MAP/DAP gübre tesisinde malzeme seçimi, tek tip bir spesifikasyon uygulaması değildir. Proses, birkaç farklı kimyasal ortamdan geçer: besleme sistemlerinde konsantre ıslak işlem asidi, reaksiyon ve granülasyonda sıcak asidik amonyum fosfat bulamacı, kurutma ve soğutmada sıcak kuru ürün, gaz işlemede aşındırıcı toz ve bir bölgede iyi performans gösteren malzeme, başka bir bölgede hızla başarısız olabilir. Kritik bir noktada yanlış seçim yapmak her zaman dramatik bir ani arızaya neden olmaz; genellikle bakım yükü olarak ortaya çıkan ve daha sonra duvar incelmesi veya kaynak bozulması nihayet bir arıza noktasına ulaştığında planlanmamış bir duruşa yol açan kademeli bir bozulmaya neden olur.
Bu bölümde, proses bölgelerine göre korozyon ve erozyon zorluklarını, her bölgeye yönelik malzeme mantığını ve seçim kararlarını belirleyen sermaye maliyeti ve hizmet ömrü arasındaki pratik dengeyi ele alacağız.
Korozyon Ortamını Anlamak
MAP/DAP üretimi Birbirine yakın konumda bulunan ve farklı malzeme tepkileri gerektiren çeşitli farklı korozyon ortamları oluşturur.
Islak işlem fosforik asit, seyreltik konsantrasyonlarda zayıf aşındırıcıdır, ancak gübre üretiminde kullanılan konsantrasyonlarda (tipik olarak ağırlıkça 40–54% P2O5) önemli ölçüde daha zorlayıcı hale gelir. Ayrıca, korozyon durumunu karmaşıklaştıran safsızlıklar, florür bileşikleri, sülfat, çözünmüş demir, alüminyum ve magnezyum içerir. Fosfat kayası saldırısından kaynaklanan florür, asitte HF oluşturur; bu da silika içeren malzemelere saldırır ve metalik yüzeylerdeki korozyon yükünü artırır. Kaya çözünmesinde kullanılan sülfürik asitten gelen sülfat, yüksek sıcaklıklarda ek korozyon potansiyeli yaratır.
Ön nötrleştirici ve granülatör besleme bölgesindeki amonyum fosfat bulamacı, son ürün bileşimine göre sıcak (işlem konfigürasyonuna bağlı olarak tipik olarak 90–120°C), viskoz ve asidiktir. Isı, asitlik ve bulamaç aşınmasının (granülatördeki askıda katı maddeler ve granül parçalarından kaynaklanan) birleşimi, tesisteki işlem malzemeleriyle temas eden ekipmanlar için en zorlu ortamlardan birini oluşturmaktadır.
Kurutma makinesinde sıcak gaz akımları, döner soğutucu, Gaz arıtma ünitesi egzozundan çıkan ince ürün tozu, su buharı, amonyak ve florür bileşikleri bulunur. Gaz yolunun soğutma bölgelerinde nem, florür ve asit aerosollerinin birleşimi, gaz sıcaklığının çiğlenme noktasının altına düştüğü her yerde yoğuşma korozyonu riski oluşturur.
Kuru ürün bölgeleri, kurutucu haznesinin büyük kısmı, soğutucu, elek ve kırıcı, kimyasal olarak daha az agresiftir ancak granül kademesi ve eleme işleminden kaynaklanan aşındırıcı aşınmaya maruz kalırlar.
Fosforik Asit Depolama ve Besleme Sistemleri
Ticari sınıf konsantrasyonda (yaklaşık 40–54% P2O5) ıslak işlem fosforik asit, oda sıcaklığında depolama tankları için kauçuk kaplı karbon çelik veya yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) gerektirir. Ticari sınıf ıslak işlem fosforik asit ile doğrudan temas eden karbon çelik, oda sıcaklığında bile kabul edilemez oranlarda korozyona uğrar; kauçuk kaplama birincil korozyon bariyerini sağlarken, çelik yapısal destek görevi görür.
Daha yüksek sıcaklıklarda çalışan veya kauçuk kaplama yaklaşımının pratik olmadığı asit besleme hatlarında korozyona dayanıklı alaşımlar kullanılır. 316L paslanmaz çelik, ortam sıcaklığında seyreltik asit servisi (yaklaşık 30% P2O5'in altında) için yeterlidir, ancak daha yüksek konsantrasyonlarda ve sıcaklıklarda WPA'daki klorür ve florür safsızlıkları 316L'de çukurlaşma ve çatlak korozyonuna neden olabilir. Daha yüksek alaşım kaliteleri, 317L, Alaşım 20 (UNS N08020) veya 2205 gibi dubleks paslanmaz çelikler, orta sıcaklıklarda konsantre WPA servisinde daha iyi direnç sağlar. Sıcak konsantre asit servisi için, özel koşullara bağlı olarak egzotik alaşımlar veya metalik alt tabakalarda kauçuk kaplama daha uygun maliyetli bir çözüm olabilir.
WPA bulamaçlarını veya sıcak asidi işleyen pompalar, hem kimyasal hem de aşınma direncine sahip çark ve gövde malzemeleri gerektirir. Asit bulamaçlarında yaygın yaklaşımlar arasında, doğal kauçukla kaplı çarklara sahip kauçuk astarlı karbon çelik gövdeler veya yüksek kromlu beyaz dökme demirden yapılmış ıslak parçalara sahip santrifüj pompalar yer almaktadır.
Ön nötrleştirici ve reaksiyon bölümleri
Ön nötrleştirici, korozyon faktörlerinin en yoğun kombinasyonuna maruz kalır: yüksek sıcaklık (işlem tasarımına bağlı olarak tipik olarak 100-120°C), artık serbest asit içeren amonyum fosfat bulamacı ve hem asit hem de amonyak beslemelerinin doğrudan teması. Tank gövdesi tipik olarak kauçuk kaplı karbon çelikten yapılır ve kauçuk, sıcaklık ve kimyasal ortamla uyumluluğuna göre seçilir. Doğal kauçuk, orta sıcaklıklarda fosforik asit servisinde iyi performans gösterir; EPDM veya neopren, belirli sıcaklık ve kimyasal maruziyete bağlı olarak alternatiflerdir. Kauçuk kaplama, asidin çelik alt tabakaya nüfuz etmesini önlemek için sürekli ve gövdeye iyi yapışmış olmalıdır; kaplamadaki bir delik veya kenar ayrılması, sıcak asit servisinde hızla yayılan bir arıza noktasıdır.
Ön nötrleştiricideki karıştırıcı milleri ve pervaneleri, hem korozyona hem de yoğun bir bulamacın karıştırılmasının mekanik yüklerine dayanabilecek metalik bir yapıya sahip olmalıdır. Karıştırma bölgesindeki gerçek pH ve sıcaklık dikkate alınarak, genellikle 316L veya daha yüksek kalitede paslanmaz çelik kullanılır. Mil contaları, bulamaç kimyasıyla uyumlu olmalı ve sürekli kullanımda yüksek aşınmaya maruz kalan bir bileşen olduğu için kolay bakım için tasarlanmalıdır.
Boru reaktörlerinin iç kısımları, tesisteki en zorlu koşullara maruz kalır; asit ve amonyağın ilk temas ettiği reaksiyon bölgesi en yüksek sıcaklığa ve en yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir. Reaktör boru malzemeleri, spesifik proses sıcaklıklarına ve asit bileşimlerine bağlı olarak genellikle yüksek alaşımlı paslanmaz çelikler veya nikel alaşımlarıdır. Boru reaktörünün iç kısmı, çalışma sırasında genellikle inceleme için erişilebilir değildir; bu da sık sık değiştirme gerektirmeden güvenilir hizmet sağlayan malzeme seçimini son derece önemli kılar.
Granülatör: Besleme Ucu ve Boşaltma Ucu Arasındaki Fark
Granülatör haznesi, besleme ucundan (ıslak, sıcak, asidik bulamaç teması) boşaltma ucuna (daha kuru, daha soğuk, kimyasal olarak daha az agresif) doğru bir koşullar gradyanı sunar. Granülatör için malzeme seçimi bu gradyanı yansıtır.
Granülatörün gövdesi genellikle tamamen EPDM kauçukla kaplanmıştır; bu kauçuk hem kimyasal koruma sağlar hem de granüllerin çeliğe yapışmasını önleyen esnek bir yüzey oluşturur. Granülatör için kauçuk astar spesifikasyonu, kullanılan özel bulamaç kimyasına göre doğrulanmalıdır. Bulamaç ortamının DAP servisine göre daha asidik olduğu MAP servisinde, kauçuk sınıfı seçiminde asit direncine daha fazla dikkat edilmelidir.
Granülatördeki sıcak asit bulamacıyla doğrudan temas eden püskürtme nozulları ve sıvı dağıtım bileşenleri, genellikle 316L, Alaşım 20, 2205 dubleks veya bazı durumlarda en yüksek asit temas alanları için nikel bazlı alaşımlardan daha yüksek korozyon direncine sahip paslanmaz çelik kalitelerinden yapılır. Bu bileşenler aynı zamanda periyodik olarak değiştirilmesi gereken aşınma parçalarıdır, bu nedenle bitki tasarımı Kolay erişim ve sökme imkanı sağlamalıdır.
Yatak kademeleme hareketini sağlayan iç kaldırma plakaları kauçuk kaplıdır ve orta tambur ve boşaltma bölgelerinde kimyasal saldırıdan ziyade öncelikle aşındırıcı aşınmaya maruz kalırlar. Değiştirilme sıklıkları granül sertliğine ve verime bağlıdır.
Kurutucu ve Soğutucu
Besleme bölgesindeki (sıcak gazın ıslak granüllerle ilk temas ettiği yer) döner kurutucu tamburu, sıcak, nemli, hafif asidik gaz ve ıslak granül yüzeyinin birleşimine maruz kalır. Bu bölgede, iç yüzey, tasarım sıcaklığına ve gazdaki asit yüküne bağlı olarak kauçuk kaplı veya korozyona dayanıklı çelikten yapılmış olabilir. Kurutucu tamburunun daha ilerisinde, ürün kurudukça ve gaz sıcaklığı düştükçe, ortam daha az agresif hale gelir ve karbon çelik genellikle yeterlidir.
Soğutucu, daha soğuk hava ve kurutulmuş ürünle çalışır ve genellikle özel bir kaplama olmaksızın karbon çelikten üretilir. Soğutucunun egzoz yolundaki gaz tarafındaki yüzeylerde, gaz akışı kurutucudan gelen florür veya asit aerosolleri içeriyorsa asit yoğunlaşması görülebilir; bu alanlar, yoğunlaşma kimyasına karşı dayanıklı olacak şekilde kaplanmalı veya astarlanmalıdır.
Siklonlar, Virajlar ve Gaz İşleme
Gaz işleme sistemindeki siklon ayırıcılar, yüksek hızlı toz yüklü gazla karşılaşır ve siklon gövdesinin dış duvarında ve üst girişinde aşınmaya maruz kalır. Aşınmaya dayanıklı astarlar, genellikle yüksek kromlu dökme demir, seramik karo veya kauçuk astarlı yapı, yüksek tozlu uygulamalarda siklonun hizmet ömrünü uzatır. Spesifik seçim, gaz sıcaklığına ve partikül özelliklerine bağlıdır: kauçuk astar orta sıcaklıklara iyi dayanır ve mükemmel aşınma direnci sağlar, ancak kurutucunun hemen aşağısındaki çok yüksek sıcaklık bölgeleri için uygun değildir.
Gaz taşıma kanalları, özellikle bulamaç aerosolü veya asit kondensatının kanal duvarıyla temas edebileceği hatlarda, sıcaklığa bağlı olarak kauçuk kaplı veya FRP (elyaf takviyeli polimer) yapıda üretilir. Bu bölgelerde karbon çelik kanallar hızla korozyona uğrar ve genellikle tercih edilmez.
Gaz Arıtma ve Yıkama Sistemleri
Gaz arıtma sistemindeki ıslak yıkayıcılar, su veya seyreltik asitli sıvı ortamında amonyak, florür, asit aerosolü ve ince ürün tozunun bir kombinasyonunu işler. Yıkayıcı kabı ve iç dolgu malzemesi veya püskürtme nozulları, sıcaklığa ve yıkayıcı sıvısının bileşimine bağlı olarak tipik olarak polipropilen (PP), FRP veya kauçuk kaplı çelikten yapılır. Asitli sıvı kullanan yıkayıcılarda metalik yapı, korozyona dayanıklı alaşımlar veya kaplama gerektirir.
Ceylan Machine & Process, korozyon ve aşınma direnci için bölgeye özgü malzeme seçimiyle MAP/DAP gübre üretim tesisleri tasarlamaktadır. Tesisinizin koşullarına uygun yapı malzemeleriyle ilgili teknik sorularınız için mühendislik ekibimizle iletişime geçin.
