Dans la production de DAP, le rapport molaire ammoniac\/acide phosphorique, ou rapport de neutralisation (N\/P), est la variable centrale du proc\u00e9d\u00e9. Il d\u00e9termine la nature du compos\u00e9 produit, le pH, la viscosit\u00e9 et la densit\u00e9 de la suspension, ainsi que la quantit\u00e9 de chaleur d\u00e9gag\u00e9e par la r\u00e9action. Enfin, il conditionne la stabilisation de la granulation en aval, qui oscillera entre agglom\u00e9rats humides et poussi\u00e8re s\u00e8che. Maintenir ce rapport optimal est l'op\u00e9ration de contr\u00f4le la plus cruciale et la plus complexe de l'usine. En effet, la concentration en acide phosphorique varie constamment, le d\u00e9bit d'ammoniac est soumis \u00e0 sa propre dynamique de pression et l'\u00e9quilibre de la r\u00e9action est sensible \u00e0 la temp\u00e9rature et \u00e0 d'autres facteurs, ce qui complique parfois le contr\u00f4le pr\u00e9cis du rapport.
Nous aborderons la chimie qui sous-tend le rapport de neutralisation, ce qui se produit lorsqu'il d\u00e9rive dans un sens ou dans l'autre, l'instrumentation n\u00e9cessaire pour le mesurer et le contr\u00f4ler, et les dispositifs de verrouillage n\u00e9cessaires pour prot\u00e9ger la ligne en cas de d\u00e9faillance du contr\u00f4le.<\/p>\n\n\n\n
Le rapport de neutralisation est le rapport molaire de l'ammoniac (NH3) \u00e0 l'acide phosphorique (H3PO4) introduits dans le syst\u00e8me r\u00e9actionnel sur un intervalle de mesure d\u00e9fini. Pour la production de DAP pur, le rapport st\u0153chiom\u00e9trique est de 2,0 mol de NH3 par mol de H3PO4, soit deux mol\u00e9cules d'ammoniac par groupe phosphate, produisant ainsi du phosphate diammonique pur. Production MAP<\/a>, la quantit\u00e9 st\u0153chiom\u00e9trique requise est de 1,0 mol de NH3 par mol de H3PO4. Les d\u00e9faillances du contr\u00f4le des ratios doivent \u00eatre ma\u00eetris\u00e9es avant qu'elles n'entra\u00eenent des probl\u00e8mes de qualit\u00e9 des produits, des dommages mat\u00e9riels ou des incidents de s\u00e9curit\u00e9. Le syst\u00e8me de verrouillage d'une installation DAP doit au minimum prendre en compte les conditions suivantes\u00a0: In DAP production, the molar ratio of ammonia to phosphoric acid, the neutralization ratio, or N\/P ratio, is the variable that everything else in the process is trying to follow. It determines what compound is being made. It determines the pH, viscosity, and density of the slurry. It determines how much heat the reaction releases. […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":14922,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[39],"tags":[],"class_list":["post-14888","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-map-dap-production"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14888","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=14888"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14888\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":14923,"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14888\/revisions\/14923"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/14922"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=14888"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=14888"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceylanport.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=14888"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
En pratique, dans une installation DAP conventionnelle, le pr\u00e9neutraliseur fonctionne g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 un rapport st\u0153chiom\u00e9trique inf\u00e9rieur au rapport st\u0153chiom\u00e9trique complet du DAP, g\u00e9n\u00e9ralement compris entre 1,4 et 1,8, selon la conception du proc\u00e9d\u00e9 et les propri\u00e9t\u00e9s de l'acide. L'ammoniac suppl\u00e9mentaire n\u00e9cessaire pour atteindre la composition finale du produit est ajout\u00e9 dans l'ammoniateur-granulateur. Cette approche par \u00e9tapes de l'ammoniation permet de maintenir la suspension du pr\u00e9neutraliseur \u00e0 une viscosit\u00e9 plus faible et dans un \u00e9tat physique plus facile \u00e0 g\u00e9rer que si l'ammoniation compl\u00e8te au rapport st\u0153chiom\u00e9trique du DAP \u00e9tait tent\u00e9e dans le seul pr\u00e9neutraliseur.
Le rapport de neutralisation est souvent exprim\u00e9 de mani\u00e8re \u00e9quivalente par le rapport molaire de NH3 \u00e0 P2O5 (puisque P2O5 est l'unit\u00e9 de mesure de la teneur en phosphate utilis\u00e9e dans la fertilisation), et il est parfois appel\u00e9 \u201c\u00a0rapport d'ammoniation\u00a0\u201d ou \u201c\u00a0rapport molaire N\/P\u00a0\u201d. Ces termes d\u00e9signent la m\u00eame grandeur sous-jacente, et la distinction entre rapport massique et rapport molaire est importante\u00a0: un rapport massique donn\u00e9 n'est pas identique au rapport molaire \u00e0 moins de tenir compte des masses mol\u00e9culaires.<\/p>\n\n\n\n
Que se passe-t-il lorsque le ratio d\u00e9rive vers le bas\u00a0?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Un rapport inf\u00e9rieur \u00e0 la valeur cible, soit une quantit\u00e9 insuffisante d'ammoniac par rapport \u00e0 l'acide, laisse de l'acide phosphorique non r\u00e9agi ou partiellement r\u00e9agi dans la suspension. Les cons\u00e9quences se d\u00e9veloppent progressivement\u00a0:
La suspension devient plus acide. L'\u00e9quilibre se d\u00e9place vers le phosphate monoammonique plut\u00f4t que vers le phosphate diammonique, et la fraction d'acide phosphorique libre augmente. Le pH de la suspension diminue et ses propri\u00e9t\u00e9s physiques changent\u00a0: une suspension \u00e0 faible rapport N\/P tend \u00e0 \u00eatre moins visqueuse et contient moins d'eau li\u00e9e, ce qui peut sembler initialement une am\u00e9lioration, mais indique en r\u00e9alit\u00e9 un d\u00e9s\u00e9quilibre chimique.
La granulation commence \u00e0 dysfonctionner. La suspension \u00e0 faible rapport N\/P appliqu\u00e9e au lit du granulateur cr\u00e9e un environnement de surface des granules diff\u00e9rent de celui du produit cible. Le m\u00e9canisme de croissance des granules se modifie, produisant souvent davantage de fines et une distribution granulom\u00e9trique plus large. Le taux de recyclage augmente.
La corrosion des \u00e9quipements en contact avec l'eau s'acc\u00e9l\u00e8re. Une plus grande quantit\u00e9 d'acide libre au contact de l'\u00e9quipement entra\u00eene une corrosion plus rapide des mat\u00e9riaux pr\u00e9sents dans la zone de contact. Si ce faible rapport acide\/acide persiste, cela peut provoquer une d\u00e9gradation acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e des \u00e9quipements con\u00e7us pour des conditions de fonctionnement nominales.
Les pertes d'ammoniac au niveau du granulateur peuvent augmenter. \u00c0 des rapports N\/P plus faibles, la suspension pr\u00e9sente une capacit\u00e9 d'absorption d'ammoniac plus \u00e9lev\u00e9e lorsqu'elle atteint le granulateur. Si le d\u00e9bit d'ajout d'ammoniac dans le granulateur est fixe au lieu d'\u00eatre ajust\u00e9 \u00e0 la composition r\u00e9elle de la suspension, la demande d'absorption suppl\u00e9mentaire peut entra\u00eener une consommation d'ammoniac sup\u00e9rieure aux pr\u00e9visions, augmentant ainsi la concentration d'ammoniac dans les gaz d'\u00e9chappement.
Que se passe-t-il lorsque le ratio augmente ?<\/strong>
Un rapport sup\u00e9rieur \u00e0 la valeur cible, soit une quantit\u00e9 excessive d'ammoniac par rapport \u00e0 l'acide, engendre un autre ensemble de probl\u00e8mes\u00a0:
De l'ammoniac libre appara\u00eet dans le syst\u00e8me. \u00c0 des rapports N\/P sup\u00e9rieurs \u00e0 la valeur st\u0153chiom\u00e9trique requise pour DAP<\/a> (2,0 mol\/mol), l'ammoniac non r\u00e9agi est pr\u00e9sent dans le syst\u00e8me sous forme de NH\u2083 dissous dans la suspension et sous forme de NH\u2083 en phase gazeuse au-dessus de la suspension. Cet ammoniac libre repr\u00e9sente une perte directe de produit et augmente \u00e9galement la charge en ammoniac du syst\u00e8me d'\u00e9puration des gaz d'\u00e9chappement.
La viscosit\u00e9 de la suspension peut augmenter. Au-del\u00e0 de la st\u0153chiom\u00e9trie du DAP, le produit tend vers la sursaturation en phosphate diammonique, et la suspension peut s'\u00e9paissir et devenir plus difficile \u00e0 pomper et \u00e0 r\u00e9partir uniform\u00e9ment dans le granulateur. En cas de surammoniation importante, une cristallisation pr\u00e9matur\u00e9e peut se produire dans le pr\u00e9neutralisateur ou le r\u00e9acteur tubulaire, entra\u00eenant des obstructions.
La qualit\u00e9 du produit peut varier. La teneur en azote du produit sera sup\u00e9rieure \u00e0 la sp\u00e9cification DAP en cas de surammoniation compl\u00e8te, bien qu'en pratique, le tampon de la boucle de granulation tende \u00e0 absorber les variations de ratio \u00e0 court terme avant qu'elles ne se propagent pleinement dans l'analyse du produit.
Les \u00e9missions du granulateur et des \u00e9purateurs augmentent fortement. L'exc\u00e8s d'ammoniac non absorb\u00e9 par l'acide est la principale cause des \u00e9missions d'ammoniac provenant de la section de granulation et du s\u00e9choir. Un \u00e9pisode de surammoniation non d\u00e9tect\u00e9 rapidement peut entra\u00eener un pic d'\u00e9missions susceptible de soulever des probl\u00e8mes de conformit\u00e9 sur les march\u00e9s soumis \u00e0 des exigences de surveillance.
<\/p>\n\n\n\nInstrumentation de contr\u00f4le<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
La principale mesure indiquant le taux de neutralisation en temps r\u00e9el est le pH de la suspension dans le pr\u00e9neutraliseur ou la ligne de transfert. Le pH d'une suspension de phosphate d'ammonium d\u00e9pend fortement du rapport molaire N\/P \u00e0 la temp\u00e9rature et \u00e0 la concentration de fonctionnement. Bien que cette relation ne soit pas parfaitement lin\u00e9aire et soit affect\u00e9e par les impuret\u00e9s, la temp\u00e9rature et la qualit\u00e9 de l'acide, la mesure du pH fournit une indication continue et en temps r\u00e9el de la conformit\u00e9 du rapport (N\/P) \u00e0 la valeur cible, \u00e0 un niveau trop bas ou trop \u00e9lev\u00e9.
La mesure du pH doit \u00eatre effectu\u00e9e avec un capteur capable de r\u00e9sister aux conditions physico-chimiques agressives de la suspension\u00a0: haute temp\u00e9rature, particules abrasives en suspension et agents corrosifs. Les \u00e9lectrodes de pH immerg\u00e9es ou r\u00e9tractables, con\u00e7ues pour les suspensions et dot\u00e9es d'un syst\u00e8me de r\u00e9traction automatique pour la maintenance sans interruption de production, constituent la norme. Le signal de pH pilote le d\u00e9bit d'ammoniac\u00a0: si le pH descend en dessous de la plage cible, on ajoute de l'ammoniac\u00a0; s'il d\u00e9passe cette plage, on r\u00e9duit le d\u00e9bit d'ammoniac.
La seconde couche d'instrumentation est le contr\u00f4le du rapport de d\u00e9bit\u00a0: des d\u00e9bitm\u00e8tres plac\u00e9s sur les alimentations en acide et en ammoniac permettent de maintenir le rapport N\/P \u00e0 l'entr\u00e9e, ind\u00e9pendamment de la valeur du pH. Cette r\u00e9gulation anticipative assure le maintien du rapport d\u00e8s le point de mesure\u00a0; la r\u00e9gulation par r\u00e9troaction du pH corrige tout \u00e9cart par rapport au rapport attendu au niveau des produits de la r\u00e9action. Ces deux couches sont indispensables\u00a0; se fier uniquement au rapport de d\u00e9bit ne tient pas compte des variations de concentration en acide, et se fier uniquement au pH peut engendrer une instabilit\u00e9 de la r\u00e9gulation en cas de mesures bruit\u00e9es ou de variations rapides du d\u00e9bit d'alimentation.
Le contr\u00f4le de la concentration en acide est une mesure compl\u00e9mentaire permettant de corriger le calcul du rapport de d\u00e9bit en fonction des variations de la teneur en P\u2082O\u2085. En cas de variation de la concentration en acide, fr\u00e9quente lors des changements de cuve ou de lots d'alimentation, le rapport de d\u00e9bit volumique, initialement correct pour la concentration pr\u00e9c\u00e9dente, peut n\u00e9cessiter un ajustement afin de maintenir le m\u00eame rapport molaire. La mesure en ligne de la densit\u00e9 de l'alimentation en acide, ou un \u00e9chantillonnage p\u00e9riodique suivi d'un titrage en laboratoire, fournit les donn\u00e9es n\u00e9cessaires \u00e0 cette correction.<\/p>\n\n\n\nInterverrouillages et logique de protection<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Alarme et action corrective en cas de rapport N\/P faible\u00a0: une valeur de pH inf\u00e9rieure au seuil d\u2019alarme inf\u00e9rieur doit d\u00e9clencher une augmentation du d\u00e9bit d\u2019ammoniac et alerter l\u2019op\u00e9rateur. Si le pH continue de chuter en dessous d\u2019un seuil de d\u00e9clenchement inf\u00e9rieur d\u00e9fini, le syst\u00e8me de contr\u00f4le doit initier une r\u00e9ponse programm\u00e9e, g\u00e9n\u00e9ralement une r\u00e9duction du d\u00e9bit d\u2019acide pour ramener le rapport dans la plage cible, ou l\u2019arr\u00eat de l\u2019alimentation en acide tandis que l\u2019alimentation en ammoniac se poursuit, selon les sp\u00e9cificit\u00e9s. conception v\u00e9g\u00e9tale<\/a>.
Alarme de rapport N\/P \u00e9lev\u00e9\u00a0: un pH sup\u00e9rieur au seuil d\u2019alarme doit entra\u00eener une r\u00e9duction du d\u00e9bit d\u2019ammoniac. Si ce rapport \u00e9lev\u00e9 persiste ou s\u2019aggrave, l\u2019ajout d\u2019ammoniac est g\u00e9n\u00e9ralement interrompu jusqu\u2019\u00e0 ce que le pH revienne \u00e0 la plage acceptable.
Interruption d'alimentation\u00a0: en cas d'interruption de l'alimentation en acide ou en ammoniac, la r\u00e9action appropri\u00e9e d\u00e9pend de l'\u00e9l\u00e9ment interrompu. Une interruption d'acide, associ\u00e9e \u00e0 un maintien de l'alimentation en ammoniac, entra\u00eene un exc\u00e8s d'ammoniac dans le syst\u00e8me et doit d\u00e9clencher un arr\u00eat contr\u00f4l\u00e9 de l'alimentation en ammoniac. Une interruption d'ammoniac, associ\u00e9e \u00e0 un maintien de l'alimentation en acide, provoque une acidification progressive du pr\u00e9neutraliseur, n\u00e9cessitant \u00e9galement un arr\u00eat contr\u00f4l\u00e9 de l'alimentation en acide. Le syst\u00e8me de verrouillage doit traiter chaque combinaison de conditions d'alimentation s\u00e9par\u00e9ment.
Temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9e du pr\u00e9neutraliseur\u00a0: la r\u00e9action exothermique g\u00e9n\u00e8re de la chaleur qui, en cas de sur-ammoniation ou d\u2019arr\u00eat de la circulation de la suspension, peut entra\u00eener une \u00e9l\u00e9vation de la temp\u00e9rature du pr\u00e9neutraliseur au-del\u00e0 de la limite nominale. Des dispositifs de s\u00e9curit\u00e9 haute temp\u00e9rature doivent \u00eatre raccord\u00e9s \u00e0 la r\u00e9gulation de l\u2019alimentation en ammoniac.
La conception de cette logique d'interverrouillage doit faire partie d'une \u00e9tude HAZOP formelle r\u00e9alis\u00e9e avant la mise en service de l'installation, les conditions d'interverrouillage, les points de consigne et les actions de r\u00e9ponse \u00e9tant document\u00e9s et examin\u00e9s p\u00e9riodiquement dans le cadre du syst\u00e8me de gestion de la s\u00e9curit\u00e9 de l'installation.
Ceylan Machine & Process con\u00e7oit des installations de production d'engrais DAP et MAP avec contr\u00f4le int\u00e9gr\u00e9 des proportions, surveillance instrument\u00e9e du pH et syst\u00e8me de verrouillage complet pour une ammoniation s\u00fbre et stable. Pour toute question technique relative \u00e0 la conception du contr\u00f4le des proc\u00e9d\u00e9s de votre installation MAP\/DAP, veuillez contacter notre \u00e9quipe d'ing\u00e9nieurs.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"