1. לוגיקה של תהליך ייצור ליבה והגיון לבחירת ציוד
2. גורמי מפתח המשפיעים על בחירת הציוד
3. טכנולוגיות מפתח לשיפור האמינות
1. לוגיקה של תהליך ייצור ליבה והגיון לבחירת ציוד
כחומר גלם כימי חשוב, לחומצה זרחתית יש שני תהליכי ייצור עיקריים: תרמי ורטוב. בחירת הציוד צריכה לשקול באופן מקיף נתיבים טכניים, מאפייני חומרי גלם ודרישות הגנת הסביבה כדי להבטיח את היעילות, היציבות והגנת הסביבה של תהליך הייצור.
תהליך רטוב (בחירת הזרם המרכזי):
תהליך ייצור החומצה הזרחנית הרטובה הוא הבחירה הנוכחית במיינסטרים. תהליך זה משתמש בעיקר בחומצה גופרתית כדי לפרק עפרות פוספטמייצרים חומצה זרחתיתו מכיוון שציון עפרות הפוספט עלול להשתנות מאוד בין מקורות שונים לקבוצות, על הציוד התומך להיות בעל יכולת הסתגלות טובה לתנודות בדרגת עפרות. יחד עם זאת, חומצה גופרתית היא מדיום מאכל מאוד, והציוד צריך גם להיות בעל יכולת חזקה להתמודד עם מדיה מאכלת מאוד.
מערכת הכורים:
בייצור חומצה זרחתית רטובה, מערכת הכורים ממלאת תפקיד חיוני. כורים נפוצים כוללים טנקים מעורבים רב-שלביים או כורים צינוריים. בשל הקורוזביות החזקה של חומצה גופרתית, על מנת להבטיח את חיי השירות של הציוד ובטיחות הייצור, כורים אלה חייבים להיות עשויים מפלדת אל חלד או טיטניום 316L. נירוסטה 316L בעלת עמידות בפני קורוזיה טובה ותכונות מכניות מקיפות, והיא יכולה לעמוד בפני קורוזיה של חומצה גופרתית במידה מסוימת; בעוד שלסגסוגת טיטניום יש עמידות בפני קורוזיה גבוהה יותר, המתאימה במיוחד לסביבות מאכלות קשות יותר. בייצור בפועל, המיכל המעורר רב-שלבי משתמש במכשיר ערבוב פנימי כדי לערבב באופן מלא את הסלע הפוספט וחומצה גופרתית כדי להבטיח את האחידות והספיקה של התגובה; לכור הצינורי יש את המאפיינים של מהירות תגובה מהירה ויעילות גבוהה דרך זרימת ותגובת החומרים בצינור.
ציוד סינון:
לאחר סיום התגובה, יש להפריד בין חומצה זרחתית ושאריות גבס הנוצרות, הדורשות שימוש בציוד סינון. ציוד סינון נפוץ כולל פילטר פטיפון או פילטר ואקום חגורה. דיוק הסינון של ציוד סינון זה חייב להגיע ל 99.5% כדי להבטיח שתכולת הטומאה בחומצה הזרחנית המופרדת תהיה נמוכה ככל האפשר. פילטר הפטיפון מבין סינון רציף, שטיפה ופריקה של פעולות באמצעות סיבוב הפטיפון, ובעל היתרונות של יעילות ייצור גבוהה ותפעול יציב; פילטר ואקום החגורה משתמש ביניקת ואקום בכדי לגרום לחומצה זרחתית לעבור דרך בד המסנן, ואילו שאריות הגבס נלכדות על בד המסנן כדי להשיג הפרדה נוזלית מוצקה, עם אפקט סינון טוב וניקוי ותחזוקה קלה.
מכשיר ריכוז:
ריכוז החומצה הזרחנית המתקבל לאחר סינון הוא בדרך כלל נמוך וצריך לרכוש אותו. מכשיר הריכוז משתמש בדרך כלל במאייד רב אפקטים או בריכוז ואקום. במהלך תהליך הריכוז, יש לשלוט על ריכוז החומצה הזרחנית ל- 50-54% p₂o₅. מכיוון שחומצה זרחתית מכילה יוני פלואוריד והיא מאכלת מאוד, מכשיר הריכוז צריך להיות מצויד בצינורות חילופי חום חצלים העמידים בפני קורוזיה של יון פלואוריד. להטלוי יש עמידות בפני קורוזיה מצוינת ועמידות לטמפרטורה גבוהה, שיכולה להבטיח את היציבות ואת חיי השירות של צינורות חילופי החום במהלך תהליך הריכוז. המאייד הרב-אפקטיבי משפר את יעילות ניצול האנרגיה על ידי שימוש בקיטור המשני שנוצר על ידי האידוי הקודם כמקור החום לאפקט הבא; ריכוז הוואקום מצמצם את לחץ המערכת להתאדות ולרכז חומצה זרחתית בטמפרטורה נמוכה יותר, ומפחית את הפירוק של חומצה זרחתית וייצור זיהומים.
תהליך תרמי (תרחיש ביקוש טוהר גבוה):
תהליך הייצור של חומצה זרחתית תרמית מתאים בעיקר לתרחישים עם דרישות גבוהות לטוהר חומצה זרחתית. תהליך זה מייצר חומצה זרחתית באמצעות שלבים כמו בעירה זרחנית צהובה וספיגת הידרציה.
מגדל בעירה זרחן צהוב:
מגדל הבעירה הזרחני הצהוב הוא אחד מציוד המפתח לתרמיייצור חומצה זרחניתו זה מאמץ עיצוב תא בעירה מרופד בקוורץ. לקוורץ עמידות טובה בטמפרטורה גבוהה ויציבות כימית, ויכולים לעמוד בטמפרטורה הגבוהה והגזים המאכלים הנוצרים כאשר נשרפים זרחן צהוב. במהלך תהליך הבעירה, על דיוק בקרת הטמפרטורה להגיע ל ± 10 מעלות, מכיוון שתנודות טמפרטורה ישפיעו ישירות על יעילות הבעירה של זרחן צהוב ועל איכות החומצה הזרחנית. בקרת טמפרטורה מדויקת יכולה להבטיח את הבעירה המלאה של זרחן צהוב ולהפחית את התרחשותן של תגובות לוואי, ובכך לשפר את הטוהר והתשואה של חומצה זרחתית. באמצעות מערכות בקרת טמפרטורה מתקדמות וציוד ניטור, הטמפרטורה בתא הבעירה מנוטרת ומותאמת בזמן אמת כדי להבטיח את הפעולה היציבה של תהליך הייצור.
מגדל ספיגת הידרציה:
מגדל ספיגת ההידרציה משמש להמרת גז זרחן פנטוקסיד המיוצר על ידי בעירה לחומצה זרחתית באמצעות תגובת הידרציה. המגדל מאמצת מערכת ריסוס מדרגת. תכנון זה מאפשר לגז פנטוקסיד מים וזרחן למגע באופן מלא ולשפר את יעילות הספיגה. יחד עם זאת, מגדל ספיגת ההידרציה מצויד במודול ניטור ערך pH בזמן אמת. על ידי ניטור בזמן אמת אחר ערך ה- pH של נוזל הקליטה, ניתן להתאים את ריכוז הזרימה של נוזל הקליטה בזמן כדי להבטיח את תגובת הספיגה המלאה. כאשר ערך ה- pH סוטה מטווח ההגדרה, המערכת תתאים באופן אוטומטי כדי להבטיח את השפעת האיכות והספיגה של חומצה זרחתית. בייצור בפועל, יש לבצע אופטימיזציה של המבנה הפנימי והפרמטרים ההפעלה של מגדל הקליטה כדי לשפר עוד יותר את יעילות הקליטה ואת איכות המוצר.
2. גורמים משפיעים על בחירת הציוד
(1) עיצוב יכולת הסתגלות חומר גלם
טיפול בעפרות פוספט בדרגה נמוכה:
טיפול בעפרות פוספט בדרגה נמוכה הוא נושא מפתח בייצור חומצות זרחתיות. מכיוון שתכולת הזרחן הפנטוקסיד (P2O2) בעפרות פוספט בדרגה נמוכה נמוכה, נדרשת מערכת טחינת עפרות מיוחדת כדי לשפר את קצב ההתאוששות של P2O2. טחנת הגלגלים האנכית היא ציוד טחינת עפרות נפוץ. זה מעדן את חלקיקי העפרות על ידי ריסוק וטחינה של העפרות עם הגלגל. לחלקיקי העפרות המעודנים יש שטח פנים ספציפי גדול יותר וניתן ליצור קשר יותר עם ריאגנטים לתגובה כמו חומצה גופרתית בתגובות כימיות עוקבות, ובכך משפרות את יעילות התגובה ואת קצב ההדחה של P2O2. בנוסף, ציוד הנפקה הוא גם מכשיר חשוב לטיפול בעפרות פוספט בדרגה נמוכה. במהלך תהליך ההנפקה, על ידי הוספת חומרי הנפקה מתאימים, תכונות השטח של מינרלים פוספטים ומינרלים של גנגו שונים, והציפה של בועות משמשת להעשרה של מינרלי הפוספט, תוך שיפור נוסף של קצב ההתאוששות של P2O2. לאחר שלבי טיפול אלה ניתן לשפר ביעילות את יעילות ההתאוששות של P₂O₅ בעפרות פוספט בדרגה נמוכה, וניתן להפחית את עלות הייצור.
ציוד לבקרת טומאה:
עפרות פוספט מכילות בדרך כלל זיהומים כמו פלואור ויוני מתכת כבדה, אשר ישפיעו לרעה על איכות החומצה הזרחנית ועל תהליך הייצור שלאחר מכן. כור ההפללה מצויד במערכת תוספת נתרן קרבונט. במהלך תהליך התגובה, נתרן קרבונט מגיב עם פלואוריד בעפרות הפוספט כדי לייצר חומרים נפרדים כמו נתרן פלואוריד, ובכך משיג את מטרת ההפלה. על ידי שליטה מדויקת בכמות התוספת של נתרן קרבונט ותנאי התגובה, ניתן להפחית ביעילות את תכולת הפלואור בחומצה זרחתית. במקביל, מכשיר ספיחת יון מתכת כבדה משתמש בחומרי ספיחה מיוחדים, כגון פחמן מופעל, שרף חילופי יונים וכו ', כדי לספוג ולהסיר יוני מתכת כבדה בחומצה זרחתית. לחומרי ספיחה אלה יש שטח פנים ספציפי גדול ואתרי ספיחה ספציפיים, ויכולים לספוג באופן סלקטיבי יוני מתכת כבדה כדי להבטיח כי איכות מוצרי חומצה זרחתית עומדת בסטנדרטים רלוונטיים.
(2) תצורת אופטימיזציה של יעילות אנרגיה
מערכת התאוששות חום:
בתהליך ייצור חומצות זרחתיות, ישוחרר כמות גדולה של חום פסולת בשלב התגובה. על מנת לשפר את יעילות האנרגיה, השימוש בחום הפסולת התגובה בקטע הריכוז הוא מדד חיסכון באנרגיה יעיל. על ידי תכנון רציונלי של מכשירי התאוששות חום, כמו מחליפי חום, חום הפסולת הנוצר על ידי התגובה מועבר לחומרים בקטע הריכוז, ובכך מפחית את הביקוש לאדים חיצוניים במהלך תהליך הריכוז. על פי הסטטיסטיקה, השימוש במערכת שחזור חום זו יכול להפחית את צריכת הקיטור על ידי 30-40%, ולהפחית מאוד את עלות האנרגיה בתהליך הייצור. יחד עם זאת, שיטת התאוששות חום פסולת זו תואמת גם את הרעיון של פיתוח בר -קיימא, הפחתת פסולת אנרגיה והשפעה סביבתית.
בקרת המרות תדר אינטליגנטי:
ציוד בעל עוצמה גבוהה כמו משאבות ומאווררים הם הציוד העיקרי הצורך בכוח בייצור חומצה זרחתית. על ידי שימוש בטכנולוגיית בקרת המרות תדרים חכמים, ניתן להתאים את תדר ההפעלה של ציוד זה בזמן אמת בהתאם לצרכי הייצור בפועל. כאשר עומס הייצור נמוך, תדר ההפעלה של הציוד מצטמצם כדי להפחית את צריכת החשמל; כאשר עומס הייצור גדל, תדירות ההפעלה של הציוד מוגברת כדי לענות על צרכי הייצור. בשיטת בקרה חכמה זו, חיסכון בחשמל שנתי יכול להגיע ל -150, 000-250, 000 kW ・ H, מה שלא רק מפחית את עלויות הייצור, אלא גם מפחית את בלאי הציוד ומרחיב את חיי השירות של הציוד.
3. טכנולוגיות מפתח לשיפור האמינות
(1) יישום חדשני של חומרים נגד קורוזיה
בטנת כורים:
בכור של ייצור חומצה זרחתית, נוכחות של מדיה מאכלת מאוד כמו חומצה גופרתית מציבה דרישות גבוהות על חומר הרירית של הכור. למרות שברירית הגומי המסורתית יש מידה מסוימת של עמידות בפני קורוזיה, היא מועדת להזדקנות ונזק במהלך שימוש לטווח הארוך, המשפיעה על חיי השירות של הכור. טכנולוגיית ציפוי קרמיקה של סיליקון קרביד מספקת פיתרון טוב יותר לרירית הכורים. לקרמיקה של סיליקון קרביד יש מאפיינים של קשיות גבוהה, עמידות בלאי טוב ויציבות כימית חזקה, ויכולים להתנגד ביעילות לשחיקה של מדיה מאכלת מאוד כמו חומצה גופרתית. חייו של רירית הכורים בטכנולוגיית ציפוי קרמיקה של סיליקון קרביד הם ארוכים פי 3 מזה של רירית הגומי המסורתית, מה שמקטין מאוד את תדירות תחזוקת הציוד והחלפה ומשפר את המשכיות ויציבות הייצור.
מערכת צנרת:
מערכת הצינור מתחייבת במשימה החשובה של הובלת חומרים בייצור חומצות זרחתיות. מכיוון שחומצה זרחתית היא חומצית ביותר, במיוחד בתנאי pH נמוכים, עמידות הקורוזיה של הצינור גבוהה במיוחד. PTFE (polytetrafluoroethylene) צינור פלדה מרופד הוא חומר צינור אידיאלי. ל- PTFE יציבות כימית מצוינת ויכולה לעמוד בתקשורת חומצית חזקה עם ערך pH של<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 ייצור חומצה זרחנית.
(2) מערכת ניטור אינטליגנטית
מנתח מקוון:
טכנולוגיית XRF (ספקטרוסקופיה פלואורסצנטית רנטגן) משמשת במנתחים מקוונים כדי לפקח על תנודות ריכוז החומצה הזרחנית בזמן אמת. טכנולוגיה זו יכולה לנתח במהירות ובמדויק את שינויים בהרכב האלמנטרי ולריכוז בחומצה זרחתית ברמת דיוק של ± 0. 2%. על ידי מעקב אחר ריכוז החומצה הזרחנית בזמן אמת, מפעילים יכולים להתאים את פרמטרי תהליך הייצור בזמן כדי להבטיח את יציבות איכות מוצרי החומצה הזרחנית. לדוגמה, כאשר נמצא כי ריכוז החומצה הזרחנית חורג מערך הקבוע, ניתן להתאים את היחס בין חומרי הגלם התגובה או את תנאי התגובה בזמן כדי להבטיח את ההתקדמות החלקה של תהליך הייצור.
פלטפורמת תחזוקה חזויה:
פלטפורמת התחזוקה החזויה משלבת חיישני רטט ואלגוריתמי AI כדי לפקח ולנתח את מצב ההפעלה של הציוד בזמן אמת. חיישן הרטט יכול לאסוף את נתוני הרטט של הציוד בזמן אמת, ולנתח ולעבד נתונים אלה באמצעות אלגוריתם ה- AI כדי לאתר תקלות בציוד פוטנציאליות מראש. לדוגמה, כאשר שינויים לא תקינים מתרחשים בפרמטרים כמו תדירות הרטט ומשרעת הציוד, פלטפורמת התחזוקה החזויה יכולה להתריע על כישלון ציוד 72 שעות מראש, ולאפשר למפעילים להיות מספיק זמן לבצע תחזוקה ותיקונים על הציוד, ולהימנע ההשפעה של תקלות בציוד פתאומי על הייצור, ושיפור אמינות הציוד והמשכיות הייצור.
