خط إنتاج حمض الفوسفوريك بالمعالجة الحرارية (من 30,000 إلى 100,000 طن في السنة) Phosphoric Acid Production Line (Thermal Process)
نظام متكامل لإنتاج حمض الفوسفوريك المستخدم في صناعة الأغذية
ينتج حمض الفوسفوريك بالمعالجة الحرارية باستخدام فرن كهربائي على مرحلتين. في المرحلة الأولى، يختزل صخور الفوسفات في فرن كهربائي لإنتاج الفوسفور العنصري (الفوسفور الأبيض). بعد إزالة الغبار والتبريد، يُكثف بخار الفوسفور ليتحول إلى فوسفور سائل. ثم يحرق الفوسفور السائل، ويرطب، ويزال منه الرذاذ لإنتاج حمض الفوسفوريك.
- عملية إنتاج الفوسفور الأبيض
- عملية التبريد الحمضي
- عملية التبريد المائي
يتم تكسير صخور الفوسفات والسيليكا وفحم الكوك، ثم تجفيفها وغربلتها، ثم تخلط وتغذى إلى فرن كهربائي مغلق لإنتاج الفوسفور. باستخدام الكربون كعامل مختزل، يسخن الفرن كهربائياً إلى حوالي 1500 درجة مئوية، مما ينتج غاز يحتوي على الفوسفور. بعد إزالة الغبار والتبريد، يكثف الفوسفور العنصري ليتحول إلى فوسفور أبيض سائل.
- الطاقة الإنتاجية النموذجية: 2 × 10,000 طن في السنة، 2 × 12,500 طن في السنة، 2 × 15,000 طن في
- جودة المنتج: مطابق للمواصفة القياسية GB/T 7816-2018 للفوسفور الأبيض الصناعي
- الفوسفوريت (P₂O₅=30%): 8.48 طن
- السيليكا (SiO₂=95%): 3.73 طن
- فحم الكوك (FC≥80%): 1.59 طن
- قطب الجرافيت (Ø700): 0.023 طن
- استهلاك الطاقة: من 13,000 إلى 15,000 كيلو وات ساعة
- المياه العذبة: 5 طن
- إجمالي استهلاك الطاقة: 2,280kgce/t
فرن صهر كهربائي، يشمل: جسم الفرن، ونظام تغذية شحنة الفرن، وأقطاب الجرافيت، والمزدوجات الحرارية، ونظام مخرج غاز الفرن
- مناسبة للفوسفوريت متوسط ومنخفض الجودة.
- تطبيق تقنية تكوير وتلبيد الخام الدقيق الحاصلة على براءة اختراع.
- استخدام حمأة حمض الفوسفوريك ومخلفات المعالجة الرطبة الممزوجة بصخور الفوسفات. تلبي الكريات المنتجة بتقنية تحبيب المساحيق أو التحبيب بالضغط متطلبات تغذية الأفران الكهربائية.
(حجم الكريات: من 20 إلى 50 مم؛ قوة الضغط لا تقل عن 170 نيوتن؛ معدل خفض الفوسفور لا يقل عن 95%؛ تكلفة المعالجة حوالي 80 يوان صيني لكل طن؛ انخفاض استهلاك الطاقة بحوالي 0.2 طن مكافئ كربوني لكل طن من الفوسفور الأبيض) - أقطاب كهربائية ذاتية التسخين حاصلة على براءة اختراع بدلاً من أقطاب الجرافيت، مما يحسن بشكل كبير من استقرار الفرن، ويُقلل من شدة التشغيل، ويُخفض استهلاك الطاقة بحوالي 2000 كيلو وات ساعة لكل طن من الفوسفور الأبيض.
- تقنية تقطير الفوسفور المتقدمة لاستخلاص الفوسفور الأبيض من حمأة الفوسفور، بالإضافة إلى تحميض فوسفور الحمأة لإنتاج حمض الفوسفوريك وأسمدة الفوسفات.
- تطبيق تقنية الفرن ثلاثي الأطوار بستة أقطاب كهربائية.
- زيادة في مساحة المقطع العرضي الموصل للأقطاب الكهربائية، وانخفاض في كثافة التيار، وانخفاض في استهلاك الأقطاب الكهربائية، وانخفاض في استهلاك طاقة الفرن.
- نظام تحكم آلي بالأقطاب الكهربائية يدمج التحكم الكهروهيدروليكي مع وحدات تحكم ضبابية، تُمكّن من تحقيق التوازن التلقائي لرفع الأقطاب الكهربائية.
- تحسين عملية تبريد الخبث: استبدال التبريد بالماء بالتبريد بالهواء، مع الاستفادة من حرارة الخبث لتجفيف المواد وتقطير حمأة الفوسفور، مما يُلغي الحاجة إلى تجفيف الخبث الرطب وتوليد مياه الصرف.
-
الاستخدام الشامل لخبث الفوسفور، بما في ذلك:
- مادة خام للأسمنت، والمواد الأسمنتية، والحشوات البلاستيكية، والسيراميك، والطوب غير المحروق، والخرسانة
- إنتاج سماد سيليكات الكالسيوم النشط
- تصنيع ألياف العزل الحراري غير العضوية
-
الاستخدام المتكامل للحديد والفوسفور، بما في ذلك:
- تحضير مواد الأقطاب الكهربائية
- إنتاج فوسفات ثنائي الصوديوم، وفوسفات ثلاثي الصوديوم، ومنتجات فوسفاتية أخرى
- إنتاج مسحوق الحديد والفوسفور النانوي لمواد متطورة مضادة للتآكل
يمكن تصنيف عملية المعالجة الحرارية إلى المسارين التاليين: عملية الاحتراق والترطيب أحادية الخطوة (عملية التبريد الحمضي)، وعملية الاحتراق والترطيب ثنائية الخطوة (عملية التبريد المائي).
- القدرة الإنتاجية للمصنع: من 30,000 إلى 100,000 طن في السنة
- جودة المنتج: مطابق للمعيار الوطني لسلامة الأغذية GB 1886.15-2015، المضافات الغذائية: حمض الفوسفوريك؛ مطابق للمواصفات الفنية GB/T 28602-2012 لإنتاج حمض الفوسفوريك بالعملية الحرارية.
في عملية الاحتراق والترطيب أحادية الخطوة، يصهر الفوسفور الأبيض في خزان صهر الفوسفور، ثم يضخ سائلاً عبر فوهة إلى برج الاحتراق والترطيب. يستخدم الهواء المضغوط لتفتيت الفوسفور من أجل الاحتراق التأكسدي.
لضمان الأكسدة الكاملة للفوسفور، يُضخ هواء ثانوي من أعلى البرج بكمية تتراوح بين 1.4 و2.0 ضعف الكمية النظرية المطلوبة.
يحدث احتراق الفوسفور وترطيب خامس أكسيد الفوسفور داخل نفس الجهاز. تزال الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الفوسفور برش كمية كبيرة من حمض الفوسفوريك المخفف المبرد مسبقاً على الجدار الداخلي للبرج.
يعاد تدوير معظم حمض الفوسفوريك المبرد إلى برج الاحتراق والترطيب كحمض متداول، بينما يسحب جزء أصغر منه كمنتج. يمر الغاز المنبعث عبر فاصل رذاذ كهروستاتيكي، حيث يستعاد رذاذ حمض الفوسفوريك قبل إطلاق الغاز النظيف إلى الغلاف الجوي.
- يتم احتراق الفوسفور وترطيب خامس أكسيد الفوسفور (P₂O₅) في وحدة واحدة
- تدفق عملية قصير
- تصميم بسيط نسبيًا للمعدات
- يجب تصنيع برج الاحتراق والترطيب من فولاذ مقاوم للصدأ خاص
- مساحة كبيرة لنقل الحرارة مطلوبة لمبردات الأحماض
- يجب توفير هواء ثانوي في أعلى البرج
- الفوسفور الأبيض: من 270 إلى 280 كجم
- الماء: 100 متر مكعب
- الهواء: 1850 متر مكعب
- الاستهلاك الكهربائي: 160 كيلو وات ساعة
- البخار: 280 كجم
- معدل استخلاص الفوسفور: لا يقل عن 99%
- خزان تخزين الفوسفور
- مضخة تغذية الفوسفور
- برج الاحتراق والترطيب
- مبادل حراري
- مضخة تدوير حمض الفوسفوريك المخفف
- برج الامتصاص
- فاصل رذاذ الألياف
- فاصل الغازات عن السائل
- مروحة غازات العادم
- مرشح
- خزان حمض المنتج
- مضخة حمض المنتج
في عملية الاحتراق والترطيب على مرحلتين، يصهر الفوسفور الأبيض في خزان صهر الفوسفور، ثم يغذى في صورة سائلة عبر فوهة فوسفور إلى برج الاحتراق. يُستخدم الهواء المضغوط لتفتيت الفوسفور من أجل الاحتراق التأكسدي.
لضمان الأكسدة الكاملة، يضخ هواء ثانوي من أعلى البرج بكمية تتراوح بين 1.4 و2.0 ضعف الكمية النظرية المطلوبة. تتم عملية احتراق الفوسفور وترطيب خامس أكسيد الفوسفور في وحدتين منفصلتين، وهما برج الاحتراق وبرج الترطيب.
تبلغ درجة حرارة الغاز في منطقة الاحتراق حوالي 800 درجة مئوية. يُبرّد الجدار الخارجي لغرفة الاحتراق بالماء، مما يحافظ على درجة حرارة الجدار بين 80 و125 درجة مئوية.
يدخل الغاز الخارج من غرفة الاحتراق إلى مبرد غاز من الجرافيت، حيث يضخ الماء من الأعلى لتبريده. بعد تبريد الغاز إلى حوالي 180 درجة مئوية، يدخل إلى برج الترطيب، حيث يطبق تبريد مائي ثلاثي المراحل، ويتم ترطيب خامس أكسيد الفوسفور لتكوين حمض الفوسفوريك.
ثم يمر الغاز المنبعث عبر مزيل رذاذ كهروستاتيكي، حيث يستعاد رذاذ حمض الفوسفوريك، ويصرف لاحقاً.
مميزات عملية المعالجة- يتم احتراق الفوسفور الأبيض السائل بشكل مستقل في غرفة الاحتراق، وتُزال الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق عن طريق التبريد بالماء.
- بعد التبريد، يتفاعل خامس أكسيد الفوسفور (P₂O₅) الموجود في الغاز مع الماء لتكوين حمض الفوسفوريك.
- تتكون مواد البناء بشكل أساسي من ألواح (أنابيب) الجرافيت وطوب الكربون، مما يوفر مقاومة ممتازة للتآكل.
- يتطلب مبرد الغاز مساحة صغيرة نسبيًا لنقل الحرارة.
- يتم تقليل تعقيد تصميم برج احتراق الفوسفور وبرج الترطيب.
- الفوسفور الأبيض: 273 كجم
- الماء: 80 متر مكعب
- الهواء: 1715 متر مكعب
- الاستهلاك الكهربائي: 160 كيلو وات ساعة
- البخار: 280 كجم
- معدل استخلاص الفوسفور: لا يقل عن 98%
- خزان تخزين الفوسفور
- مضخة تغذية الفوسفور
- خزان الماء المعالج
- مضخة تدوير الماء
- برج الاحتراق
- برج الترطيب
- مبادل حراري
- مضخة تدوير حمض الفوسفوريك المخفف
- برج الامتصاص
- فاصل رذاذ الألياف
- فاصل الغازات والسائل
- مروحة الغازات المنبعثة
- مرشح
- خزان حمض المنتج
- مضخة حمض المنتج
| المعالجة | الخصائص | الأساس: إنتاج طن واحد من حمض الفوسفوريك بنسبة 85 wt% H₃PO₄ | معدل استعادة الفوسفور % | |||
| M (الفوسفور الأبيض) \كجم |
V (الهواء) \ متر مكعب |
V (ماء) \ متر مكعب |
W (القدرة) \( كيلو وات ساعة) |
|||
| عملية احتراق وترطيب من خطوة واحدة |
(1) تتم عمليتا الاحتراق والترطيب في نفس المعدة؛ (2) تزال حرارة احتراق الفوسفور بتدوير حمض مبرد؛ (3) يتطلب تصنيع المعدة كمية كبيرة نسبياً من الفولاذ المقاوم للصدأ؛ (4) تتطلب مبردات الأحماض مساحة كبيرة لنقل الحرارة (بالنسبة للمحطات ذات السعة نفسها، تكون مساحة نقل الحرارة أكبر من 3 إلى 5 مرات من مساحة عملية التبريد بالماء). |
270-280 | 1850 | 100 | 160 | ≥99 |
| عملية احتراق وترطيب من خطوتين |
(1) يتم احتراق الفوسفور الأبيض السائل بشكل مستقل في غرفة الاحتراق؛ (2) تزال الحرارة المتولدة أثناء الاحتراق عن طريق التبريد بالماء؛ (3) بعد التبريد، يحول خامس أكسيد الفوسفور (P₂O₅) الموجود في الغاز إلى حمض الفوسفوريك في برج التميؤ؛ (4) تتكون مواد المعدات بشكل أساسي من صفائح (أنابيب) من الجرافيت والفولاذ الكربوني؛ (5) يتطلب مبرد الغاز مساحة صغيرة نسبياً لنقل الحرارة. |
273 | 1715 | 80 | 98 | |
في عملية الاحتراق والترطيب أحادية الخطوة، تزال الحرارة المتولدة أثناء الاحتراق بواسطة حمض متداول (مع نقل ما يقارب 20% من الحرارة بواسطة الغازات المنبعثة).
أثناء الإنتاج، يتطلب احتراق طن واحد من الفوسفور الأبيض ما يقارب من 400 إلى 500 طن من الحمض المتداول. ويعتمد استقرار هذه العملية بشكل كبير على موثوقية مضخات الحمض والمبردات ونظام الأنابيب.
في عملية الاحتراق والترطيب ثنائية المراحل، تزال الحرارة المتولدة أثناء الاحتراق بشكل رئيسي عن طريق تبخر الماء، مع نقل جزء منها بواسطة الغازات المنبعثة.
لا تتطلب هذه العملية مرافق تبريد حمضية واسعة النطاق؛ إلا أنها تفرض متطلبات صارمة على بنية المعدات ومواد البناء. مع تحسينات مواد معدات التبريد الحمضية والتقدم في تقنيات التصنيع، يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للحرارة ذي الأداء الجيد وتقنيات الطلاء بالرش لمعالجة تآكل اللهب الناتج عن الفوسفور عند درجات الحرارة العالية بفعالية.
إضافة إلى ذلك، يعد تبريد الغازات المنبعثة ذات درجات الحرارة العالية مفيد لاستعادة الحرارة المهدرة واستخدام الطاقة.
بشكل عام، يوفر طريقة حمض الفوسفوريك الحراري ثنائي المراحل آفاق تطبيقية أفضل.
شركة Delandi (Nantong) Machinery تكرس جهودها لتطوير صناعة الأسمدة، مع التركيز على تصميم العمليات، وتصنيع معدات الإنتاج، وتحسين أداء الإنتاج لمشاريع تصنيع الأسمدة. نحن نجمع فريق من المهنيين ذوي الخبرة والمعرفة التقنية العميقة والخبرة الطويلة في هذا المجال.