белого фосфора требуется примерно 400-500 тонн циркулирующей кислоты. Стабильность работы в значительной степени зависит от надежности насосов для перекачки кислоты, а также охладителей и системы трубопроводов.
В двухступенчатом процессе сгорания-гидратации тепло, выделяющееся при сгорании, в основном отводится за счет испарения воды, при этом часть тепла отводится с отработанными газами.
Не смотря на то что в данном случае не требуется крупномасштабных установок для охлаждения кислоты, конструкция оборудования и материалы должны соответствовать строгим требованиям. Жаропрочные стали с хорошими эксплуатационными характеристиками и технологии распылительного покрытия эффективно решают проблему коррозии от высокотемпературного пламени от сгорания фосфора.
Охлаждение высокотемпературных отработанных газов способствует утилизации тепла и оптимальному использованию энергии.
В целом, двухступенчатый процесс термического метода производства фосфорной кислоты имеет лучшие перспективы.
Компания Delandi разрабатывает и производит оборудование для индустрии удобрений. Мы фокусируемся на проектировании процессов, производстве оборудования и повышении производственных показателей. Наша команда опытных профессионалов с глубокими техническими знаниями и компетенциями всегда готова к новым проектам!