Pagrindinė padalijimas techniniais maršrutais: šlapių ir šiluminių metodų proceso logika
Techninių fosforo rūgšties gamybos būdų pasirinkimas iš esmės yra aDinaminė išteklių fondų, rinkos reikalavimų ir aplinkos apribojimų pusiausvyra. Šiuo metu pagrindinės pasaulio technologijos yra suskirstytos į dvi pagrindines sistemas: šlapio proceso fosforo rūgštis (WPA) ir šiluminio proceso fosforo rūgštis (TPA). Sutelkiant dėmesį į fosfato uolienų skilimą sieros rūgštimi, drėgnas procesas gauna neapdorotą fosforo rūgštį per kieto skysčio atskyrimą, tai sudaro daugiau kaip 85% pasaulio fosforo rūgšties gamybos pajėgumų. Jo ekonominis pranašumas yra suderinamumas su vidutinio ir žemo laipsnio fosfato uolienomis (kurių reikia tik didesniam arba lygus 28% P₂O₅ kiekiui) ir didelio masto gamybos pajėgumus. Priešingai, šiluminis procesas gamina fosforo rūgštį deginant ir hidratuojant geltoną fosforą, gaunant elektroninio lygio produktus (su priemaišomis su priemaišomis<1ppm). However, its unit energy consumption is as high as 13,000-15,000 kWh/ton, 5-8 times that of the wet process, and it mainly serves high-end markets such as food additives and electronic etchants.
Techninis skirtumas tarp jų yra ypač ryškus renkantis žaliavas: šlapias procesas sunaudoja 4,5–5,5 tonos sieros rūgšties ir 4–5 tonos fosfogipsumo toną produkto. Tuo tarpu šiluminiam procesui reikia 1,2–1,5 tonų geltonojo fosforo vienai tonui fosforo rūgšties, o pats geltonojo fosforo gamyba sunaudoja 14 000–15 000 kWh elektros ir 6–8 tonos fosfato uolienų. Šis priklausomybės nuo išteklių skirtumas tiesiogiai lemia šlapio procesą, dominuojantį trąšų sektoriuje (tai sudaro daugiau nei 90%), o šiluminis procesas nustato techninę kliūtį aukštos klasės chemijos rinkoje.
Technologinė šlapio proceso fosforo rūgšties iteracija: nuo plačios gamybos iki smulkaus gryninimo
Pagrindinis hemihidrato-dihidrato proceso pranašumas yra lankstus jo pritaikymas prie kintamo fosfato uolienų kokybės, net jei apdorojant rūdas, turinčias svyruojantį P₂O₅ kiekį (svyruoja nuo 25% iki 35%) arba aukšto priemaišų lygio (pvz., Magnio ir aliuminio oksidų), jis palaiko stabilų fosforo atsigavimą. Pavyzdžiui, 500 000 tonų/metų šlapio fosforo rūgšties projekte Brazilijoje, Kinijos nacionalinėje cheminės chemijos „Wuhuan Engineering Co.“, optimizavo procesą, sureguliuodami hemihidrato kristalizacijos temperatūrą (kontroliuojama 82–88 laipsniais), o dihidratų skalbimo santykį (1: 3.5), kuri ne tik išlaikė fosforo atkūrimo greitį, o ne tik redukciją, bet ir mažesnę nei 1: 3,5), kuri ne tik išlaikė fosforo atkūrimo laipsnį), bet ir „Magatuotame“ (1: 3.5), o tai ne tik fosforo atkūrimo laipsnį), o taip pat mažesnę nei 98 m. Fosforo rūgštis iki mažesnės nei 0,8%-kritinis pagerėjimas pasroviui diammonio fosfato (DAP) gamybai, nes per didelis magnis kitaip sukeltų trąšų kepimą. Be to, po šalutinio produkto pagaminto didelio stiprumo gipso tipo gipsum, po hidratacijos po hidratacijos, gniuždomoji stiprumas yra aukštesnis nei 25 MPa.
Tirpiklio ištraukimo procese naujausi naujovės sutelkė dėmesį į tirpiklio stabilumo gerinimą ir aplinkos rizikos mažinimą. Tradiciniai TBP pagrįsti tirpikliai yra linkę į skilimą esant aukštai temperatūrai (aukštesnei nei 60 laipsnių) arba rūgščioms sąlygoms, sukuriant rūgščius šalutinius produktus, kurie korozuoja įrangą ir padidina tirpiklių nuostolius. Norėdami tai išspręsti, Sičuano universitetas pakeitė ekstrahavimo sistemą, pridedant 5–8% trictylamino (TOA) kaip stabilizatorių, kuris sudaro apsauginį kompleksą su TBP ir prailgina tirpiklio tarnavimo laiką nuo 12 mėnesių iki daugiau nei 24 mėnesių. Vykdant 300 000 tonų/metų maisto kokybės fosforo rūgšties projektą Tailande, ši modifikuota tirpiklio sistema pasiekė 99,2%fluoro pašalinimo greitį, o galutiniame produkte sumažėjo fluoro kiekis iki mažiau nei 5ppm, mažesnis nei JAV FDA riba 10 ppm maisto prieduose. Kilo procesui jo pritaikomumą skurdžių išteklių regionuose dar labiau padidina jo suderinamumas su pigių anglies dujinimo technologija. Bandomajame projekte Etiopijoje (kur vietinės fosfato uolienos p₂o₅ kiekis yra tik 16–18%), krosnies procesas naudoja anglies dujas, pagamintas iš žemo rango lignito (vietinis-30 USD/tonas), kad sumažintų fosfato uolieną 1250–1300 laipsnių, ir gamina žalios fosforo rūgštį su P₂O₅ koncentracija 28–30%. Palyginti su aukšto laipsnio fosforo rūgšties (kuri kainuoja 800 USD už toną) importą, vietinės gamybos išlaidos sumažėja iki 420 USD/tonos, reikšmingai palaikant Etiopijos vidaus trąšų pramonės plėtrą.
Technologiniai šiluminio proceso fosforo rūgšties proveržiai: nuo didelio energijos suvartojimo iki šilumos atkūrimo
Išplėstas 1 punkto kiekis (degimo šilumos atkūrimas ir įrangos korozijos prevencija)
Norėdami dar labiau sustiprinti atsparumą korozijai dviejų pakopų procese, šiuolaikinės įrangos dizaine yra specializuotos medžiagos: membranos šilumokaičiai paprastai gaminami iš Hastelloy C-276 arba silicio karbido (SIC), kuris atspindi oksidaciją ir rūgšties eroziją net esant 800–900 laipsnių dūmtakio temperatūrai. Pavyzdžiui, 100 000 tonų/metų šiluminės fosforo rūgšties gamykloje Pietų Korėjoje, tradicinius anglies plieno šilumokaičius pakeitus SiC membranos vienetais, sumažintą įrangos priežiūros dažnį nuo kartą per 6 mėnesius iki kartą per 24 mėnesius, mažinant metines priežiūros išlaidas 300 000 USD. Be to, bendras pagamintas 0,8MPa garas dažnai yra integruotas į augalo vidinės energijos sistemą, naudojamą įkaitinant degimo orą arba ištirpinti kietą geltoną fosforo fosforą sukuriant energijos kilpą, kuri kai kuriose priemonėse dar labiau sumažina išorinius garo pirkimus 30–40%.
Išplėstinis 2 dalies kiekis (didelio grynumo fosforo rūgšties technologijos)
Nors kristalizacijos technologija rodo pažadą, jo komercializavimui reikia tiksliai kontroliuoti veikimo parametrus: pavyzdžiui, fosforo rūgšties tirpalo aušinimas 0,5–1 laipsnio /valandos greičiu ir palaikant pH 1,2–1,5 pH, užtikrina, kad tokios priemaišos kaip geležis, aliuminis ir kalcis sudaro didelius, lengvai atskirtus kristalus, o fosforo rūgštis išlieka motinoje skystyje. Japonijos elektronikos medžiagos įmonės bandomasis projektas parodė, kad šis metodas gali sumažinti metalo jonų kiekį elektroninės klasės fosforo rūgštimi iki<0.05ppb, exceeding the requirements of advanced 7nm semiconductor processes. For the POCl₃ distillation process, efforts to mitigate environmental impact have led to the adoption of closed-loop chlorine recovery systems-capturing unreacted chlorine gas from the chlorination step and reusing it in yellow phosphorus chlorination, which reduces chlorine consumption by 15% and cuts chlorine-containing wastewater generation to 0.8-1.2 tons per ton of product at leading facilities.
Daugialypis žaidimas renkantis technologijas: išlaidų ryšys, aplinkos apsauga ir rinka
Norint pasirinkti techninius maršrutusIšteklių apdovanojimai, politikos suvaržymai ir rinkos reikalavimai. Regionuose, kuriuose gausu fosfato uolienų išteklių ir žemos elektros energijos kainos (tokios kaip „Yunnan“, Kinija ir Marokas), šlapio proceso fosforo rūgštis išlieka pirmasis pasirinkimas. Kaip pavyzdį atsižvelgdama į Yunnan įmonę, priėmus hemihidrato-dihidrato procesą fosforo rūgšties gamybai, kartu su fosfogipsum rūgšties gamyba ir cemento bendra gamyba, palyginti su tradiciniais procesais, sumažina kainą tonoje iki 2800 juanių, palyginti su tradiciniais procesais. Regionuose, kuriuose elektros energijos sąnaudos yra mažesnės nei 0,3 juanių/kWh (pvz., Norvegija ir Kanada), šiluminio proceso fosforo rūgštis palaiko konkurencingumą maisto priedų rinkoje dėl savo didelio grynumo pranašumo.
Aplinkos politika tapo pagrindiniu kintamaju. Kinijos „Fosfogipsum taršos prevencijos ir kontrolės taisyklės Hubei provincijoje“ reikalauja, kad iki 2025 m. Visapusiškas fosfogipsumo panaudojimo greitis pasiektų 65%, todėl įmonės priverstų pritaikyti hemihidrato-dihidrato procesą arba fosfogipsų rūgšties gamybos technologiją. ES REACH reguliavimas riboja fosforo rūgšties fluoro kiekį iki mažesnės nei 10 ppm, įtikinamai į eksportą orientuotos įmonės atnaujinti valymo procesus. Naujajame energetikos sektoriuje didėjanti ličio geležies fosfato paklausa paskatino baterijų rafinuoto fosforo rūgšties gamybos pajėgumų išplėtimą. „Liuguo Chemical“ investavo 1,194 milijardo juanių į 280 000 tonų per metus augalą, pasirinkdama „šlapio gryninimo + kristalizacijos“ procesą su produkto geležies kiekiu<5ppm, directly supplying battery manufacturers such as CATL.
Ateities tendencijos: ženklinimas, didelės vertės panaudojimas ir intelektualizavimas
Fosforo rūgšties gamyba vykstaTechnologinis restruktūrizavimas ir pramonės integracija. Kalbant apie žaliąsias technologijas, hidronio jonų metodas sintezuoja protonų šaltinius per nemetalines kompozicines medžiagas, visiškai pakeisdamas sieros rūgštį fosfato uolienų skilimui, pasiekiant „nulinio fosfogipsumo“ išmetimą, o jos anglies išmetimas yra tik 1/5 tradicinių procesų. Ši technologija pateko į bandomosios skalės etapą ir tikimasi, kad sutrikdys esamą gamybos modelį. Didelės vertės panaudojimo linkme fosfogipsumo išteklių perdirbimas plečiasi nuo statybinių medžiagų iki žemės ūkio sektoriaus. Modifikuotas sferinis fosfogipsumas, kurį sukūrė Xinyangfengas, po gydymo rūgščių bazės neutralizacijos, gali būti naudojamas kaip dirvožemio pakeitimas, siekiant pagerinti rūgštinį dirvožemį, o pritaikymo greitis yra 2–3 tonos MU, atverdamas naują kelią kietųjų atliekų šalinimui.
Intelektualių technologijų taikymas pagreitina proceso optimizavimą. Realaus laiko fosfato uolienų stebėjimo sistema, pagrįsta daiktų internete (IoT), gali dinamiškai pakoreguoti pridėtos sieros rūgšties kiekį, padidindama fosfato uolienų panaudojimą 3–5%. AI varomo ekstrahavimo proceso valdymo modelis optimizuoja ekstrahavimo etapų ir tirpiklio santykio skaičių, mokantis mašinų, padidindamas valymo efektyvumą 10–15%. Energijos valdymo srityje susietas atliekų šilumos energijos gamybos sistemų ir fosforo rūgšties gamyklų veikimas gali patenkinti 30% gamyklos elektros poreikio, todėl sumažėja priklausomybė nuo elektros tinklo.
