15萬噸磷酸畢業設計15ktap2o5二水濕法磷酸系統工藝設計畢業論文(存儲版)

　　

【正文】 比，3:1（2）停留時間，（3）料漿密度，（4）料漿粘度，12103Pa也有一些酸解槽的攪拌器配用電機功率太大，造成電機功率和功率因素大大下降。設回漿倍數50倍， m/s。盤式過慮機在國內外都是標準化的定型設備。該機的主要技術參數:(1)總過慮面積40m2,慮盤20只；(2)有效過慮面積，35m2； (3)有效利用系數，81%；(4) 過慮機轉速范圍，－ r/min；(5)電動機功率，；(6)操作真空度，6104Pa；(7)外形尺寸，直徑高＝φ111201650 mm。當用硫酸處理時，這些氟化物幾乎全部污水被釋放并轉化成其它形式。石灰（石灰石或石灰乳均可用）用量要大大超過理論用量。溢流液中的固體細粒在絮凝劑的作用下聚合成較大的絮團。返回的沖盤水經試驗證明，對過濾強度與過濾速度沒有不良的影響。3．多數情況下，含氟氣體中夾帶有固體粉塵如Fe、Al、Ca和其他離子的化合物。當吸收在50℃以下進行并有HF存在時，沉淀物呈凝膠狀或軟纖維狀。當封閉循環正常運轉時，整個磷酸系統無污水排放從而消除了磷銨裝置最大的水質污染源。旋流器將污水分離成含固量約為30%%%的溢流液，使污水中的80%90%的固相物進入稠漿中。通常的處理方法是采用兩段石灰中和——沉降法。由于磷石膏的數量相當大，（以干基磷石膏計），故他的處理和利用，對磷酸銨的生產，特別是大型磷銨的生產具有重大的影響。所以所需有效過慮面積為： 11421/350=（國產盤式過慮機的主要技術參數表）。上述計算結果總和列于下表中。4. 酸解槽內徑D內 m式中：—H漿/D內。由于酸解料漿中含有大量懸浮的磷石膏顆粒，如果攪拌器設計不當，攪拌強度不夠，固體顆粒不能充分懸浮，就會造成反應與結晶效果不好，甚至在槽低產生固相物沉積，導致不能正常生產。5 主要設備的工藝計算 設備計算是工藝計算中的一個重要部分，它是在物熱衡算的基礎上進行的。設這部分功全變為熱，應為Q5=1693600=106kj/hQ輸入＝(＋＋＋＋)106=107kj/h(1) 酸解料漿帶出熱Q6＝4568480=106kj/h(2) CO2氣體帶出熱Q7=49170=106kj/h(3) SiF4氣體帶出熱Q8=70=106kj/h(4) 水蒸氣帶出熱Q9＝16922625=106kj/h(5) 熱損失設熱損失為輸入熱量的5%Q10=107=106kj/h(6) 冷卻空氣帶走熱量Q11＝Q輸入－(Q6+Q7+Q8+Q9+Q10)=() 106=106kj/h這部分熱量全由轉入冷卻空氣以顯熱形式帶出。但所加過量硫酸部分則應計算稀釋熱。（1）Ca5F(PO4)3(s)+5H2SO4(98%)+10H2O(l)→5CaSO4熱量衡算的參考溫度選為0℃。0kg。采用真空蒸發濃縮磷酸。 (4) 料漿的過濾　　反應系統所制得的料漿中，固相以硫酸鈣結晶為主，此外還有酸不溶物，未反應的磷礦以及從液相中重新析出的氟硅酸鹽等固體雜質。在磨機選擇上，大型生產裝置選用球磨與棒磨，它們既可用于干磨也可用于濕磨；中小型裝置選用彈性較大的環輥式或輥式干濕磨機。以上分析的八個工藝條件是相互聯系的，相輔相成的，不可孤立地、片面地去看某一條件，因為各項指標的配套是極為重要的。因此反應時間的長短主要取決于硫酸鈣晶體的成長時間。固含量過高，料漿粘度高，對料漿分解與晶體長大不利。礦種不同，液相SO3濃度范圍也有一定差異。這是因為，在二水物和半水物生產控制的條件下，它們轉變為穩定的無水物II是非常緩慢的。表23 80℃時半水物到二水物的轉化速度溶液P2O5含量（％）時間（分）沉淀中含水量（％）溶液P2O5含量（％）時間（小時）沉淀中含水量（％）10沉淀后瞬息101520456070～～～～～～沉淀后瞬息25沉淀后瞬息23456818～～～～～～18沉淀后瞬息30607590105120130180～～～～～～121415202324～　　磷礦被磷酸硫酸的混酸浸取和分解是液固相非催化反應過程，浸取酸應需通過液膜，再通過生成物硫酸鈣所形成的固膜，擴散到反應界面上才能進行反應。實際轉化期則是指半水物結晶開始轉變為二水物結晶，其結晶水含量隨時間的變化而變化（見表2－3）。低于33％P2O5時，轉化順序為半水物→二水物→無水物。在二水生產中，由圖21可見，工藝條件（主要指磷酸濃度與反應溫度）的選擇應該在區域Ⅰ內，因為在區域Ⅰ內，二水物是唯一的穩定晶形。但是如果降低溫度則平衡點的SO3濃度將相應提高，這就是在較低溫度條件下可以允許有較高SO3濃度的道理。圖中曲線是在給定的H2SO4濃度（以SO3%表示）下平衡點的移動軌跡。在虛線線上，唯一定穩定相是無水物。表21 硫酸鈣結晶的某些物理常數及化學組成結晶形態習慣名稱密度（g/cm3）理論化學組成 %SO2CaOH2OCaSO4 ③ 二水－半水物(DH/HH)法制濕法磷酸 P2O5總收率達99％。 濕法磷酸生產方法　　濕法磷酸生產方法往往以硫酸鈣出現的形態來命名。2H2O(二水石膏)、半水物αCaSO4CaO在酸解時生成CaSO4，增大硫酸的消耗定額；MgO全部進入磷酸溶液中，中和掉磷酸中的第一個氫離子，并增加溶液粘度，對結晶、過濾、濃縮過程不利。同時也有利于硫酸鈣過飽和度的降低。為了減少能量消耗和簡化生產過程，人們總希望能直接生產出高濃度的磷酸。隨著磷酸和磷肥產量的不斷增長,磷酸和磷肥的生產技術也有了很大進步,并成功地應用于許多工廠和各種工藝中,為提高產量、改善產品質量、降低消耗、治理污染、改善環境以及提高企業經濟效益和社會效益發揮了極為重要的作用。我國濕法磷酸工業起步比較晚，上海化工研究院自1953年開始對磷酸生產進行了大量的開發研究工作，并于60年代中期在南京化學工業公司建成了年產2萬噸磷酸的試驗工廠。目前施化肥的N:P2O5:K2O=1::,遠低于國際水平（1：：）。在這種情況下，為了保證糧食的供給，提高糧食單產是最有效的措施之一。通過該設計鍛煉自己嚴謹科學的治學態度，將理論知識運用于實踐中，希望能夠提高二水濕法磷酸的產量和質量，為我國磷復肥料的發展作貢獻。通過該設計鍛煉自己嚴謹科學的治學態度，將理論知識運用于實踐中，希望能夠提高磷銨產品的產量和質量，為我國磷復肥料的發展作貢獻。略去標準反應熱（25℃，）與參考溫度下的反應熱（0℃，）之間的差別主要內容：二水濕法磷酸的生產，是用硫酸分解磷礦石制得濕法磷酸，用作生產磷銨的原料。根據硫酸分解磷礦生成不同水合結晶形態的硫酸鈣，又可將濕法磷酸的生產分為二水物法、半水物法、和無水物法。因此必須從外部投入必要的能量和物質作為補償。發達國家化肥消費總量中約有50%～80%是高濃度肥料和復合肥料，而國產化肥大部分為低濃度單質肥料，%，只相當于發達國家的一半。我國磷礦儲量僅次于前蘇聯、美國和摩洛哥而居世界第四位，但富礦很少，80%是中、低品位礦，其中還有80%是難選的磷塊巖（在我國也稱膠磷礦），兼之長期以來對礦山建設重視不夠，使我國磷肥工業的發展受到很大影響。根據硫酸分解磷礦生成不同水合結晶形態的硫酸鈣，又可將濕法磷酸的生產分為二水物法、半水物法、和無水物法。其后雖然相繼出現了半水二水及二水半水流程，使半水物法得到改善，但由于他們對磷礦質量及生產技術的要求都比較高而難于普遍推廣。 ① 氟: 磷礦中的氟在酸解時會生成HF，再與磷礦中活性SiO2形成氟硅酸。 ⑤ 鉀、鈉化合物: 磷礦中鉀、鈉離子首先與氟硅酸反應生成氟硅酸鉀、鈉，會在反應、過濾及濃縮系統的設備與管線中析出結垢，在貯存系統中形成淤渣，導致裝置開車率下降與P2O5損失增大。反應中生成的HF與磷礦中帶入的SiO2生成H2SiF6 。二水物法磷的總收率較低，原因是該法洗滌不完全；少量磷酸溶液進入硫酸鈣晶體空穴中，磷酸一鈣結晶后與硫酸鈣結晶層交替生長；磷礦顆粒表面形成硫酸鈣膜使磷礦萃取不完全。 二水物硫酸鈣CaSO4此圖也可稱為轉化多溫圖或不同溫度下硫酸鈣不同晶形的轉化示意圖。上述CaSO4H3PO4H2O三元相圖的分析，為濕法磷酸的生產提供了理論依據。圖22表明，當增大H2SO4濃度后，半水物二水物的平衡點將向降低磷酸濃度和溫度的方向移動。 CaSO4－H3PO4－H2O體系轉化動力學（1）轉化動力學研究的實際意義前面介紹的CaSO4－H3PO4－H2O體系平衡圖僅從熱力學角度討論了不同晶形的硫酸鈣在磷酸水溶液中相互轉化的順序與溶液濃度和溫度的關系。為什么工業上能在二水物處于介穩態的區域Ⅱ實現二水法的生產呢，以下轉化動力學的研究將會回答這一問題。隨著磷酸濃度的提高，轉化時間也相應增加。因此可以認為，在熱力學上處于介穩態度二水物從動力學觀察上看則是相對穩定的，故在此條件下可以順利地實現二水法的生產。研究表明，在無晶種的情況下，礦粒就會被生成的硫酸鈣所包裹。濕法磷酸生產工藝希望達到最大的P2O5利用率和最低的硫酸用量。而且溫度升高，雜質溶解度也相應增大，影響產品質量。若磷礦中鎂、鐵、鋁雜質高，液固比應適當高一些。但過細的礦粉也是不適合的因為不但增加動力消耗而且由于加礦區反應劇烈將增加該區硫酸鈣的過飽和度，使槽內過飽和度的均勻程度降低，于結晶不利。一般說來，磷礦品位、雜質成分及含量對于工廠是一個已定的條件，而回漿倍數、攪拌強度和設備容量又是由設計給定的。對于二水物生產工藝，反應系統可以采用多槽串聯，也可采用單槽或多格單槽。過濾機是整個濕法磷酸生產裝置中機械結構最復雜、價格上最昂貴的裝備，約占二水物法裝置投資的一半左右。 (8) 再結晶系統　　對半水物－二水物流程或二水物－半水物流程，需將硫酸鈣的結晶進行轉化，回收的P2O5返回反應系統，濾餅作副產物使用。進料總和 ∑J=J1+J2＝＋= ．2出料 C1= C2＝？出料總和 ∑C＝C1+C2＝+C2∵∑J=∑C，=+C2∴二洗液 C2== J1= J2=進料總和 ∑J=J1+J2＝＋＝ 3．5．2出料 C1= C2=?出料總和 ∑C＝C1+C2＝+C2∵∑J=∑C，=+C2∴一洗液 C2== P2O5平衡＝＝(196%)= P2O5水溶＝40522%＝＝+= 返酸濃度＝＝22%＝2．配酸用濾液濃度與成品酸相同，所含的P2O5水溶＝22%＝3．過慮濾餅液相濃度與成品酸相同，所含的P2O5水溶＝22%＝＝返酸中P2O5水溶－配酸濾液中P2O5水溶 ＝= 一洗液濃度＝ ＝2%＝＝＋=＝＝ 在實際生產中