39000 噸年P(guān)2O5濕法磷酸廠工藝設(shè)計書

1 39000 噸 /年 1 緒論 計任務(wù)的依據(jù)及產(chǎn)品概況 本設(shè)計是依據(jù)淮海工學院化工系下達的專業(yè)設(shè)計任務(wù)書，即年產(chǎn) 39000t 法磷酸生產(chǎn)工藝設(shè)計，即開展了濕法磷酸車間裝置的設(shè)計。 純凈的濕法磷酸是無色的，蛋由于一般都含有一些雜質(zhì)，因而濕法磷酸一般呈灰色，視雜質(zhì)含量的多少其灰色或深或淺。濕法磷酸主要用于生產(chǎn)重過磷酸鈣和磷酸銨類肥料，還可以用來生產(chǎn)各種工業(yè)磷酸鹽及磷酸飼料。 廠地理位置概括 本設(shè)計中廠區(qū)在海州區(qū)內(nèi)，地理位置優(yōu)越，靠近連云港新浦市區(qū)，臨近連 云港港口，廠區(qū)內(nèi)可設(shè)置鐵路專用線與東隴海國鐵接軌，有優(yōu)越的運輸條件。 象條件 連云港的海州區(qū)屬暖溫帶向亞熱帶過度海洋性氣候地帶，年平均氣溫為14，最冷月份為一月，最熱月份為 7 月，年降雨量為 1000右，無霜期為 220 天左右。四季分明，氣候宜人。 根據(jù)連云港新浦氣象臺的觀測記錄其具體的氣象特征如下： 氣溫： 年平均氣溫 最高氣溫 40（ 8 月） 最低氣溫 2 月） 氣壓： 年最高氣壓 高月平均起壓 低月平均起壓 對濕度： 最高月相對平均濕度 82% 最低月相對平均濕度 64% 降雨量： 年平均降雨量 大降雨量 發(fā)量： 一般為降雨量的 凍結(jié)深度： 湖塘凍結(jié)深度為 20土壤凍結(jié)深度為 30風向： 常年主導的風向為東南風，風頻為 12% 2 311月 月以北，東風為主 風速： 最大風速 s(5 月 ) 常風速 56m/s 通運輸 鐵路：有鐵路專用線通往連云港，可根據(jù)當?shù)貙嶋H情況配置裝卸線，并在廠區(qū)旁邊設(shè)有一個分支，便于把空的裝料箱運走，把生產(chǎn)成品運出。 公路：常去鄰近公路路面寬敞，可容納兩輛裝運卡車并排而行，路面結(jié)構(gòu)為水泥路，交通便利。 水路：廠區(qū)不僅臨近薔薇河、鹽河，而且濱臨黃海，水路的運輸能力很好，在各個季節(jié)，行道寬度。水深變化情況不大，通過水路運輸，在碼頭卸載，再通過公路運輸?shù)竭_廠區(qū)。 源、能源 水源充足，廠區(qū)濱臨黃海，臨近薔薇河、鹽河，在廠區(qū)附近有供電站，能源供應(yīng)方便。 水： 水質(zhì)： 濁度 20 水壓： 量： 常態(tài) h 最大 139t/h;54t/h 用電設(shè)備臺數(shù)： 149 臺 蒸汽：壓力： 壓） 壓） 氣量： 8t/h 址的選擇依據(jù) 廠址的選擇是工業(yè)基本建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)。廠址選擇工作的好壞對工廠的建設(shè)進度、投資數(shù)量、經(jīng)濟效益以及環(huán)境百合等方面會帶來重大的影響。 理位置、地形地貌 錦屏磷礦位于海州區(qū) ，其 地形以平原為主，境內(nèi)地勢低平，平原高山齊觀，河湖 丘陵、灘涂俱備，平均海拔為 5m。錦屏山馬耳峰海拔為 為全區(qū)最高 。平原占總面積 80 。 地區(qū)南側(cè)有錦屏山、白虎山，東部有較著名的孔望山、石棚山等 。 境內(nèi)河流縱交錯 ， 水陸交通便利 ， 連云港白塔埠機場距海州 25飛往上海、廣州、廈門、北京、沈陽等地的航班。南面是與灌云縣交界的泊陽河，向東直通黃海。城西有全市最大的薔薇河 。 水文、地質(zhì)條件 潛表地下水初見水位一般，適宜建造廠房，地質(zhì)堅硬，對混凝土基礎(chǔ)無腐蝕性。無洪水，泥石流，滑坡等危害，地震基本烈度符合化學工廠選址的原則。 原 材料的供應(yīng)與產(chǎn)品貯存、運輸條件 原材料： (1)磷礦 中國磷礦資源比較豐富。全國 26 個省 (區(qū) )有磷礦產(chǎn)出。探明儲量的礦區(qū)有 3 412處 ， 總保有儲量礦石 152億噸 ， 居世界第 2位。從分布看，以湖北、云南為多，分別占 22%和 21%； 貴州、湖南次之。以上 4 省合計占全國儲量的 71%。 我國重要磷礦床有云南昆陽磷礦、貴州開陽磷礦、湖北王集磷礦、湖南瀏陽磷礦、四川金河磷礦、江蘇錦屏磷礦 、大浦磷礦 等。磷礦礦床類型以沉積磷塊巖型為主，儲量約占 80%； 多為 磷灰石礦床、沉積變質(zhì)型磷礦床次之；鳥糞型磷礦探明儲量極少。我國磷礦的成礦時代主 要為震旦紀和早寒武世，前震旦紀、古生代也有磷礦產(chǎn)出。 “ 海州式 ” 磷礦。分布于海州至大浦一帶，主要工業(yè)礦體集中在錦屏、陶灣、新浦、大浦、顧莊等地，王寨、小李莊、穆跳、新浦南部也有礦點。 海州式磷礦礦體形態(tài)呈層狀、似層狀、透鏡狀，產(chǎn)于大理巖、云母片巖中，與圍巖呈過渡關(guān)系，規(guī)模大者斷續(xù)長 2000一般長 200 800m。 礦體延深 550 平均厚度 23m。礦石品位較高，含 最高達 (2)硫酸 本設(shè)計采用濃度為 92%火車送來，卸車后貯存 在硫酸大罐中，經(jīng)泵送至本裝置硫酸計量槽內(nèi)。 (3)成品包裝袋 采用規(guī)格為 50編織袋，外購。 (4)原料需要量 名稱及規(guī)格 單位 每小時量 磷精礦 ( t 酸 (92% t 裝袋 (50 ) t 2 裝置的運輸量： 運入：磷礦 y 硫酸 y 包裝袋 13500t/y 運出 : 磷酸（ 39000t/y 磷石膏 y 原材料的供應(yīng)與產(chǎn)品貯存、運輸條件 廠區(qū) 布置如圖（附后） 2 “ 三廢 ” 治理 (1)廢氣 磷礦中含有 在磷礦萃取反應(yīng)時，氟的分布因磷礦種類及所用的工藝不同而有所不同，以二水法為例，呈氣態(tài)逸出的氟約占磷礦含氟量的 212%，留在磷酸中的約為 20 75%，石膏中約占磷酸含氟量的 15 25%，排出的氟的形態(tài)，主要以四氟化硅 (在，排出的氣量同反應(yīng)熱的排出方式有關(guān)。 4 萃取反應(yīng)排出的含氟尾氣，在吸收器內(nèi)用水將四氟化硅 (收生成氟硅酸溶液，然后送污水處理站處理，經(jīng)洗滌后的尾氣由排氣筒放空。 (2)廢水 磷酸生產(chǎn) 中當濾盤翻轉(zhuǎn)傾倒石膏后，殘存在濾盤濾布上的磷石膏需用水沖洗，以使濾布再生。沖洗后產(chǎn)生含有少量磷石膏的含 的污水，將污水封閉循環(huán)使用，即將沖洗濾盤后的污水通過稀漿槽經(jīng)旋流器將少量顆粒較大的磷石膏先行分離進入稠漿槽，含有細小磷石膏顆粒的漿液 (沉降速度很慢 )，由漩流器頂部流出流入混合槽，在此加入已配制好的絮凝液，使污水中的石膏細顆粒形成絮團狀沉降，然后進入沉降槽進行第二次分離。由底部流出的稠漿也流入稠漿槽。清液 (含顆粒 200g 的液體 )溢流至清液槽。該清液繼續(xù)用來沖洗濾盤的濾布，循環(huán)使用。而一、 二分離后所得的含 5 35%的稠漿，用泵送至過濾機的二洗區(qū)，由于此時濾盤上已有一定厚度的濾餅，故稠漿中的石膏會覆蓋在濾餅的表面，而含 這一技術(shù)不但不外排含 省了新鮮水用量而且還使污水中的 高了磷酸生產(chǎn) 當磷酸裝置剛開車或生產(chǎn)不正常需要排出含 的污水時，可進入廢水收集池，待生產(chǎn)正常后，適當減少進入文丘里吸收塔的水量，而將廢水收集池中的污水慢慢補充入清液池，就可做到污水不外排。 (3)廢渣 萃取磷酸過濾機排出的磷石膏是推存還是綜合利用，往往是大，中型磷酸項目建設(shè)的重大研究內(nèi)容之一。因為磷石膏排放量大，常年堆存不但占用大量土地，耗用巨額資金，而且處理不好會于推存過程造成水溶性 對環(huán)境的污染。 排放磷石膏最簡單的方法是把石膏用水調(diào)成稀漿 (一般石膏 10%)，再把石膏漿經(jīng)泵送到水流量大的河流或海洋里。 為加大經(jīng)濟收入，磷石膏堆放在廠區(qū)內(nèi)，由卡車送出外賣，磷石膏可以制成熟石膏、石膏板、水泥緩凝劑及石膏磚等建筑材料。 產(chǎn)品方案和技術(shù)指標等 產(chǎn)品的方案及建設(shè)規(guī)模 (1)產(chǎn)品名稱：磷酸 副產(chǎn)品：磷石膏 (2)設(shè)計規(guī)模：磷酸 , 39000 t( (3)產(chǎn)品規(guī)格：磷酸， 1% 設(shè)計指導思想 (1)技術(shù)方案的選擇在已學知識的基礎(chǔ)上，力求先進，運行可靠，護理，維修方便，以期取得較好的經(jīng)濟效益。 5 (2)磷酸的主要設(shè)備立足于國內(nèi)自己開發(fā)，制造，運行可靠。 (3)貫徹工廠布置一體化，部分裝置露天化，建 (構(gòu) )筑物輕型化，公用工程社會化，引進技術(shù)國產(chǎn)化等“五化”原則，以求達到節(jié)省投資和用地之目的。 生產(chǎn)方法和主要技術(shù)方案 本設(shè)計萃取磷酸采用二水物流程。 萃取磷酸的生產(chǎn)，由于反應(yīng)生成硫酸鈣結(jié)晶中的水合物形成不同而有多種流程，其中二水物流程比較成熟，而且對磷礦的品位和類型的適應(yīng)性較廣，因而在國內(nèi)外獲得廣泛的采用。本設(shè)計的萃取磷酸的生產(chǎn)采用傳統(tǒng)的二水物流程。 操作制度 本裝置磷酸每天三班連續(xù)操作，每年運行 300天，每天運行 750h。 大修一次： 30天 中修三次： 15天，每次 5天 小修十次： 20天，每次 2天 存在問題及建設(shè) 在磷石膏的長期堆積處，天然鈾系列放射性元素和 其他雜質(zhì)嚴重影響了環(huán)境也阻止了石膏本身的使用。 2 總圖運輸 概述 錦屏鎮(zhèn)屬近郊區(qū)，位于風景秀麗的錦屏山南麓。歷史悠久，古跡眾多，資源豐富，交通便捷，東臨運輸繁忙的東鹽河，西傍景色如畫的薔薇河地理位置十分優(yōu)越，距市政府所在地 5連云港市民航機場 8中國八大港口之一連云港港口 20徐、同三高速公路交匯于此，東隴海鐵路延伸至鎮(zhèn)區(qū)。全鎮(zhèn)面積 轄 10 個行政村 ， 總?cè)丝?工廠位于西礦區(qū)東南 200 2選礦廠，家屬區(qū)等，西臨磷肥廠，東臨木材廠 ，北有飼料廠，南有通往連云港之鐵路專用線，北南緊臨廠區(qū)均為西礦井之職工宿舍區(qū)，并有礦區(qū)通往連云港公路在此通過。 廠區(qū)地形平坦，最高為 低為 右，鐵路軌頂標高 廠區(qū)低洼，經(jīng)常積水，為保證雨天不積水，廠區(qū)標高需抬高到 總平面布置 從工廠的組成 、運輸、氣象及地質(zhì)等情況，共排三個方案，均以磷酸為主體，其他輔助裝置圍繞磷酸裝置布置，經(jīng)過比較差異不大，僅是物料輸送皮帶機的長短和管線長短而已，最終經(jīng)過比較確定此方案為初步設(shè)計總平面布置，該方案的 6 特點是 物料輸送距離最短，主廠房布置在地質(zhì)條件較好之地段，污水處理站和污水排放泵房布置在磷酸廠房東側(cè)，有利于污水排放。外來硫酸的裝卸站臺及罐區(qū)緊臨鐵路，且于磷酸裝置硫酸中間罐區(qū)僅一路之隔，磷礦庫在磷酸廠北側(cè)，因磷精礦用汽車運輸入廠，這樣汽車運距短，不用穿過廠區(qū)，僅磷石膏需用汽車運至尾礦堆場，而磷石膏堆放根據(jù)工藝要求只能布置在磷酸廠房南面，緊臨鐵路，如果磷石膏的有了新的開發(fā)和利用可以直接用火車運走。 豎向布置 由于原廠區(qū)比較低洼，經(jīng)常的積水，為了保證廠區(qū)自身的廢水和雨水方便的排放，廠區(qū)標高必須由原來的 區(qū)需填土近 3萬立方米。 3 工藝設(shè)計 生產(chǎn)工藝綜述 本設(shè)計采用錦屏精選礦及外購商品硫酸制成濃度約為 32% 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇與評述 磷酸的基本生產(chǎn)方法有熱法和濕法。熱法是以黃磷為原料，使之在過量的空氣中燃燒再水合而制得。其特點是產(chǎn)品純度高，可得到食品級、試劑級的磷酸；缺點是成本高。而濕法磷酸是由酸性較強的無機酸分解磷礦而得。其優(yōu)點是成本低；缺點是產(chǎn)品的濃度低，雜質(zhì)含量高，提純困難。目前世界各國大多采用濕法，并不斷研究濕法磷酸 的提純技術(shù)以達到以較低的生產(chǎn)成本制得純度較高的磷酸。 本設(shè)計采用濕法磷酸。 濕法磷酸工藝流程 3 濕法磷酸生產(chǎn)中，用來分解磷礦的無機酸有硫酸、硝酸、磷酸、鹽酸、氟硅酸等。用這些酸與磷礦反應(yīng)都生成磷酸和氟化氫，而不同的酸根則與磷礦中的鈣結(jié)合生成不同的鈣鹽。從磷酸溶液中分離這些不同的鈣鹽，因其性質(zhì)不同，分離的方法各異，從而生成了各種不同的濕法磷酸生產(chǎn)工藝過程。所以，通常用生成硫酸鈣結(jié)晶的水合物來命名工藝流程。 (1)二水物流程 硫酸分解磷礦制濕法磷酸時，控制硫酸鈣以二水物 (石膏 2式沉淀的工藝流程稱為二水物流程，反應(yīng)式如下： + 5 10 3 52 水物流程的反應(yīng)機理和工藝條件與半水物流程，無水物流程等截然不同，這就是濕法磷酸生產(chǎn)流程要以硫酸鈣結(jié)晶水形式來分類的原因。 7 二水物濕法磷酸生產(chǎn)工藝流程圖 4： 12345萃取 )槽 ;6 7891011,12 131415a,15b,15c,1516,18 1719202122目前中小型化工企業(yè)中，二水物濕法磷酸生產(chǎn)流程占主導地位，其優(yōu)點是： 二水物結(jié)晶在稀磷酸溶液中具有很好的穩(wěn)定性，能形成足夠大而且比較整齊的結(jié)晶有利于過濾和洗滌，相應(yīng)的減少磷酸的損失； 生產(chǎn)中工藝條件控制幅度相對地大一些，運轉(zhuǎn)時間長或開工率高，通常可達有效操作時間的 85% 95%(不包括每年兩周的定期清理 )，每年操作時間一般為 298 333天； 對設(shè)備，材料腐蝕也相對小一些； 對礦種的適應(yīng)性強，生產(chǎn)用礦可以改變； 正因為上述的原因，濕法磷酸的生產(chǎn)以二水物流程起步至今已有百余年的歷史，經(jīng)過不斷改進，完善，二水物流程已發(fā)展成為一個現(xiàn)代化的工業(yè)流程。 (2)半水物流程 半水物流程的最大優(yōu)點在于半水物結(jié)晶能在高的磷酸濃度及溫度下以介穩(wěn)定形式存在；同時，半水物結(jié)晶可以形成粗大的晶體，在濃磷酸介質(zhì)中有較好的過濾性能，這就使半水物流程具備了實現(xiàn)工業(yè)化的必要條件。目前，大部分半水物結(jié)晶都可以控制形成粗大的聚合晶體，這類晶體過濾速度快，洗滌 容易，且穩(wěn)定性好。 然而，作為工業(yè)化裝置，半水物流程也有它的不足。首先是 響經(jīng)濟效益，在一般控制條件下，轉(zhuǎn)化率可降至 92% 94%，其實，介穩(wěn)定的半水物結(jié)晶在操作運轉(zhuǎn)中，常會帶來許多難以預期和克服的麻煩。 8 (3)半水 再結(jié)晶流程中，硫酸鈣結(jié)晶先以半水物析出，再轉(zhuǎn)化成二水物的流程稱為“半水 二水再結(jié)晶流程”，其中只一次過濾的，稱為“一步法 ” 流程。 同所有的再結(jié)晶流程一樣，稀酸 (一步法 )流程也是由磷礦分解過程 (半水部分 )與結(jié)晶轉(zhuǎn)化過程 (二水部分 )組成的。由于只安排了最后一次過濾 ，這就決定了前，后兩個過程的磷酸濃度相同，或基本相同。一般選用 30 32% 此濃度下，即使轉(zhuǎn)化過程中吸水轉(zhuǎn)化仍能進行，其困難的程度也是可以想象的。 磷礦分解過程中，要在稀的磷酸溶液中形成半水物結(jié)晶也是困難的，流程中采取的措施是提高分解溫度到 80 110。 (4)二水 該流程是以二水物流程為基礎(chǔ)的再結(jié)晶過程，只能生產(chǎn)與二水物流程相接近的稀磷酸，全系統(tǒng)也可以分為磷礦分解過程及結(jié)晶轉(zhuǎn)化 (再結(jié)晶 )過程。磷礦在分解過程中酸化，并首先析出二水物，在轉(zhuǎn)化過程中又脫水轉(zhuǎn)化為半水物。 該流程的特 點是： 全系統(tǒng)只經(jīng)一次過濾，所以是“一步法 ” 的再結(jié)晶流程，轉(zhuǎn)化過程的磷酸濃度與分解過程基本相同； 只能得到與二水物相似的磷酸濃度； 結(jié)晶轉(zhuǎn)化過程是由二水物脫水轉(zhuǎn)化成半水物，這種從溶液中析出的半水物為型 ( 1/2 從表面上分析，這類流程存在著某些不足之處。 第一，成品磷酸濃度偏低與二水物流程相接近。 第二，全系統(tǒng)的熱過程不盡合理，如在分解過程中為了形成二水物結(jié)晶相對比較低的溫度，需移走大量的熱，但在轉(zhuǎn)化過程中為了二水物的脫水，又需加大量的熱來提高脫水的溫度。 第三，半水物結(jié)晶是 一個穩(wěn)定的固相，在稀磷酸溶液中形成的半水物的穩(wěn)定性更差。因此，對濾渣的處理經(jīng)常碰到麻煩，通常的做法是令其自行吸水轉(zhuǎn)化為二水物。這樣，全系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化過程實際上成了二水物半水物二水物。 第四，在轉(zhuǎn)化過程的溶液中，形成的半水物“過渡脫水 ” 成無水物的趨勢是存在的。 綜上所述，選擇二水物流程生成磷酸是最好的工藝流程。 工藝流程簡述 (1)原料工段 本工段的主要任務(wù)是對汽車運輸?shù)牧拙V、硅藻土進行貯存，并通過機械運輸設(shè)備將磷精礦與硅藻土按一定的配比計量混合后加入萃取槽。 磷精礦的年耗量約 y，粒度 ( ) 50%。 9 (2)磷酸工段 由原料工段送來的磷精礦、硅藻土經(jīng)螺旋計量后由埋刮板送入脫氟工段。 設(shè)置一個脫氟工段為的是生產(chǎn)出來的磷酸在用來生產(chǎn)飼鈣的時候里面的氟符合國家的標準。 在脫氟工段出來的料漿與硫酸貯槽的硫酸經(jīng)硫酸泵一起通過自控調(diào)節(jié)，按比例加入萃取槽。 萃取槽所獲得的 為了降低萃取槽中料漿的溫度，用鼓鳳機送入空氣冷卻。萃取槽排出的含氟氣體通過文丘里吸收塔用水循環(huán)吸收，吸收液用氟吸收循環(huán)泵送至文丘里吸收塔進 行循環(huán)吸收，凈化尾氣經(jīng)排氣機和排氣筒排空。為減少污水排放，正常生產(chǎn)中，部分含氟污水集中清液池供沖洗過濾機的濾水用。當發(fā)生事故時，該含氟污水送污水處理站處理。 萃取料漿經(jīng)過過濾所獲的濾液，通過氣液分離器分離后，液體即為成品磷酸，并進入濾洗液中間槽，由立式泵送入淡磷酸中間槽使用。 過濾所獲石膏濾餅經(jīng)洗滌后，由濾盤翻轉(zhuǎn)卸入螺旋輸送機，并用膠帶輸送機送往磷石膏堆場。 濾餅的洗滌采用逆流三次洗滌流程。清液池中的含氟，含磷污水，經(jīng)清液循環(huán)泵送去沖洗濾布，由此下來的含有石膏的污水于沉降槽中沉降，清液溢流回至清液池中再利用 ，含石膏的稠漿進入稠漿槽，通過蒸汽加熱后，再用稠漿泵送往過濾機用以洗滌濾餅。與此同時，稠漿中的石膏亦被濾出，并與大宗石膏一起被排除。各洗液進入氣液分離器的相應(yīng)格內(nèi)，被分離出的液體經(jīng)三洗泵，二洗泵將洗液相繼返回過濾機洗滌濾餅，一次洗液將由泵全部送至萃取槽。 過濾工序所需真空由水環(huán)式真空泵產(chǎn)生。抽出的氣體經(jīng)冷凝器用水冷卻。真空泵冷卻水集中在冷卻水池，通過泵送至冷凝器作冷卻水。從冷凝器中排出的廢水，進液封槽排入冷凝水池后，由泵將部分冷凝液送至文丘里吸收塔。 當萃取崗位停車處理時，殘存的料漿用料漿泵送往過濾機中過濾 。 工藝過程的物料和熱量衡算 物料平衡計算 設(shè)磷酸工廠所用磷礦的主要組成以及已知條件如下： 1、 原料磷礦的主要成分（ %）： F AI 、 硫酸用量：為理論用量的 103% 3、硫酸濃度：含 8% 4、轉(zhuǎn)化率： 10 5、洗滌效率： 6、料漿液固比： 、成品稀磷酸濃度：含 31% 8、氟逸出率（ %）：二水法： 半水法： 45。 9、機械損失（ 4 % 。 10、水份蒸發(fā)量（以 100礦為基準）： 如采用真空冷卻，則冷卻器中的蒸發(fā)水量占 80%。 11、濾餅含液量（以干磷石膏為準） %； 過濾后濾餅 一次洗滌后濾餅 次洗滌后濾餅 次洗滌后濾餅 2、洗液濃度（ %： 一次洗液 次洗液 次洗液 3、返回淡磷酸的溫度（ ）； 62 14、萃取槽排出料漿的溫度（ ）； 76 15、萃取槽排出廢氣的溫度（ ）； 54 16、料漿循環(huán)比： 64 17、磷灰石分解率（ %） 99 18、萃取槽排出廢氣的相對濕度： 9、料漿在萃取槽中的停留時間： 5 小時。 20、料漿的密度（ kg/:1450 21、夏季最高月平均溫度（ ） :30 22、不考慮萃取槽中的熱量損失； 23、噴嘴風壓 ：廢氣溫度為 60 時取 5000氣溫度為 55 時取1300 24、過濾機漏氣量： m2過濾機總面積計算）。 25、原料硫酸溫度： 29 ； 26、過濾常數(shù)： K 過濾 =K 一洗 = 27、洗液粘度： 一洗 =0s， 二洗 =0s， 三洗 =0s。 28、密度：成品磷酸 1260kg/洗液 1210kg/洗液 1060kg/洗液1020kg/照上述已知條件，計算物料平衡如下 (以 100 （ 1）硫酸用量（ 100%的 ： 100 103% 98/56=2%的 2）逸出氣體量 (100 ： 100 04/76=2O： 11 合計： 3)磷石膏值 (100 6+100 中總含 100 =分解 (=溶性 4)生成 循環(huán) 料漿量 ()= 31%=5)成品磷酸量 (100 (100 31%= 31% =6)機械損失 (4%=7)過濾后濾餅含液量 ( 31%=8)一次洗滌后濾餅含液量 (9)二次洗滌后濾餅含液量 (10)三次洗滌后濾餅含液量 (11)回入系統(tǒng)的濾液量 ( 31%=12)洗滌用水量 (00+13)淡磷酸量 (00+ 8=2100%=(14)一次洗滌量 (12 含 2濃度： 100%=(15)二次洗滌量 ( 16)三次洗滌量 ( 17)一次洗滌后濾餅液相含 相 100%=(18)吸干濾液計算 (設(shè)吸干濾液與一次洗滌混和后的總量為 X，吸干濾液量為 Y XY= X=31% Y+得： X= Y=19)吸干濾液含 31%=20)吸干溶液與一次洗滌混合液含 21)回磷酸量 ( 31%= 熱量平衡計算 7 在工藝概述中已經(jīng)闡述的那樣采用鼓鳳機吹入空氣帶走萃取槽中的熱量。 按每年生產(chǎn) 300 天，每天工作 算，為了完成 39000 噸 /年 小時的消耗量為：磷礦 ， 100%硫酸 ， 92%，返回淡磷酸量 ，料漿量 ，原料硫酸溫度 29，淡磷酸含 26%回淡磷酸的溫度 :62，空氣溫度 30，萃取槽排出料漿的溫度 76，排出廢氣的溫度 54，廢氣相對濕度 (1)收入熱量： 總的熱量由下列物料帶入的熱量確定：磷礦粉（ Q 磷礦 ）；硫酸（ Q 硫酸 ）；淡磷酸（ Q 淡磷酸 ），以及反應(yīng)熱（ Q 反應(yīng) ）和萃取槽中硫酸稀釋熱（ Q 稀釋 ）。另外，還有空氣（ Q 空氣 ）即： Q 進 =Q 磷礦 +Q 硫酸 +Q 淡磷酸 +Q 反應(yīng) +Q 稀釋 +Q 空氣 13 下面分別求每一項帶入的熱量： Q 磷礦 =21400 30 106J ( 磷精礦比熱， kJ/K； 30 夏季月平均溫度，即車間熱負荷最大期間的溫度 ) Q 硫酸 =19500 29 106J( 92% kJ/K) Q 淡磷酸 =86900 62 106J（ 26%kJ/K） 硫酸與磷精礦的反應(yīng)熱（磷精礦中的全部 +502F+據(jù)蓋斯定律： 5 ( 0327(kJ/27（ kJ/式中反應(yīng)物和生成物 的生成熱（ kJ/ 體 )： 液）： (固體 )： 液）： 體）： 體 ） ： 此可得： Q 反應(yīng) =21400 327 1000/504 106J (3 142) 2 504= 磷精礦中氟磷灰石含量，單位分數(shù)； 氟磷灰石的分解率，單位分數(shù)； 504 氟磷灰石的分子量； 142 ) 萃取槽中 Q 稀釋 =G 硫酸 8=（ 18030 ： G 硫酸 無水硫酸的量； 硫酸的比稀釋熱 (kJ/按下式確定： )/(7 9 8 7 7 67 9 8 7 7 611222 k m o nn 式中 2O/ 8 98） /（ 18 92） = 為了確定 須知道稀釋后萃取槽中硫酸的濃度 假定硫酸同其他的液體組分混合以后，才同磷灰石反應(yīng)）此濃度可根據(jù) 100千克磷精礦為基準的物料衡算數(shù)據(jù)確定： 14 100%/ (=式中： 別為無水硫酸量和含水硫酸帶入的水量（ 別為淡磷酸量和循環(huán)料漿液相量 別 為淡磷酸和循環(huán)料漿液相中磷酸的濃度單位分數(shù) 從而 （ （ 98/= 出 此 Q 稀釋 =18030 98=106 J 進入萃取槽空氣帶入的熱量： Q 空氣 =30 V +4242 18 /(101323 =式中： 空氣熱容， kJ/K； 0和 105kg/ 4242 30空氣中飽和水蒸氣的分壓 空氣的相對濕 度； 30時水蒸氣的焓， kJ/ 所以，萃取槽的總收入熱量為： Q 收入 =2)支出熱量： 帶走的熱量是下列熱量總和：送去過濾的料漿（ Q 料漿 ）；從萃取槽排出的氣體（ Q 氣體 ）和熱損失（ Q 熱損 ）。 下面分別求每一項帶出的熱量： 76時，送去過濾的料漿帶走的熱量為： Q 料漿 =1224600 C 料漿 76 （式中 :1224600 料漿量， 6 溫度， ） C 料漿 料漿比熱， kJ/K，其值按下式確定， C 料漿 =C 液 X 液 +C 固 X 固 （ C 液 和 C 固 料漿中液相和固相的熱容， kJ/K; X 液 和 X 固 料漿中液相和固相的質(zhì)量分數(shù)） 當不考慮雜質(zhì)時，料漿中的液相就是磷酸溶液，而固相就是石膏。 C 料漿 =( 15 =g K （ 濃度為 31% 石 膏熱容 ； 液固比為 料 漿中磷酸的質(zhì)量分數(shù)； 料漿中石膏的質(zhì)量分數(shù)；） 從而： Q 料漿 =1224600 76=106J 55時，從萃取槽排出氣體帶走的熱量 Q 氣體 =V 55 + V 15731 18 101323 =V (式中： 空氣熱容， kJ/K； 0和 105kg/ 空氣的相對濕度； 15731 55空氣中飽和水蒸氣的分壓 55時水蒸氣的焓， kJ/ 則萃取槽總的支出熱量為： Q 支出 =106+ 收入 =Q 支出 即 379397002700400每小時鼓空氣 量 V=用風機： 離心通風機 型號： 4全壓范圍 ( 20 237 風量范圍 (m3/h)： 1000 239654 功率范圍 ( 245 輸送介質(zhì)最高允許溫度 t ( )： 80 主要的設(shè)備選型與計算 設(shè)備布置說明 磷酸工段 聯(lián)合廠房呈長條型，跨度 15m，總長度 北向南看。自廠房的左端至右端（向北看）按照工藝流程順序布置以上工序的設(shè)備：萃取槽，過濾機及配套設(shè)備，石墨列管換熱器，軸流泵，氟回收及配套設(shè)備。 萃取布置在廠房的最左端，從原料工段來的磷精礦、硅藻土經(jīng)混合后進入萃取槽；此外考慮到萃取槽攪拌裝 置和料漿泵的安裝檢修，設(shè)單梁吊車一臺。 由于大氣壓的要求，盤式過濾機布置在三樓平面，二樓平面上設(shè)置了氣液分 16 離器和磷石膏膠帶輸送機等設(shè)備。一樓布置有濾洗液中間槽、水環(huán)式真空泵等。 過濾機 8， 9 該機系水平回轉(zhuǎn)翻盤式連接真空過濾設(shè)備。在一個圓環(huán)形柜架上設(shè)置了 20個梯形濾盤。每個濾盤兩端用軸承支撐。濾盤小端出液口用貯管同位于中央的分配頭上錯氣盤相連接，上錯氣盤在轉(zhuǎn)動桿的帶動下，與轉(zhuǎn)盤同步回轉(zhuǎn)、上錯氣盤固定不動，憑借吸液管與真空系統(tǒng)相連。濾盤的翻轉(zhuǎn)是裝在濾盤大端的，翻盤又和滾輪通過曲線導軌來控制的 。每只濾盤公轉(zhuǎn)一周，連接完成加料，出濾，過濾，洗滌，翻盤，反吹，卸渣，清洗濾布，吸干，復位等操作過程。 該機主要特點如下： (1)渣斗大，使濾盤傾復后，濾餅全部落在干渣斗內(nèi)，盡量減少磷石膏帶入濾布清洗區(qū)，有利于污水循環(huán)系統(tǒng)的正常工作。 (2)濾盤內(nèi)所采用的聚丙烯柵板，格柵樅向筋條加高，增大斷面尺寸，增加了剛性、不易變形。 (3)濾板四周采用條加契緊扶壓緊，避免因螺釘固定造成四角蹺曲而漏氣并損壞濾布的弊病。濾布的固定采用平壓板結(jié)構(gòu)，安裝可靠，拆卸方便。 (4)增加濾布沖洗水裝置，使設(shè)備配套附件完善。 (5)原 轉(zhuǎn)動桿斷面尺寸加大，提高轉(zhuǎn)動剛性。 (6)三洗洗液汁底部由平底改成斜底，以防洗液堵塞。 (7)分配頭上，各個操作區(qū)間的作業(yè)界線可以調(diào)整，以利于個工序間協(xié)調(diào)工作。 過濾機過濾面積計算方法： 采用 精確計算法： 計算生產(chǎn)能力為 39000 噸 /年 表 1 原始數(shù)據(jù) 產(chǎn)物 產(chǎn)量 (t/h) 密度 (kg/粘度 (s) 成品磷酸 1260 返回磷酸 1260 一次洗液 1210 10次洗液 1060 10次洗液 1020 10-3 K 主濾 m2/h； K 一洗 m2/h； 成品磷酸含 31。 主過濾區(qū)的必需面積： A 主濾 =G 主濾 /q 主濾 (G 主濾 時間的濾液量 ( 由恒壓過濾方程式得： 濾 +2q 主濾 主濾 （以一小時為計算基準，即 1小時）代入數(shù)據(jù)解二次方程得： 17 q 主濾 m3/h）； 而 G 主濾 =( 310 /1260=m3/h） A 主濾 =(2)一次洗滌區(qū)的必需面積： 按照上述同樣方法求得： q 一洗 m3/h）； A 一洗 = ）（ 23 1 0 (3)二次洗滌區(qū)的面積： 其過濾常數(shù) K 二洗 由下式確定： K 一洗 一洗 K 二洗 二洗 式中： 考慮到濾布上 濾餅密實度的系數(shù) ) 代入數(shù)據(jù)求得： K 二洗 5.7 m2/h 代入恒壓過濾方程式求得： q 二洗 m3/h）； A 二洗 = ）（ 23 6 0 (4)三次洗滌區(qū)的面積： 由 K 二洗 二洗 K 三洗 三洗 得 K 三洗 m2/h； q 三洗 m3/h）； A 三洗 = ）（ 23 2 0 則 A 有效 A 主濾 A 一洗 A 二洗 A 三洗 =盤式過濾機是一種連續(xù)真空過濾設(shè)備，用于萃取磷酸生產(chǎn)中料漿的過濾，使磷酸與磷石膏分離 型號： 過濾面積 80效過濾面積： 80速 r/ 260 電動機功率 30 濾盤數(shù)量 (個 )： 50作壓力： 1形尺寸直徑高 2000 6000 萃取槽 8 采用單槽多漿式，槽體為兩個用鋼筋混凝土搗制的同心圓筒組成，內(nèi)外筒環(huán)形部分的器壁上裝有導流板。槽體防腐襯里為酚醛泥粘石墨板，槽蓋為碳鋼板，襯貼酚醛環(huán)氧玻璃鋼。環(huán)室換相等同心角設(shè)置，八臺攪拌漿，中心圓筒設(shè)置一臺攪拌漿，每個攪拌軸上裝有通向雙層渦輪式攪拌器，九漿轉(zhuǎn)向相同。除第一漿向 18 下翻動外，其余個漿均向上翻動，驅(qū)動裝置采用 轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便。 (1)料漿量 122450kg/h (2)料漿密度 1450 3)反應(yīng)時間 5h (4)料漿體積流量 122450/1450=h (5)反應(yīng)槽有效容積 5=430 6)在反應(yīng)槽有效容積中同心圓單槽體積占 69%,其余占 31% (7)同心圓單槽體積 8)同心圓中單槽中的內(nèi)筒 ,隔墻及擋墻占容積約 10 9)同心圓中單槽直徑為 D，有效高度為 H，取 H/D= 應(yīng)槽有效容積為： 0=2H D=H=10)自由空間高度取 反應(yīng)槽總高度為 11)同心圓單槽內(nèi)筒的直徑 d，取 d/D=d=2.8 m 主要參數(shù)： 直徑 高度 m 心筒直徑 2800 攪拌泵轉(zhuǎn)速 r/ 101 攪拌器直徑 680 電機 q 18.5 380V 攪拌器形式 折葉二層透平 主要用材：碳剛，不銹鋼，石墨板，玻璃鋼等。 附屬設(shè)備的選型與計算 水環(huán)式真空泵 10 水環(huán)式真空泵及壓縮機用于抽吸壓縮空氣或其他無腐蝕性，不溶于水，不含有固體顆粒的氣體，氣體溫度在 20 40為宜。 本設(shè)計中根據(jù)過濾機的漏氣量 過濾機總漏氣量為，35據(jù)漏氣量查參考文獻得： 選用型號為 205主要參數(shù)： 轉(zhuǎn)速 r/ 330 電動機功率 220 最大軸功率 183 接口口徑 吸氣口 350 排氣口 350 排水口 150 抽氣量 m3/ 供水量 m3/h： 14 19 外觀尺寸長寬高 2435 1550 1475 4 自動控制要求 控制水平和范圍 控制水平 (1)在萃取區(qū)域設(shè)置了控制室，其它區(qū)域分別設(shè)置就地設(shè)置操作儀表盤，實現(xiàn)集中控制操作或就地集中操作。 (2)主要工藝參數(shù)可通過 儀表盤上的指示儀，記錄儀或半模擬盤進行監(jiān)視報警，同時半模擬盤上顯示出主要工藝路線及控制回路。 (3)儀表和電器部分的控制操作分開設(shè)置。 (4)控制室設(shè)有空洞、鋪水磨石地面、格板吊頂和油漆墻裙。 控制范圍 本設(shè)計包括了在生產(chǎn)裝置區(qū)域內(nèi)部 原料、萃取等各種化工參數(shù)，包括流量、物位、溫度、壓力成分分析等參數(shù)的自動檢測、自控和報警。 儀表選型 (1)變送采用電容式變送器。 (2)對具有腐蝕和易結(jié)晶的工藝管路上設(shè)置的閥門，多數(shù)采用氣動隔膜閥。 (3)流量測量主要用電磁流量計。 復雜控 制系統(tǒng) 礦粉和 5 給、排水要求 概況 該礦用水來自白魚河，在白魚河東岸已有一級泵站一座，由直徑 500 鑄鐵管輸送至礦區(qū)凈化，河水供水能力為 771t/h。凈化站內(nèi)設(shè)有 4000前，該礦的斜管沉淀池，豎流式沉淀池的總沉淀能力為 347m3/h，無閥濾池過濾能力為 370m3/h，實際使用為 245m3/h。該礦區(qū)目前生產(chǎn)用水，來自于預沉池，生活用水來自于無閥濾池。 設(shè)計范圍 本設(shè)計范圍為裝置區(qū)的室內(nèi)外給排水，循環(huán)水站。 本裝置所需生產(chǎn)、消防、生活用水由廠方接管 供至界區(qū)外 1m，生活廢水由泵送至尾砂轉(zhuǎn)運泵站，雨水就近排入裝置區(qū)附近。 20 給水 本裝置根據(jù)生產(chǎn)工藝條件，分渾水 (主要為消防 )給水，生產(chǎn)給水，生活給水三個系統(tǒng)，供水方式分直流水、循環(huán)水，部分