Công nghệ thu hồi Flo trong nhà máy sản xuất axit phốtphoric ppt

Công nghệ thu hồi Flo trong nhà máy sản
xuất axit phốtphoric

Tất cả các loại quặng phốtphat được xử lý trong ngành sản xuất các sản
phẩm phốtphat đều chứa flo. Hàm lượng flo thường thay đổi trong phạm
vi 1,5 - 4,4%. Các hợp chất flo này sẽ phát thải ở các giai đoạn khác
nhau của quá trình sản xuất axit phốtphoric trích ly, ví dụ trong các công
đoạn làm mát và bay hơi. Flo và các hợp chất của nó là sản phẩm phụ có
thể được bán ra thị trường, nhưng cũng là thành phần gây ô nhiễm
không khí và nước.
Đối với mỗi tấn P2O5 được sản xuất, người ta phải xử lý 0,11 tấn flo
bằng cách nào đó. Nếu axit phốtphoric được sản xuất theo quy trình
đihydrat, khí và hơi rời khỏi thiết bị bay hơi axit phốtphoric sẽ chứa 35 -
60% flo có mặt trong quặng phốtphat, tùy theo lượng tạp chất và nồng
độ của axit phốtphoric đầu vào.
Công nghệ thu hồi flo của Công ty Prayon Technologies
Công ty Prayon Technologies đã phát triển quy trình cho phép thu hồi có
hiệu quả khoảng 80 - 88% flo đi ra từ khoang cô nhanh của nhà máy sản
xuất axit phốtphoric. Flo này sẽ có dạng axit flosilixic (FSA). Trên thực
tế, dung dịch axit phốtphoric loãng trước khi cô đặc thường chứa các
axit H2SiF6 và HF. Dung dịch axit này được gia nhiệt trong điều kiện
chân không, nhờ đó làm tăng quá trình bay hơi của nước chứa HF và
SiF4. Tốc độ bay hơi flo tăng khi nhiệt độ và hàm lượng P2O5 tăng, và
sự phát thải flo này trở thành đặc biệt quan trọng từ một mức nồng độ
P2O5 nhất định - tùy theo bản chất của quặng phốtphat đầu vào và điều
kiện vận hành.
Quy trình thu hồi flo của công ty Prayon dựa trên việc rửa hơi thoát ra từ
thiết bị bay hơi trong điều kiện chân không, với dung dịch FSA tuần
hoàn được phun vào khí - điều này khiến cho nồng độ của dung dịch
tăng nhanh theo phản ứng sau:
H2O + 2HF + SiF4 -> H2SiF6 + H2O

Khi tỷ lệ SiO2 trong axit phốtphoric cao, toàn bộ F trong các khí có thể
nằm ở dạng SiF4. Trong trường hợp đó, phản ứng sẽ trở thành:
3SiF4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2
Với hệ thống FSA của Công ty Prayon, hơi rời khỏi khoang cô nhanh có
chứa hơi nước, HF, SiF4 và cả các giọt nhỏ axit phốtphoric. Nếu không
được thu giữ, các giọt nhỏ này sẽ bị mất đi, gây tổn thất axit phốtphoric.
Ngoài thiệt hại tài chính, P2O5 bị cuốn theo này còn gây ô nhiễm cho
FSA sản xuất trong tháp hấp thụ, làm giảm hiệu quả hấp thụ của tháp và
tạo ra FSA không thích hợp để sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
Theo quy trình của Prayon, axit này bị bẫy giữ trong thiết bị tách giọt
Praysep, các giọt P2O5 nhỏ được đưa trở về chu trình cô đặc, trong khi
đó hơi được đưa đến tháp hấp thụ flo.
Trong tháp hấp thụ, flo chứa trong khí sẽ được hấp thụ bởi dung dịch
FSA tuần hoàn giữa bình chứa FSA và tháp hấp thụ. Trong tháp hấp thụ
này, axit được phun qua vòi phun hình côn mở với hiệu quả cao và ít
bám cặn của Prayon. Dung dịch FSA được nạp vào thùng chứa FSA
dưới sự kiểm soát chặt chẽ.
Sau đó, các khí đã tách flo đi vào thiết bị tách giọt thứ hai của Prayon để
loại bỏ một phần các giọt FSA có thể bị mang theo nhằm tránh nhiễm
độc nước ngưng tụ.
Tháp hấp thụ của Prayon làm việc theo mẻ. Nước sạch được bổ sung ở
đầu của chu trình. Nước này tuần hoàn qua tháp hấp thụ, nồng độ FSA
của nó tăng dần và đạt đến nồng độ của dung dịch FSA. Sau khi đạt
được nồng độ tương ứng với nồng độ FSA đích, thùng chứa FSA sẽ
được tháo rỗng và nạp lại bằng nước sạch.
Mức thu hồi hấp thụ tỷ lệ thuận với hàm lượng flo trong khí đi vào tháp
hấp thụ. Ngoài ra, hàm lượng H2SiF6 trong FSA càng thấp thì hiệu suất
thu hồi sẽ càng cao: nếu làm việc với dung dịch 15% H2SiF6 thì sẽ đạt
được hiệu suất thu hồi 20%.
Khi vận hành theo mẻ, một phần của chu kỳ hấp thụ được thực hiện ở

phạm vi hàm lượng thấp hơn so với hàm lượng của sản phẩm cuối cùng,
do đó làm tăng hệ số thu hồi.
FSA thu hồi có thể được sử dụng cho một số ứng dụng như:
- trực tiếp sử dụng để tẩy trùng nước
- sản xuất các muối florua như NaF và AlF3
- sản xuất Na2SiF6, K2SiF6 và MgSiF6
- sản xuất HF
Quy trình thu hồi của Công ty Prayon đòi hỏi ít vốn đầu tư, chiếm ít
không gian và tốc độ tuần hoàn thấp. Hiệu quả cao của các thiết bị tách
Praysep đảm bảo hàm lượng P2O5 thấp trong sản phẩm FSA, giảm tỷ lệ
FSA chuyển sang thiết bị ngưng tụ và đạt hiệu suất thu hồi H2SiF6 cao.