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Introducción de la industria química del fósforo
1. Fósforo, fertilizantes fosfatados, industria de fosfatos
El fósforo es un producto de materia prima química ampliamente utilizado y ocupa una posición importante en la economía nacional. El fósforo amarillo tiene propiedades vivas y fuertes propiedades químicas, y puede producir una variedad de productos. En la actualidad, más de la mitad del fósforo amarillo del mundo se utiliza principalmente para fabricar ácido fosfórico y fosfato, que se utilizan en la industria de fertilizantes, detergentes, industria alimentaria, industria farmacéutica, pesticidas y fosfatos. Industrias como la industria electrónica, textil, vidrio, metalurgia y cerámica también tienen una demanda creciente de fosfatos. Además, los compuestos de fósforo amarillo se pueden convertir en bombas incendiarias y bombas de humo, etc., y ocupar una determinada posición en la defensa nacional.
2. El proceso de producción de ácido fosfórico
2.1 Producción de ácido fosfórico térmico
El proceso de producción de ácido fosfórico térmico se puede simplificar de la siguiente manera: la producción de fósforo amarillo fósforo en un horno eléctrico, combustión, absorción e hidrólisis de ácido fosfórico.
2.1.1 Método de combustión completa: (método de un solo paso)
El gas del horno que contiene fósforo elemental del horno eléctrico se quema directamente, y el CO en el gas del horno también se quema junto
Este método no se usa en la industria debido a la mala utilización del calor (el anhídrido fosfórico se corroe fuertemente y no se puede usar una gran cantidad de calor de reacción).
2.1.2 Método de combustión de fósforo líquido (método de dos pasos)
Procesos industriales comunes, el primero: fósforo amarillo que quema pentóxido de fósforo para enfriar y absorber ácido fosfórico, también conocido como proceso de enfriamiento por agua; el segundo: fósforo amarillo que quema pentóxido de fósforo para enfriar el ácido fosfórico, absorber el ácido fosfórico, también conocido como proceso de enfriamiento ácido.
Thermal phosphoric acid generally contains >Ácido fosfórico al 85 por ciento con alta concentración y calidad pura. Es la principal materia prima del ácido fosfórico para las industrias alimentaria y farmacéutica. El ácido fosfórico térmico se produce con fósforo elemental. 1 tonelada de fósforo elemental (se pueden producir 1,38 toneladas de ácido fosfórico al 100 por ciento) requiere un consumo de energía de 12500-15000KWH, que es una industria de alto consumo de energía.
2.2 Producción de ácido fosfórico húmedo
Se obtiene al descomponer la roca fosfórica con ácidos inorgánicos: los comúnmente utilizados ácido nítrico, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico y ácido fluosilícico. Dado que el sulfato de calcio tiene una solubilidad pequeña y es fácil de separar del ácido fosfórico, el ácido fosfórico de proceso húmedo en realidad se refiere al ácido fosfórico obtenido al descomponer la roca de fosfato con ácido sulfúrico. Dependiendo de la temperatura de la suspensión, la concentración de ácido fosfórico, la dosis de ácido sulfúrico y otras condiciones, el hidrato de sulfato de calcio tiene tres formas:
El proceso de producción es el siguiente:
2.2.1 Proceso de material dihidratado: proceso de múltiples ranuras o de una sola ranura, sin proceso de lechada trasera y proceso de lechada trasera, enfriamiento por vacío y proceso de enfriamiento por aire. El producto generalmente contiene 28~32 por ciento P2O5, y la tasa de recuperación de fósforo total: 93 por ciento ~ 97 por ciento. Ampliamente utilizado en varios países.
2.2.2 Proceso de hemihidrato-dihidrato: el CaSO4 se forma primero en cristalización de hemihidrato y luego se hidrata y recristaliza en dihidrato. Tasa de recuperación de fósforo total: 98 por ciento ~ 98,5 por ciento.
2.2.3 Proceso de dihidrato-semihidrato: Tasa de recuperación total de fósforo: alrededor del 99 por ciento.
2.2.4 Proceso de hemihidrato: se puede obtener ácido fosfórico de alta concentración, 40 por ciento ~ 50 por ciento de P2O5, se puede producir directamente fosfato de amonio o calcio pesado, y se ha construido una gran fábrica de 1300T/dP2O5.
3. Proceso de producción de otros fosfatos
La Figura 1 y la Figura 2 muestran los diagramas de flujo de producción de tripolifosfato de sodio e hidrógeno fosfato de calcio, respectivamente.
2. Selección de equipos en la producción química de fósforo
1. Selección de bomba de lodo de ácido fosfórico
1.1 Selección de la estructura de la bomba
De acuerdo con las características del medio y las condiciones de agitación en el tanque de reacción, se debe seleccionar el material y la estructura razonable de las piezas de flujo de la bomba con resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. Bajo la condición de que el contenido sólido del medio de ácido fosfórico sea inferior al 3 por ciento, la resistencia a la corrosión del trititanio de molibdeno de ultra bajo carbono y el di-titanio de aluminio es excelente, pero bajo la condición de que el contenido sólido de la suspensión de ácido fosfórico sea 25 por ciento a 35 por ciento, la resistencia al desgaste No es alta, la vida útil se acorta. Por lo tanto, se debe prestar especial atención al medio y las condiciones de trabajo al seleccionar el material de las piezas de flujo de la bomba.
1.2 La elección de la velocidad
Cuando la velocidad de la bomba es alta, acelerará el desgaste y la corrosión de los componentes de flujo, como la voluta y el impulsor. La mayoría de las velocidades de rotación de las bombas utilizadas en plantas de ácido fosfórico en mi país y las utilizadas en plantas de fosfato de amonio en el extranjero son 1460 r/min y 970 r/min. Por lo tanto, bajo la premisa de satisfacer la cabeza y el caudal, se debe seleccionar la bomba con baja velocidad tanto como sea posible.
1.3 Selección de bomba vertical y bomba horizontal
En comparación con las bombas verticales, las bombas horizontales tienen las siguientes ventajas:
1.3.1 El precio es más bajo, normalmente 1/2 a 1/3 de la bomba vertical bajo las mismas condiciones de altura y caudal, o incluso hasta 1/4.
1.3.2 La longitud del eje en voladizo debajo del marco de soporte de la bomba vertical es limitada y, por lo general, es problemático controlar el nivel de líquido en la producción.
1.3.3 Si la bomba vertical no se puede instalar directamente en un tanque grande, se debe instalar la bomba vertical y el medio se coloca en el tanque pequeño de la bomba vertical abriendo el costado de la parte inferior del tanque grande, lo que aumentará la inversión y desperdiciará mano de obra y recursos materiales. .
1.4 Selección del tipo de impulsor de la bomba
Dado que la lechada de fosfato de amonio, la lechada y el ácido fosfórico suelen contener partículas sólidas, cuando baja la temperatura, la solubilidad disminuye y se precipita, y es fácil formar una capa de escamas duras en el impulsor de la bomba, especialmente en la voluta. Por lo tanto, en el fosfato de amonio fosfato En el dispositivo, generalmente se usa el impulsor abierto, especialmente en el tanque de reacción de la planta de ácido fosfórico y el sistema de filtración de ácido fosfórico, se debe seleccionar el impulsor abierto; la bomba de lodo de fosfato de amonio también debe usar el impulsor abierto.
2. Selección de equipos de separación de lodos de ácido fosfórico de proceso húmedo
Las impurezas sólidas que se depositan durante el almacenamiento de ácido fosfórico húmedo se denominan lodos, que pueden bloquear equipos, tuberías y herramientas de transporte y afectar la calidad del producto. Por lo tanto, la separación de lodos debe llevarse a cabo en la producción de ácido fosfórico húmedo.
Los principios de selección de equipos generalmente deben cumplirse: menor inversión, alta eficiencia, tamaño reducido, operación simple, separación de lodos relativamente completa y bajo contenido de líquido en la torta del filtro. Debido a la fuerza impulsora relativamente pequeña del equipo de filtración al vacío, cuando las partículas cristalinas finas bloquean la tela del filtro, la operación no podrá continuar, lo que no puede satisfacer las necesidades de separación de lodos de ácido fosfórico. Por lo tanto, de acuerdo a los requerimientos del proceso, el equipo selecciona un filtro presurizado. Después de la investigación y el análisis, se pueden considerar los siguientes tres tipos de filtros de presión.
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