湿式法りん酸製造

リン酸(H3PO4)は、硫酸(H2SO4)に次いで、2番目に多く製造される無機酸で、主にリン酸塩農業肥料の製造において工業的に使用される重要な酸です。
リン酸は、無毒性で弱酸性であるため、食品香味料、ソフトドリンク、医薬品、歯科用製品、化粧品、スキンケア製品を含む他の用途にも使用されます。

リン酸は、天然に存在するリン酸塩岩石を採掘し、それを湿式プロセスまたは熱プロセスを介して処理することによって生成されます。
湿式法から得られるリン酸が製造プロセスにおいて適切な品質であるので、湿式法は最も一般的な方法です。
リン酸の濃度は、通常、%H3PO4ではなく、無水リン酸(%P2O5)のパーセントとして表されます。
リン酸は、市販または商業グレードの酸(40～54%のP2O5)、および高グレードの酸(75～85%のP2O5)として入手可能です。

用途
湿式プロセスは、反応、濾過および濃縮の3つの主な工程からなります。
リン酸塩岩石を最初に粉砕し、硫酸との酸性化反応のために反応容器に供給します。
反応では、リン酸塩岩石中のリン酸三カルシウムがリン酸に変換され、石膏としても知られる不溶性塩硫酸カルシウム(CaSO4)に変換されます。
硫酸の濃度を注意深く監視し、93～98%に維持します。石膏の酸性化反応速度および結晶化に影響を及ぼすため、濃度を規定レベルに保つことは、とても重要です。
さらに、硫酸濃度の制御は、蒸発器でのエネルギー必要量を減少させる最も強い可能性のある酸の生成を確実にします。

次の段階は濾過です。
反応器からの濃厚スラリーは、約30%の固形粒子、主に石膏および未反応リン酸塩岩石を含有します。
固体を分離し、濾過によってリン酸から洗浄し、その結果、32%P2O5(約50%H3PO4)のリン酸が得られます。

最後に、蒸発によって酸濃度を増加させて、54の市販グレードの酸を得ます。
 

計装・設置
湿式法りん酸製造プロセス

湿式プロセス中の酸の濃度は、プロセス屈折率計PR-43-GPを用いてインラインで測定することができます。
屈折計は、硫酸およびリン酸濃度のリアルタイム測定を提供するためにプロセスラインに直接設置され、サンプリングおよび実験室滴定試験の必要性を排除します。

反応器工程において、屈折計は、硫酸供給物の濃度および品質をモニターするために使用されます。正しい硫酸濃度(9398%)を使用することによって、
高強度のリン酸のみが生成され、蒸発器でのエネルギー消費がより少ないことを確実に管理できます。
さらに、硫酸濃度の制御は、石膏結晶化を制御するだけでなく、反応容器内の熱負荷を調節するために必要です。
良好な結晶形状およびサイズ分布は、濾過工程の効率を最適化し、プロセスの全体的な生産性によい効果を与えます。

蒸発工程での別の屈折計は、最終的なリン酸濃度をモニターすることによって運転コストを低減するのに役立ちます。
屈折率計のイーサネットおよびmA出力信号をエバポレータの自動制御に使用することができ、最適なエネルギー消費を維持しながら、指定された濃度が常に得られるようになります。
屈折率計の出力は、オペレータによって好ましい濃度単位、例えば、硫酸、リン酸、無水リン酸のパーセント、または単に屈折率値を示すように構成することができます。

ヴァイサラの屈折計は、独自のデジタルセンシング技術により、気泡や浮遊物質の影響を受けず、液相に選択的な測定が可能です。
必要に応じて、例えば、反応と濾過、または濾過と濃縮との中間点において、プロセスの他の点においても、酸濃度を計測できる理想的な計測器となります。
 

＜このアプリケーションに最適なヴァイサラの製品＞

プロセス屈折率計PR-43-GPは、パイプおよび管設備用の一般的な工業用屈折率計です。
PR-43-GPは、2、3、4インチフランジおよび3インチSandvik Lカップリングプロセス接続と、1インチ以上のパイプサイズ用のさまざまなフローセルを取り付けることができます。

ユーザーインターフェース
選択可能なマルチチャネルMI、コンパクトCI、またはウェブベースのWIユーザーインターフェースオプションにより、屈折計の測定および診断データにアクセスして使用する最も好ましい方法を選択することができます。

測定範囲          
屈折率(nD)1.3200～1.5300、0～100重量%に相当します。

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