پروسه تولید اسید فسفریک چیست؟ پرشین یوتاب در همراهی با شما پروسه تولید اسید فسفریک را گردآوری کرده است.
در پروسه تولید اسید فسفریک فرایندهای زیر انجام میشود.
در فرایند خشک اسید فسفریک خالص تهیه میشود، اما هزینه تولید آن بسیار بالاتر از درجه کود است.
ظرفیت استفاده از صنایع در فرایند خشک از سال ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۱ به دلیل ممنوعیت فسفاتهای شوینده (پلی فسفات سدیم) که با اسید درجه فنی تولید میشوند، به ۵۰ درصد کاهشیافته، اما هنوز هم محبوبترین فرایند برای تولید اسید فسفریک است.
زیرا عملکرد این روش ساده و بارها ثابت کرده که با انواع مختلف سنگهای فسفات سازگار است. از اسید فسفریک درجه فنی استفادههای جدیدی مانند، تصفیه سطح فلز، استفاده در حشرهکشها، روغن روانکننده و افزودنیهای پلیمری انجام شده است.
اسید فسفریک تولید شده در این روش بسیار غلیظ است، بنابراین، در بسیاری از موارد میتوان مرحله غلظت را حذف کرد که به معنای هزینه سرمایه کمتر و استفاده کمتر از بخار و آب فرایند است.
در بسیاری از موارد، اسیدسولفوریک و قدرت کمتری موردنیاز است و آلومینیوم و لجن کمتری در اسید محصول یافت میشود. از معایب آن بالاتر رفتن دمای واکنش است که باعث تحریک خوردگی و عملکرد کم P 2 O 5 و افزایش کف میشود. فرایند تبلور مجدد همی هیدرات، معایب عملکرد کم P 2 O 5 را از بین میبرد و گچ با خلوص بالا تولید میکند.
استخراج اسید فسفریک در فرایند مرطوب، مقرونبهصرفهتر از تولید اسید فسفریک توسط فرایند کوره خواهد بود. در کشورهایی که هزینههای برق بالاتر است (بهعنوانمثال ژاپن و کشورهای اروپایی)، کارخانههایی از سال ۱۹۷۸ احداث شدهاند تا استخراج اسید فسفریک برای کود را انجام دهند. به نظر میرسد استفاده از فرایند کوره الکتریکی به تولید اسید فسفریک برای استفاده در صنایع غذایی و دارویی محدود شود. ظرفیت تولید فرایند مرطوب علاوه بر ظرفیتی که در حال حاضر بیش از ظرفیت فرایند کوره است، افزایش خواهد یافت.
در این فرایندها، اسید فسفریک را میتوان با هضم سنگ فسفات در اسیدهای معدنی مانند نیتریک، کلریدریک، فسفریک یا سولفوریک به دست آورد. استفاده از اسیدسولفوریک روش مرسوم است و معمولاً بهعنوان “فرایند مرطوب” نامیده میشود. در این فرایند، سولفات کلسیم بهعنوان یک محصول جانبی رسوب میکند. بسته به دما و همچنین محتوای P 2 O 5 و SO 4 محلول، دی هیدرات سولفات کلسیم (DH)، همی هیدرات (HH) یا انیدریت (AH) تشکیل میشود.
بهطورکلی در دو دهه اخیر نگرانی اصلی در فرایند مرطوب تولید اسید فسفریک، هزینه انرژی بوده است. اگرچه مصرف انرژی بهازای هر کیلوگرم P 2 O 5 تولید شده خیلی زیاد نیست، اما به دلیل نرخ تولید زیاد، هزینه کل انرژی بالا است. بالاترین بخش مصرف انرژی در فرایند سنگزنی است؛ بنابراین، فرایندهایی که میتوانند تغذیه سنگ درشتتر را انجام دهند (بهعنوانمثال، فرایندهای همی هیدرات و دی هیدرات) اهمیت پیدا کردهاند. راندمان آسیاب را میتوان با استفاده از آسیاب مرطوب (با صرفهجویی ۳۰-۴۰ درصدی در توان) افزایش داد. راه دیگر برای صرفهجویی در انرژی، ادغام واحدهای تولید بخار با کارخانههای اسیدسولفوریک است.
هدف اساسی هر فرایند اسیدی شدن، بهدستآوردن بالاترین غلظت ممکن اسید فسفریک با حداکثر بازده است. علاوه بر این، این کار باید از نظر اقتصادی و محیطزیست سالم انجام شود. در این راستا، چندین تکنیک توسط محققان مختلف بهعنوان جایگزینهای بالقوه برای فرایند مرطوب مرسوم (با استفاده از اسیدسولفوریک) مورد بررسی قرار گرفته است.
در این فرایند، سنگ فسفات با اسیدسولفوریک قوی اسیدی میشود. محصولات واکنش گرم میشوند تا مادهای شبیه کلینکر به دست آید که میتواند برای تولید اسید فسفریک بسیار غلیظ شسته شود. بااینحال، مشکلات در استخراج کلینکر (به دلیل تخلخل کم) و حرارت دادن مواد جامد باید برطرف شود تا این فرایند بتواند کاندیدای تجاریسازی شود.
در تلاش برای جلوگیری از حرارت دادن مخلوط اسیدی شده، از اسیدسولفوریک دوددار (اولئوم) برای اسیدی شدن استفاده میکنند که منجر به دمای نسبتاً بالا 232 درجه سانتیگراد می شود. شیمی کلی این فرآیند اساساً مشابه فرآیند کلینکر است. این فرآیند در مقیاس بزرگتر آزمایش نشده است. علاوه بر این، بازیابی SO 3 باید تعیین شود. مهمتر از همه، حساسیت این فرآیند به عیار سنگ فسفات و استوکیومتری اسیدی از معایب اصلی به نظر می رسد. این دو پارامتر قبل از هر گونه بررسی تجاری این فرآیند باید بیشتر مورد مطالعه قرار گیرند.
این یک فرایند همی هیدرات است که توسط آن اسید فسفریک با غلظت بیش از ۴۰ درصد P 2 O 5 را میتوان در زمان کوتاه (کمتر از یک ساعت) به دست آورد. در این فرایند از یکلایه فوم روی دوغاب در رآکتور استفاده میشود. این لایه کلید تشکیل آگلومراهای بزرگ و قابل شستشو از همی هیدرات است. سنگ فسفات، مخلوط با اسید بازیافت ضعیفتر، در زیرلایه فوم قرار میگیرد و از یک عامل ضد کف برای کنترل ضخامت فوم استفاده میشود. بهترین نتایج فیلتراسیون با تغذیه اسیدسولفوریک در بالای لایه به دست میآید. هم زدن ملایم یک عامل کلیدی در عملکرد این فرایند است. پارامتر مهم دیگر نرخ تغذیه است. نرخ تغذیه بالاتر باعث جوش شدید میشود که منجر به انتقال ذرات فسفات به لایه کف میشود (غلظت سولفات بالا) جایی که سولفات کلسیم سنگ را میپوشاند و منجر به کاهش تبدیل سنگ میشود.
پروسه تولید اسید فسفریک از دو فرایند اصلی مرطوب و خشک و فرایندهای جانبی و آزمایشی دیگر مانند فرایندهای اسیدی شدن غیرمتعارف، فرایند کلینکر دیویسون، فرایند بخار اسیدسولفوریک و فرایند فوم تشکیل شده است.