مطالعات فنی ایجاد صنایع، مجموعه اي از تحقیقات در خصوص ماهیت مواد و محصولات، شناخت فرایندهاي مختلف تولید و تکنولوژي هاي موجود و بررسی سیستمها، تجهیزات و ماشین آلات می باشد. این بررسی ها در راستاي نیل به هدف توسعه، تولید و افزایش کیفیت محصولات تولیدي صورت می گیرد که با بهبود بافت فنی واحدهاي جدید التاسیس در داخل کشور، پاسخگویی به نیاز بازار و رقابت با سایر تولید کنندگان جهانی را امکان پذیر می سازد.
اسید فسفریک تجاري با دو روش آپاتیت شویی با اسید سولفوریک (روش تر) و یا با احتراق فسفر(روش کوره اي)تولید می شود:
روش تر (Wet processing)
در این روش اسید فسفریک از فعل و انفعالات شیمیایی کنستانتره سنگ فسفات و اسید سولفوریک حاصل می شود.
واکنش نهایی تولید اسید فسفریک را می توان تاثیر اسید سولفوریک بر خاك فسفات، Ca10F2(PO4) 6 ، دانست:
Ca 10 F2 (PO4)6 + 14H3 PO4 ---------> 10Ca (H2 PO4)2 +2HF
10Ca (H2 PO4)2 + 10H2 SO4+20H2O ---------> 20H3 PO4 + 10Ca SO4 . 2HO2
واکنش نهایی عبارت است از:
Ca10 F2 (PO4)6 + 10 H2 SO4 + 20 H2O ---------> 6 H3 PO4 + 10 Ca SO4 . 2 H2O + 2 HF
در یک سیستم با فرایند تر، براي تولید اسید فسفریک واکنش مربوطه، واکنش آپاتیت شویی (سنگ فسفات) با اسید سولفوریک است که واکنش هاي پیچیده اي به شمار می آیند. سنگ فسفات، خشک و خرد شده و به طور پیوسته به همراه اسید سولفوریک به داخل راکتور تغذیه می شود. طی واکنش، کلسیم فسفات با اسید سولفوریک به شکل سولفات کلسیم ترکیب می شود که معمولا با عنوان گچ از آن یاد می شود.
از خرد کردن سنگ فسفات در آسیاب به همراه مقداري اسید فسفریک رقیق شیرابه اي حاصل می گردد که شیرابه مذکور با اسید فسفریک 55 درصد به راکتور منتقل شده ودر اثر مجاورت با اسید سولفوریک و با کمک همزن محصول خروجی که شامل گازهاي متصاعد شده، اسید فسفریک و سولفات کلسیم است از دو بخش راکتور خارج می گردد.
گازهاي متصاعده که حاوي ترکیبات سیلیس و فلوئور می باشد پس از برج هاي جذب در مجاورت با اب اسید فلوسیلیسیک ((H2SiF 6 موجود در آن بازیابی می شود.
شیرابه خروجی از قسمت دیگر راکتور از چند مرحله فیلتر خلا دورانی افقی (Pan filter) عبور نموده واسید فسفریک از سولفات کلسیم جدا می گردد. سولفات کلسیم یا گچ به دست آمده اصطلاحا ژیپس نامیده می شود. به منظور تغلیظ اسید فسفریک از اواپراتورهاي تحت خلا استفاده می شود که غلظت از 30 درصد به 54 درصد می رسد.
اصولآ دو نوع فرایند انحلال تدریجی وجود دارد:
فرایند هایی که در آنها سولفات کلسیم دو آبه (Dihydrate process) تشکیل و جداسازي می شود.
فرآیندهایی که در آنها سولفات کلسیم نیمه آبدر (Hemihydrate process) به عنوان فرآورده میانی یا نهایی تشکیل می شود.
سه گونه فرآیند نیمه آبدار به کار برده می شود که اهمیت هر سه نوع با هم متفاوت است:
سولفات کلسیم بلافاصله به صورت نیمه آبدار رسوب کرده و توسط فیلتر کردن خارج می شود.
سولفات کلسیم در آغاز به صورت دو آبه رسوب کرده و سپس به شکل نیمه آبدار رسوب می کند.
سولفات کلسیم به صورت نیمه آبدار رسوب کرده و سپس به شکل دو آبه تبلور مجدد می نماید.
در شکل زیر فرایند تولید اسید فسفریک به روش Hemihydrate به طور شماتیک نشان داده شده است.
درفرایند فوق همچنانکه مشاهده می شود علاوه بر اسید فسفریک سولفات کلسیم نیز بدست می آید. اسید فیلتر شده با عمل تبخیر به میزان 54 درصد تغلیظ شده و تغلیظ بیشتر گاهی منجر به تولید اسید سوپر فسفریک می شود. در حال حاضر شرکت پتروشیمی رازي بر اساس روش فوق تولید می نماید.
روش حرارتی یا خشک (Thermal processing)
در این روش کنسانتره سنگ فسفات با مخلوطی از کربن (کک) و کوارتز در کوره الکتریکی قرار می گیرد و عنصر فسفر تولید می شود:
Ca20 3Ca 3(PO4)20 + 9SiO2 + 15C -------> CaF2 + 3/2 P4 + 15 CO + 9 Ca SiO3
سپس فسفر با اکسیژن موجود در هوا اکسید شده و پنتا اکسید فسفر (P2O5) تولید می شود. پنتا اکسید فسفر نیز در مرحله بعدي جذب آب شده واسید فسفریک در نهایت بدست می آید.
P4 + 5O2 -------> 2P2O5
P2O5 + 3 H2O -------> 2H3PO4
مراحل تولید اسید فسفریک به روش حرارتی
ابتدا سنگ فسفات به اندازه و ابعاد مناسب خرد شده وکاملا خشک می گردد و سپس مراحل خردشدن هاي بعدي را تا رسیدن به ابعاد 5/1 تا 3 سانتی متر طی می نماید. خرده سنگ هاي فسفات به خشک کن منتقل می شوند تا در معرض گازهاي احتراق حاصل ازکوره مستقیما در دماي 600-450 درجه سانتی گراد خشک شده و به رطوبت 5/1 درصد برسند سپس با کک و سیلیس مخلوط شده و مخلوط به کوره الکتریکی وارد می گردد.
کوره مذکور از نوع قوس الکتریکی بوده و در اثر احیا در دماي 1500- 1300 درجه سلسیوس فسفر سفید بصورت گازهاي همراه با مقادیري گرد و غبار از قسمت کوره خارج می گردد. پس از عبور از کندانسور بخار فسفر تبدیل به فسفر جامد شده که در پایین برج در قسمت دریافت جمع می گردد. فسفر جامد به همراه مقادیري لجن و آب به قسمت تصفیه ارسال شده و پس از شستشوي با بخار از روي اختلاف دانسیته از لجن جدا و در ته مخزن تصفیه قرار می گیرد.
فسفر سفید تولید شده در این مرحله با فشار به همراه هوا به قسمت فوقانی احتراق پاشیده می شود.
انتخاب فرآیند منتخب
امروزه به علت مصرف انرژي بالا در روش کوره اي بیشتر سعی بر تولید اسید فسفریک به روش تر می باشد، هر چند که براي کاربردهایی که اسید فسفریک خیلی خالص مورد نیاز است روش کوره اي مناسب تر می باشد. اسید فسفریک روش تر به طور عمده براي تولید کودهاي شیمیایی به کار می رود. در کاربردهایی که اسید خالص تري مورد نیاز است می توان اسید فرایند روش تر را تصفیه نمود و اسید روشن تر و با درجه خلوص بالاتري بدست آورد.
برخی از دستگاهها و تجهیزات مورد نیاز
منبع هاي ذخیره اسید فسفریک و اسید سولفوریک پمپ هاي ضد اسید غربالها و آسیابها بالابرها و نوارهاي نقاله راکتورهاي واحد تولید، تغلیظ و تصفیه فیلتر هاي صنعتی هیتر ها و مشعلهاي واحد تولید و واحد تغلیظ
جهت آشنایی بیشتر با طرح توجیهی تولید اسید فسفریک به این مقاله مراجعه کنید.
شرکت بهبود صنعت آمادگی خود جهت تهیه طرح توجیهی تولید اسید فسفریک را اعلام می دارد
هم اکنون سفارش طرح توجیهی تولید اسید فسفریک دهید
استفاده از کلیه مطالب این سایت برای عموم آزاد می باشد ، فقط در راستای حفظ زحمات تیم تولید محتوی ما خواهشمندیم در صورت برداشت از این محتوی لینک ما را درج نمایید. باسپاس
