年產(chǎn)20萬(wàn)噸濕法磷酸項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)

1、貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目： 年產(chǎn)20萬(wàn)噸磷酸工程項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)（成品磷酸：P2O5為46.00 %。重點(diǎn)設(shè)計(jì)：萃取和過濾工序）學(xué)院：化學(xué)與化工學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：化工113班學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：1108*指導(dǎo)教師:羅*2015年6月5日貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。設(shè)計(jì)作者簽名：日期：目錄目錄 II摘要 VAbstract VI1總論 -1 -1.1 濕法磷酸的發(fā)

2、展 -1 -1.2 設(shè)計(jì)對(duì)象 -1 -1.2.1 規(guī)格 -1 -1.2.2 產(chǎn)品品種 -1 -1.3產(chǎn)品的說明 -1 -1.3.1 磷酸的物化性質(zhì) -1 -1.3.2 磷酸產(chǎn)品規(guī)格 -2 -1.3.3 重過磷酸鈣的 物 化性質(zhì) -3 -1.3.4重過磷酸鈣的市場(chǎng)前景 -3 -1.3.5重過磷酸鈣的規(guī)格 -4 -1.4原料、燃料的來源和規(guī)格 -4 -1.4.1 磷礦 -4 -1.4.2磷礦的品位及規(guī)格 -5 -1.4.3 硫酸及其理化性質(zhì) -5 -1.4.4 燃料 -5 -1.5 磷酸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和用途 -6 -1.6 建廠位置選擇 -6 -1.7 全廠生產(chǎn)路線的選擇論證 -8 -1.7.

3、1 原料工序 -8 -1.7.2 磷酸生產(chǎn)方法 -8 -1.7.3 磷酸的分離方法 -9 -1.7.4 磷酸的濃縮方法 -9 -1.7.5 重過磷酸鈣生產(chǎn)方法 -10 -1.7.6 能量及資源綜合利用 -11 -1.7.7 全廠生產(chǎn)路線方塊流程圖 -11 -1.8 年工作日和工作制度 -12-2工藝部分 -13 -2.1 車間或工序的生產(chǎn)基本原理 -13 -2.1.1 化學(xué)計(jì)量關(guān)系 -13 -2.1.2 硫酸鈣在CaSQH3PO-HO三元體系相平衡 -13 -2.1.3 硫酸鈣在CaSOH3PO-HSO-H2。四元體系中的相平衡 -14 -2.1.4 動(dòng)力學(xué) -15-2.1.5 過濾的基本原理

4、 -16 -2.2生產(chǎn)方法選擇論證 -16 -2.2.1 廢氣的產(chǎn)生及處理 -17 -2.2.2 過濾的生產(chǎn)方法選擇論證 -17 -2.2.3 廢渣的處理 -18 -2.2.4 反應(yīng)熱的移出方法 -18 -2.2.5 磷酸工序方塊流程圖 -18 -2.3 設(shè)備選擇論證 -19 -2.3.1 萃取槽的選擇論證 -19 -2.3.2 過濾機(jī)的選擇論證 -19 -2.3.3 其他設(shè)備的選型 -20 -2.4 工藝操作條件的確定 -20-2.4.1 萃取溫度 -20 -2.4.2 液相SQ含量 -20 -2.4.3 液相 P2Q 含量 -21 -2.4.4 料漿液固比 -21 -2.4.5 回漿 -2

5、1 -2.4.6 攪拌強(qiáng)度 -21 -2.4.7 反應(yīng)時(shí)間 -22 -2.4.8 礦粉細(xì)度 -22 -2.4.9 過濾的操作條件 -22 -2.5 控制點(diǎn)的說明 -23 -3工藝計(jì)算 -24 -3.1物料包算 -24 -3.1.1 工藝計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) -24 -3.1.2磷礦用量 -25-3.1.3硫酸用量 -25 -3.1.4成品磷酸組成 -26 -3.1.5磷石膏組成 -28 -3.1.6 反應(yīng)料漿量 -29 -3.1.7 反應(yīng)過程中排出氣體的量 -29 -3.1.8 回磷酸量及其組成 -29 -3.2熱量包算 -30 -3.2.1 顯熱 -30 -3.2.2 熱損失 -30 -3.2.3硫

6、酸的稀釋熱 -31 -3.2.4 磷酸生成熱 -32 -3.2.5 反應(yīng)熱 -32 -3.2.6 熱平衡 （單位：kJ/1000kg 礦） -34 -3.2.7料漿真空冷卻蒸發(fā)水量及帶走的熱 -34 -3.3 過濾計(jì)算 -35 -3.3.1 第一次過濾 -35 -3.3.2 第二次過濾 -36 -3.3.3 第三次過濾 -37 -3.3.4 第四次過濾 -38 -3.4物料及熱量平衡表 -38 -4主要設(shè)備計(jì)算 -40 -4.1反應(yīng)槽設(shè)備計(jì)算 -40 -4.2攪拌槳設(shè)備計(jì)算 -41 -4.3過濾機(jī)設(shè)備計(jì)算 -41 -5濃縮計(jì)算 -43 -5.1計(jì)算條件 -43 -5.2蒸發(fā)部分物料衡算 -43

7、 -5.2.1 磷酸中各組成的量 -43 -5.2.2 磷酸中可能存在的化合物 -44 -5.2.3 濃縮后的各物質(zhì)量 -44 -5.2.4考慮液相飛沫損失和固相器壁沉析后各物質(zhì)的量 -46 -5.3蒸發(fā)部分物料衡算 -48 -5.3.1 輸入 -48-5.3.2 輸出 -48-5.3.3 計(jì)算結(jié)果 -49-5.4氟吸收部分第一氟吸收塔物料衡算 -50 -5.4.1 輸入 -50-5.4.2 輸出 -50-5.4.3第二氟吸收塔送出的氟硅酸及其濃度 -51 -5.4.4去第二氟吸收塔蒸汽量及成品氟硅酸中P2。含量-51 -5.4.5計(jì)算結(jié)果 -52-5.5氟吸收部分第二氟吸收塔物料衡算 -52

8、 -5.5.1 輸入 -52-5.5.2 輸出 -52-5.5.3 物料平衡 -53-5.5.4 計(jì)算結(jié)果 -53-5.6冷凝部分物料衡算 -53-5.6.1 輸入 -53-5.6.2 輸出 -53-5.6.3 計(jì)算結(jié)果 -53-5.7 AspenPlus 模擬尾氣處理 -54-6非工藝部分 -56-6.1三廢治理與綜合利用 -56-6.1.1廢氣治理 -56-6.1.2 廢水治理 -56-6.1.3廢渣治理 -57-6.1.4 安全與防護(hù) -58-6.2全廠經(jīng)濟(jì)估算 -58-6.2.1 項(xiàng)目總投資估算 -59-6.2.2 產(chǎn)品成本費(fèi)用估算 -59-6.2.3經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) -61-參考文獻(xiàn)： -6

9、2-致謝 -63-年產(chǎn)20萬(wàn)噸磷酸工程項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)（重點(diǎn)設(shè)計(jì)：萃取和過濾工序）（成品磷酸：P2Q為46.00 %）摘要本設(shè)計(jì)采用二水硫酸法工藝制取磷酸，其中，磷酸為中間產(chǎn)品，重過磷酸鈣為最終 產(chǎn)品。重過磷酸鈣的生產(chǎn)方法選用料漿法。由丁二水物法制得的磷酸濃度低，因此，需 要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮得到較高濃度的磷酸產(chǎn)品，蒸發(fā)濃縮方式采用強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括總論部分，工藝部分和非工藝部分，其中 ，總論部分主要介紹了設(shè)計(jì) 對(duì)象規(guī)格及市場(chǎng)，建廠位置的選擇，全廠生產(chǎn)路線的選擇論證等；工藝部分包括物料衡 算，熱量包算和設(shè)備計(jì)算；非工藝部分介紹了 “三廢”的處理，職業(yè)病的危害與預(yù)防以 及全廠的經(jīng)濟(jì)估算。設(shè)計(jì)的

10、后面還采用 Aspen Plus模擬尾氣的吸收處理。另夕卜，設(shè)計(jì) 共附有3張圖紙，分別為設(shè)備圖、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖和廠區(qū)布置圖。關(guān)鍵詞：濕法磷酸，二水硫酸法，重過磷酸鈣Annual output 200,000tons of wet process phosphoric acid project design(Key design : The extraction and filtration process)(The phosphoric acid product : The content of PO5 is 46.00%)AbstractThis design uses sulfuri

11、c acid to resolve phosphate with the two aqueous method. Wherein, phosphoric acid is the intermediate product, while the final product is triple super phosphate, which is produced with slurry method. Since the concentration of phosphoric acid is low by two aqueous method, the phosphate products shou

12、ld be condensed.There are three parts in this design, including general introduction, process and non-process. The general part mainly introduces the object specifications and market, the selection of location and the choice of factory production line. The process part introduces material balance, h

13、eat balance and equipment calculation. The non-process part introduces the disposition of "three wastes ”，tprevention and damage of occupational disease and economic estimates of the whole factory. In the end of the design Aspen Plus is used to imitate the absorption and disposition of exhaust.

14、 In addition, there are three charts attached in the design, namely, the equipment diagram, the process flow chart with control points and the arrangement diagram of factories plant.Keywords： Phosphoric acid by wet process Two aqueous method Triple superhosphate貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-# -1總論1.1濕法磷酸的發(fā)展?jié)穹姿岬墓I(yè)化生產(chǎn)已有一

15、白多年的歷史。第二次世界大戰(zhàn)以后，世界濕法磷酸工藝 研究取得了突破性的進(jìn)展，高自控、大規(guī)模生產(chǎn)成為主流，最高 可日產(chǎn)可達(dá) 1000噸P2。六十年代末 至七十年到初期，磷酸工業(yè)中乂出現(xiàn)了一種新型工藝技術(shù)一 二步法半水-二水再結(jié)晶法，這種新型工藝能大批生產(chǎn)40%50%P。的濃磷酸。1我國(guó)濕法磷酸工業(yè)始丁1953年，迄今只有二十余年歷史，但取得了較大的成就。1957年以后開始了半水物法的研究，1968年結(jié)束試驗(yàn)階段， 乂在1971年開始研發(fā)了 二步法半水 -二水再結(jié)晶流程。2直到1990 年，云南昆明化肥 廠建成年產(chǎn)1.5 萬(wàn)噸磷酸（以 P2C5計(jì)）的半水物雙槽濕法磷酸裝置，多年運(yùn) 行結(jié)果均達(dá)到設(shè)計(jì)

16、要求。到目前為止，全國(guó)建成投產(chǎn)的中、小型濕法磷酸工廠有十多個(gè)。1.2設(shè)計(jì)對(duì)象1.2.1 規(guī)格年產(chǎn)20萬(wàn)噸磷酸工程項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)（成品磷酸：P2C5為46.00 %。重點(diǎn)設(shè)計(jì)：萃取和過濾工序）。1.2.2 產(chǎn)品品種中間產(chǎn)品為磷酸，最終產(chǎn)品為重過磷酸鈣。1.3產(chǎn)品的說明1.3.1磷酸的物化性質(zhì)磷酸是三元中強(qiáng)酸，熔點(diǎn)：22C,沸點(diǎn)：261C,可與水以任意比互溶，密度1.874g/mL, 外觀白色固體，大丁 42C時(shí)為無(wú)色粘稠液體。磷酸分幾乎沒有氧化性，具有酸的通性， 不易分解，不易揮發(fā)，電離分三步。（1）濃磷酸和氯化鈉共熱，生成氯化氫氣體（與碘化鉀、漠化鈉等也有類似反應(yīng)）， 屆丁弱酸制強(qiáng)酸。原理：難揮

17、發(fā)性酸制揮發(fā)性酸。NaCl + H 3PO（濃） NaHPO + HCl f(2) 磷酸根離子具有很強(qiáng)的配合能力，能與許多金屆離子生成可溶性的配合物。(3) 磷酸受強(qiáng)熱時(shí)脫水，依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。(4) 需要特別注意的是，熱的濃磷酸能腐蝕二氧化硅，生成雜多酸。1.3.2 磷酸產(chǎn)品規(guī)格磷酸有不同的規(guī)格，其不同的規(guī)格如下表所示：表1.1磷酸產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級(jí)純(GR)分析純(AR)(CP)含量(H3PO) >%858585色度，黑曾單位V%02525灼燒殘?jiān)黇%0.10.20.5揮發(fā)酸V%0.020.020.02氯化物(Cl) <%0.00020.00030.0005

18、硫酸鹽(SQ) <%0.0010.0030.01硝酸鹽(NC3)<%0.00030.00050.0005石申(As) <%0.0010.00010.005鐵(Fe) <%0.0010.0020.002鈉(Na) V%0.05-鉀(K) <%0.005-鋌(Mn)<%0.00020.00020.0005銳(Ni) <%0.0005-銅(Cu) <%0.0005-鋅(Zn) <%0.001-鎘(Cd) V%0.0005-鉛(Pb) <%0.0005-重金屆(以Pb計(jì))<%-0.0010.001還原物質(zhì)(以HPO計(jì))<%0.00

19、50.010.05表1.2磷酸產(chǎn)品的化工標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目摩式試劑微粒合格含量(H3PO) %> 85.0揮發(fā)性酸(以CHCOO就)%< 1310 "貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-5 -氯化物(Cl) %< 1310 -4硫酸鹽(SO4) %< 3310 -3還原高鋌酸鉀物質(zhì)(以O(shè)計(jì)),%< 5310 -4還原物質(zhì)(以HPO計(jì))< 5310 -3鈉(Na) %< 1310 -3鎂(Mg) %-3< 1310鉀(K) %_ -4< 5310鈣(Ca) %-3< 2310鋌(Mn) %_ -4< 5310鐵(Fe) %-3< 1310鐐(

20、Ni) %_ -4< 5310銅(Cu) %< 5310 -4鋅(Zn)%< 1cc10-3砰(As) %< 5310 -5鎘(Cd) %< 5310 -4解(Sb) %< 1310 -4鉛(Pb) %< 1310 -61.3.3 重過磷酸鈣的 物化性質(zhì)重過磷酸鈣是一種無(wú)色三斜晶系結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末。相對(duì)密度2.22(16 C)。易溶丁硝酸、鹽酸，微溶丁冷水，幾乎不溶丁乙醇。水溶液顯酸性，加熱水溶液則水解為 正磷酸氫鈣。不能與堿性物質(zhì)混用，會(huì)發(fā)生中和反應(yīng)，生成難溶性磷酸鈣從而降低肥效。HPO- + 2OH- = 2H 2。+ PO3-1.3.4重過磷

21、酸鈣的市場(chǎng)前景重鈣的貿(mào)易在世界磷肥的供需平衡中占有極其重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1996年我國(guó)磷肥總產(chǎn)量為575.05萬(wàn)t P2Q,而重鈣產(chǎn)量為11.92萬(wàn)tP2。,僅占磷肥總產(chǎn)量的2.07%,遠(yuǎn)低丁國(guó)際產(chǎn)量。為此，近年來我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展了一批大型骨干 磷肥企業(yè)，其中包括目前已經(jīng)投產(chǎn)的荊襄磷化工公司大峪口年產(chǎn)56萬(wàn)噸重鈣 裝置，云南省磷肥工業(yè)基地以熱法磷酸為原料的年產(chǎn)40萬(wàn)噸的重鈣裝置和貴州甕福80萬(wàn)t/a的重鈣裝置。根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，我國(guó)重鈣的年產(chǎn)量將達(dá)到200萬(wàn)噸左右。41.3.5重過磷酸鈣的規(guī)格表1.3重過磷酸鈣的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一總磷（此Q）含量,%47.044.040.0似磷（P2Q）含量，46.

22、042.038.0游離酸（以P2O計(jì)）含量，4.55.05.0游離水分,%3.54.04.0粒度（1.0 4.0mm , %90.090.085.0顆粒品均抗壓強(qiáng)度，N12.010.08.01.4原料、燃料的來源和規(guī)格1.4.1 磷礦在工業(yè)上把具有開發(fā)價(jià)值的磷酸鹽礦床統(tǒng)稱為磷礦。天然磷酸鹽礦物是生產(chǎn)磷肥及 磷化工產(chǎn)品的主要原料。它們的主要化學(xué)成分都是氟磷酸鈣（CaF（PQ）3）。磷灰石礦一般是由熔融的巖漿冷卻結(jié)晶而成，屆丁火成巖礦物，其中的磷以磷灰石 結(jié)晶形式呈現(xiàn)。磷灰石的主要以鈣、氟磷灰石形式存在。純的鈣氟磷灰石含P2Q: 42.26%、 CaO 55.65%、F: 3.77%。但由丁同晶取

23、代的作用與伴生雜質(zhì)的影響，天然磷灰石往往 比純氟磷灰石品位低，其最高含量為40.70%, F為2.8%3.4%。磷塊巖是幾白萬(wàn)年甚至數(shù)億年前含磷物質(zhì)的最小顆粒在海底或湖底沉積而成的，屆丁水成巖，磷塊巖一般呈細(xì)小的結(jié)晶體或隱晶質(zhì)狀態(tài)，顏色有灰白色、淺綠色、黃褐色 或灰黑色等。磷塊巖常常含有結(jié)晶水，多與含碳酸鹽的礦物共生，除磷酸鹽、碳酸鹽外， 它尚含硅石（石英）、海綠石、高嶺土、褐鐵礦和長(zhǎng)石等礦物，以及有機(jī)物質(zhì)和微量的 稀有兀素等。磷塊巖具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)、局分散和顆粒的多孔等特征。沉積磷塊巖礦床的P2O5 含量通常比磷灰石礦床高，而且貯量也大，因此，它是磷肥生產(chǎn)最主要的原料來源。我 國(guó)磷礦主要為沉積型

24、磷塊巖，在云南昆陽(yáng)、貴州翁福、貴州開陽(yáng)、湖北宜昌、湖北荊襄、 湖南瀏陽(yáng)、四川活平、四川金河一帶擁有比較豐富的磷塊巖礦床，大約占中國(guó)磷礦儲(chǔ)量 的80%1.4.2磷礦的品位及規(guī)格磷礦的品位是指磷礦中 BQ含量，我國(guó)習(xí)慣上以白分含量表示，國(guó)際上常以BPL含量來表示，即將磷礦中P2Q含量折合為磷酸三鈣（C&（PC4）2）的含量來表示，磷酸三鈣 中P2Q理論含量為45.76%。兩種表示方法可按下式換算：%BPL 0.4576=% P2O隨著大規(guī)模的開采，高品位的富礦已明顯減少。目前對(duì)丁磷礦的要求是：在雜質(zhì)含 量符合規(guī)定的條件下，品位大丁 68吩78%BPL31.11%32.03% P2O）即可。

25、中國(guó)現(xiàn)有 的磷礦按品位的高低，一般可分為高品位礦、中品位礦和低品位礦三類。高品位礦一般 含量在30恕上，中品位礦含量在26吮30彖問，低品位礦含量在 26%Z下。上述三種 劃分方法并不是絕對(duì)的，品位之間也沒有嚴(yán)格的界限。我國(guó)的磷礦資源中，大部分是含 有害雜質(zhì)較高并且難丁富集的中、低品位磷礦。表1.4國(guó)外對(duì)商品磷礦的要求項(xiàng)目BPL%(P5%)CaO(Fe2Q+Al2Q)MgO基本要求> 68吮 70% (31吩 33%< 1.4 1.45< 3%< 0.5%最低要求>68%( 31%< 1.45< 10%< 2%表1.5中國(guó)濕法磷肥用礦化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

26、（HG/T 2673 95)項(xiàng)目?jī)?yōu)等品一等品合格品InI五氧化二磷含量/%>3432302824氧化鎂（MgO/五氧化二磷（P2Q） /%2.53.5510三氧化二物（RQ） /五氧化二磷（BQ） /%8.5101215二氧化碳含量/%34571.4.3硫酸及其理化性質(zhì)硫酸是一種最活潑的二元無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，能和許多金屆發(fā)生反應(yīng)。純硫酸是無(wú)色油狀液 體。熔點(diǎn)是10.371 C，沸點(diǎn)337C，密度1.84 g/cm3。能與水任意比例互溶，同時(shí)放出 大量的熱。加熱到290C時(shí)開始釋放出三氧化硫，最終變成為98.54%的水溶液，在317C 時(shí)沸騰而成為共沸混合物。硫酸還具有腐蝕性，強(qiáng)氧化性、脫水性以及

27、酸的通性。1.4.4燃料一貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-# -本次設(shè)計(jì)的 燃料用天然氣。理由有以下幾點(diǎn)：(1 )安全可靠。天然氣是比較安全的燃?xì)庵唬缓谎趸?，密度也比空氣小，一旦泄漏，?huì)立即會(huì)向上擴(kuò)散，不易積聚而形成爆炸性氣體，安全性較高。6(2) 綠色環(huán)保。天然氣是一種比較活潔的燃料，幾乎不含硫、粉塵及其他有害物質(zhì)； 能減少SO及粉塵排放量近100%減少CO排放量60咧日NO排放量50%有助丁減少酸 雨的形成，緩解地球溫室效應(yīng)，因而可以大大改善環(huán)境污染問題。(3) 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。天然氣作為燃料，具有單位熱值高、排氣污染小、供應(yīng)可靠、價(jià)格低 等優(yōu)點(diǎn)，(4) 來源方便。天然氣來源方便，直接從中緬新建天然

28、氣管道運(yùn)輸過來，節(jié)省運(yùn)費(fèi)。1.5磷酸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和用途磷酸是重要的中間產(chǎn)品，主要用丁生產(chǎn)化學(xué)肥料、工業(yè)磷酸鹽、飼料磷酸鹽及食品 磷酸鹽。(1) 農(nóng)業(yè)：磷酸是生產(chǎn)重要的磷肥(過磷酸鈣、磷酸二氫鉀等)的原料，也是生產(chǎn)飼 料營(yíng)養(yǎng)劑(磷酸二氫鈣)的原料。(2) 工業(yè)：磷酸是一種重要的化工原料，主要作用如下： 處理金屆表面，在金屆的表面生成難溶的磷酸鹽薄膜，從而保護(hù)金屆免受腐蝕。 和硝酸混合作為化學(xué)拋光劑，用以提高金屆表面的光潔度。 生產(chǎn)洗滌用品、殺蟲劑的原料磷酸酯。 生產(chǎn)含磷阻燃劑的原料。(3) 食品：磷酸是食品添加劑之一。常作食品的酸味劑、酵母營(yíng)養(yǎng)劑等。(4) 醫(yī)學(xué)：磷酸可用丁制取含磷藥物，例

29、如甘油磷酸鈉等。1.6建廠位置選擇根據(jù)地形條件、交通運(yùn)輸、水電資源、氣象條件等因素的綜合考慮，決定把磷酸廠建在云南省晉寧縣工業(yè)園區(qū)。理由如下：(1) 晉寧縣的磷礦儲(chǔ)量豐富。 據(jù)地質(zhì)部門調(diào)查，磷礦儲(chǔ)量為 200億噸，僅五 白里滇池周圍，儲(chǔ)量達(dá)46億多噸，與美國(guó)的佛羅里達(dá)、非洲的摩洛哥、前蘇聯(lián)的柯拉 齊名稱為“世界四大磷礦”。一貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-9 -(2) 交通便利。晉寧縣區(qū)位優(yōu)越、交通便捷、資源豐富、風(fēng)光秀麗，屆昆明市郊 區(qū)?？h城距昆明市區(qū)53km距玉溪市區(qū)38km安晉、昆玉、環(huán)湖高速，晉江、昆洛公 路以及昆玉鐵路穿境而過；水路可通往沿滇池各碼頭，達(dá)昆明。(3) 氣象條件。晉寧縣屆低緯度高原北

30、業(yè)熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑， 四季如春，干濕季分明。年平均氣溫 17.9 C，最熱(7月)平均氣溫26C，最冷(1月) 平均氣溫9.8 C,無(wú)霜期為240天左右，年平均日照時(shí)數(shù)為2291小時(shí)，年平均降水量為 891.7毫米，風(fēng)向多為西南風(fēng)。主要災(zāi)害性天氣有低溫、霜凍、冰雹、旱澇等。(4) 地形條件。 晉寧縣位丁云南省中部，屆昆明市郊縣，距省會(huì)昆明 60km三 面環(huán)山，一面是平壩。地處東經(jīng) 102° 12'102° 52'、北緯24° 23'24° 48'之 問。縣城總面積1230.86平方千米，其中山區(qū)、半山區(qū)占

31、 70.7%,壩子、谷地、湖泊占 29.3%。南部的大梁子山海拔2648米，為全縣的最高點(diǎn)；西部的小石板河海拔 1340米， 為全縣最低點(diǎn)。(5) 用水便利。東部的柴河、大河，中部的東大河自南而北注入滇池，西部的九村河、二街河流入安寧縣，西南部的擺衣河流入峨山縣的三鄉(xiāng)河。河流總長(zhǎng)168千米，絕大部分屆金沙江水系。(6) 園區(qū)優(yōu)勢(shì)。 晉寧工業(yè)園區(qū)是云南省級(jí)重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)；是昆明市發(fā)展工業(yè)的 重點(diǎn)區(qū)域和新型化工業(yè)示范基地；是云南省新型工業(yè)化精細(xì)磷化工產(chǎn)業(yè)示范基地、國(guó)家 農(nóng)產(chǎn)品加工基地、臺(tái)灣農(nóng)民創(chuàng)業(yè)園組成部份、云南省級(jí)生物產(chǎn)業(yè)示范基地、云南省五大 物流基地、省級(jí)工業(yè)上山低丘緩坡示范點(diǎn)之一。經(jīng)過幾年的發(fā)

32、展建設(shè)，基本形成了以精 細(xì)磷化工、商貿(mào)物流、精密機(jī)床、食品加工、新型建材、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、汽配裝備制造等為主的“一園六基地”的發(fā)展格局。另外晉寧工業(yè)園區(qū)宵山基地110KV變電站土地平整項(xiàng)目，已全部完工，具備竣工驗(yàn)收條件。(7) 硬件設(shè)施齊全。2013年晉寧工業(yè)園區(qū)完成了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，涉及二街、上蒜、 宵山、晉城、寶峰、烏龍6個(gè)工業(yè)基地的道路、電力、燈光、環(huán)保、綠化等工程，全年 完成投資共8.23億元，完成目標(biāo)任務(wù)的103%另外，園區(qū)照明工程，計(jì)劃總投資1122 萬(wàn)元，現(xiàn)已竣工。綠化工程，計(jì)劃總投資 2151萬(wàn)元。環(huán)保工程，辦理了 23家企業(yè)污水 接納協(xié)議。寶峰污水處理廠總投資15528萬(wàn)元，正在

33、安裝設(shè)備，中水和污水管已鋪設(shè)完 成。建廠位置圖如下：八制nG5M1可以水運(yùn)晉寧且圖1-1建廠位置1.7全廠生產(chǎn)路線的選擇論證1.7.1 原料工序晉寧磷礦平均品位（含P2Q） 27.00%;經(jīng)擦洗脫泥后，磷精礦礦石平均品位超過 29.00%。而目前磷酸生產(chǎn)對(duì)磷礦石的一般要求是：在雜質(zhì)含量符合規(guī)定的前提下，磷礦 品位大丁 68吩78%BPL31.11%32.03% P2Q）即可。在磷酸生產(chǎn)中，磷礦品位乂是決定系統(tǒng)水平衡的重要因素，當(dāng)生產(chǎn)的磷酸濃度一定 時(shí)，磷礦品位越低，允許加入過濾系統(tǒng)的洗滌水量越少，廢渣的洗滌程度會(huì)受到影響。 當(dāng)洗滌水量減少到一定的限度，不足以洗凈廢渣中游離磷酸時(shí)，只能降低磷酸的

34、濃度， 結(jié)果將使得料漿濃縮或磷酸濃縮裝置的生產(chǎn)能力降低。因此，應(yīng)盡可能選礦富集，提高 磷礦石的品位。一般通過常規(guī)的浮選法或其他比較簡(jiǎn)單的選礦工藝，就可以得到質(zhì)量較好并且成本低的精礦。我國(guó)磷礦資源和磷礦供應(yīng)絕大部分是磷塊巖，它含有較多的白云石和硅質(zhì)磷 礦物，因而富集比較困難。對(duì)這種磷礦，一般先浮選碳酸鹽礦物，再浮選磷酸鹽礦物， 即采用反浮選法，也可根據(jù)實(shí)際因地制宜地選。1.7.2 磷酸生產(chǎn)方法濕法磷酸工藝按其所用無(wú)機(jī)酸不同可分為硝酸法、鹽酸法、硫酸法等，這 些反應(yīng)共同的特點(diǎn)是都能夠制得磷酸 ，但是磷礦中的鈣反應(yīng)生成什么形式的鈣鹽各不相同，各有其特點(diǎn)?？谙跛岱▉V稱奧達(dá)法，因?yàn)槭芟跛崮芎母?、價(jià)格高、

35、流程長(zhǎng)等條件的影響，目前工業(yè)極少應(yīng)用；鹽酸法 存在副產(chǎn)物氯化鈣難以經(jīng)濟(jì)回收、工藝復(fù)雜等問題，也極少應(yīng)用；硫酸法的特點(diǎn)是礦石分解后的產(chǎn)物為液相，副產(chǎn)物硫酸鈣 （CaSO）是溶解度很小的固相。二者采用 簡(jiǎn)單的液固法 分離，具有其他工藝方法 不可比擬的優(yōu)越性。因此， 本次設(shè)計(jì) 選用硫酸法。濕法 磷酸工藝流程 主要有二水法、半水法、二水-半水法、半水-二水法和無(wú)水法，除無(wú)水法外 其他均為成熟的生產(chǎn)工藝，在物耗、能耗、磷收率、磷石膏活性、磷礦適應(yīng)性等方面各有優(yōu)劣。7但是二水法工藝具有礦種適應(yīng)性強(qiáng)，易操作等特點(diǎn)；從已建成的裝置運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠程度上看，二水法工藝最為優(yōu)越，作業(yè)率最高；從操作彈性上看，由丁二

36、水物的結(jié)晶范圍較大，因而操 作條件的波動(dòng)對(duì)裝置運(yùn)行影的響較小。基丁這些考慮，選用本次設(shè)計(jì)我選用二水法工藝。1.7.3 磷酸的分離方法濕法磷酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的 磷石膏的分離是把反應(yīng)過程得到的磷酸料漿送 至過濾機(jī)上，采用真空過濾的方式，使其連續(xù)不斷的通過 濾布最終實(shí)現(xiàn) 磷酸與磷石膏分離。得到的磷石膏濾餅，用逆流洗滌法把吸附在磷石膏表面上的絕大部 分磷酸溶液充分活除并予以回收。過濾所得的石膏濾餅經(jīng)洗滌后卸入螺旋輸送機(jī)并經(jīng)過皮帶送至磷石膏廠內(nèi)堆放。濾餅用三次逆流洗滌流程，沖洗過濾機(jī)濾盤的污水送至污水封閉循環(huán) 系統(tǒng)。各次過 濾洗液集中丁氣液分離器 的相應(yīng)格內(nèi)，經(jīng) 過氣液分離后，洗液也 進(jìn)入相應(yīng)濾洗液中間槽的

37、洗液格內(nèi)。濾液磷酸經(jīng)濾液泵，一部分送到磷酸中間 儲(chǔ)槽儲(chǔ)存另一部分返回一洗格內(nèi)。一洗液由一洗液泵全部送到酸解槽。二洗液和三洗液分別經(jīng)二洗液泵和三洗液泵返回過濾機(jī)逆流洗滌濾餅。吸干液經(jīng)氣液 分離器進(jìn)入 濾洗液中間槽三洗液格內(nèi)。水循環(huán)真空泵的壓出氣則送至過濾機(jī)作 反吹石膏渣卸料用。過濾工序所需真空由水環(huán)式真空泵產(chǎn)生。1.7.4 磷酸的濃縮方法采用二水法生產(chǎn)的磷酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有24%28%BQ，而磷酸下游 的產(chǎn)品對(duì)磷酸濃度 的要求較高，因此 ，二水法生產(chǎn)的磷酸需要 進(jìn)行濃縮。從理論上 來 說，磷酸濃縮系統(tǒng)的非常簡(jiǎn)單，但磷酸的磨 蝕、腐蝕和結(jié)垢 的特性影響了生產(chǎn)的一貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-11 -正常操作。濕

38、法磷酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，尤其是在較高酸溫和較高流速下，且由丁磷酸含有一定量游離H2S0和F-,更加劇了其腐蝕性 。磷酸濃縮結(jié)垢物有 3種形式，即鈣鹽、氟鹽、繼沉淀。當(dāng)酸濃縮到45%PQ時(shí)，硫酸鈣以二水物形式結(jié)晶；大丁 45%BQ時(shí)，以無(wú)水物形式結(jié)晶；若含游離H2SQ低或不足，磷酸一鈣會(huì)從54%BQ磷酸中沉淀出來。磷酸的濃縮的方法以其加熱方式可分為兩類，即直接加熱和間接加熱蒸 發(fā)。直接加熱蒸發(fā)是最簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行濃縮，磷酸與熱氣體直接觸。就其設(shè)備而言，直接加熱蒸發(fā)可以克服中間傳熱蒸發(fā)所引起的腐蝕和結(jié)垢問題。廣泛應(yīng) 用丁磷酸濃縮的直接加熱器有鼓泡濃縮流程浸沒燃燒蒸發(fā)器及濕壁蒸發(fā)器等，但是燃料費(fèi)用太高

39、和達(dá)不到環(huán)保要求的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。間接加熱蒸法是加熱的蒸汽通過傳熱介質(zhì)向磷酸溶液傳熱。磷酸濃縮時(shí)，隨著P2O5的濃度提高，傳熱表面上的結(jié)垢和設(shè)備管道腐蝕的 問題，嚴(yán)重 影響著傳熱性能和結(jié)構(gòu)材料。廣泛應(yīng)用丁磷酸濃縮的間接加熱器有強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)列管換熱器。故本次設(shè)計(jì)采 用強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)濃縮法。圖1-2典型的強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)流程1.7.5 重過磷酸鈣 生產(chǎn)方法重鈣生產(chǎn)目前有兩個(gè)比較成熟的工藝流程，一是濃酸固化法簡(jiǎn)稱化成法，生產(chǎn)粉狀產(chǎn)品再加工成粒狀產(chǎn)品；二是濃酸礦漿料漿造粒法乂稱料漿法，一步制得粒狀產(chǎn)品。8化成法生產(chǎn)重鈣的優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，可以獲得較高的磷礦分解率；對(duì)磷礦的 適應(yīng)性較廣；生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單

40、，操作控制容易。其缺點(diǎn)有：需要有龐大的熟化倉(cāng)庫(kù)，占 地面積大；熟化倉(cāng)庫(kù)內(nèi)有含氟氣體，難以捕集處理，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。8 （3）對(duì)磷酸 濃度要求高（48吮52%EQ）。料漿法生產(chǎn)重鈣的優(yōu)點(diǎn)：流程連續(xù)，物料不需著地,無(wú) 需龐大的熟化倉(cāng)庫(kù)，裝置緊湊占地面積少；生產(chǎn)裝置處丁負(fù)壓下操作，各處逸出的含氟 氣體容易捕集處理，不至丁對(duì)環(huán)境造成污染；生產(chǎn)裝置靈活性大，可方便地轉(zhuǎn)產(chǎn)其他混 合肥料；對(duì)磷酸的要求低（37吩40%泊）。其缺點(diǎn):（1）對(duì)磷礦的適應(yīng)性差。（2）干燥、 篩分、破碎、輸送設(shè)備龐大，投資和動(dòng)力消耗也相應(yīng)增加，干燥負(fù)荷重，燃料消耗量較大。 基丁磷酸的濃度考慮，因此，本次設(shè)計(jì)選用料漿法工藝生產(chǎn)重鈣。

41、重鈣的生產(chǎn)原理：磷酸與磷礦粉進(jìn)行混合反應(yīng)。反應(yīng)后的物料經(jīng)過堆置熟化、造粒、 干燥、篩分、冷卻得到產(chǎn)品。反應(yīng)式如下：Ca（PQ） 3F+7HPO+5H牛5Ca（H2PO） 22H 2O+HF1.7.6 能量及資源綜合利用節(jié)能降耗、降低成本已是濕法磷酸企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力 的重要舉措。濕法磷酸裝置主要能耗在丁電和蒸汽的消耗，因此應(yīng)想辦法降低 兩者的消耗。采用變截面攪拌槳可以降低電耗；對(duì)磷酸裝置排出的水進(jìn)行活污分流、循環(huán)使用；反應(yīng)熱（包括稀釋熱）的移除，確保溫度的控制；回收裝置的冷凝水等都可以實(shí)現(xiàn)能量的循環(huán)利用。濕法磷酸生產(chǎn)過程中磷的廢渣磷石膏在工業(yè)上主要用丁制墻粉、石膏板、水泥緩凝劑

42、、硫酸鉉及硫酸和水泥；磷石膏在農(nóng)業(yè)上主要用作硫、鈣的補(bǔ)充來源。也可以用丁鹽堿土改良劑及某些農(nóng)藥填料，石膏中所含極少量P2。也具有一定肥效；除雜后 的磷石膏還可用丁生產(chǎn)高附加值無(wú)機(jī)化工材料，如粉體材料 或硫酸鈣晶須等。S磷礦中一般含有 F 3%4%硫酸分解磷礦后，其氟化物主要存在形式為SiF4, HF極少。由丁它們都 極易溶丁水，故生產(chǎn)過程中用水吸收 SiF4生成WSiF6 以達(dá)到回收其中的氟化物 的目的。氟硅酸可以做原料生產(chǎn)氟硅酸鈉（N&SiF6）、氟化鋁（AIF3）、氟化鈉（NaF）和冰晶石（N&AIF6）等副產(chǎn)品。1.7.7 全廠生產(chǎn)路線方塊流程圖-# -圖1-2全廠生產(chǎn)方

43、塊流程圖1.8年工作日和工作制度濕法磷酸生產(chǎn)裝置的運(yùn)行率通常為80%90%,其余時(shí)間為活洗和維修設(shè)備。除垢是裝置活 洗的重要部分，其活洗頻率主要取決丁磷礦石的種類、操作水平和反應(yīng)工況。管線、泵、過濾和濃縮系統(tǒng)需要經(jīng)?；钕?。全年按365天計(jì)算，大修一次 20天，中修 5次，每次5天，小修10次，每次 2天，則年工作 日為：300天。工作制度：按四班三倒實(shí)行，即 8 : 00 16:00 0:00依次循環(huán) 工作。貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-13 -2工藝部分2.1車間或工序的生產(chǎn)基本原理2.1.1 化學(xué)計(jì)量關(guān)系化學(xué)平衡濕法磷酸生產(chǎn)化學(xué)反應(yīng)，總的化學(xué)方程式如下5H2SO+CaF(PQ) 3+10HO =5Ca

44、SO2 2HO+3l3PO+HFf實(shí)際上反應(yīng)分為兩步進(jìn)行。第一步是磷礦和循環(huán)磷酸進(jìn)行預(yù)分解反應(yīng)。磷礦首先溶 解在過量的磷酸中生成磷酸一鈣。10Ca5F(PQ) 3+7HPO=5Ca(HPO) 2+HFf第二步為上述的磷酸一鈣料漿與過量的硫酸反應(yīng)生成硫酸結(jié)晶和磷酸溶液 5Ca(HPO)2+ 5H2SO+10HO=10HPO+5CaSC2 2H2O2.1.2 硫酸鈣在CaSQH3PO-HO三元體系相平衡硫酸鈣在濕法磷酸生產(chǎn)中可能生成的三種結(jié)晶，有不同的溶解度等溫線。80C時(shí)，硫酸鈣的三種水合結(jié)晶在磷酸中，無(wú)水硫酸鈣結(jié)晶在溶液中溶解度最小，成為唯一的穩(wěn) 定固相，二水物硫酸鈣和半水物硫酸鈣都是介穩(wěn)定固

45、相，最終將轉(zhuǎn)化為無(wú)水物。二水物 和半水物結(jié)晶的穩(wěn)定性取決丁溫度及磷酸的濃度。80C時(shí)磷酸濃度為33%K5，所以在該溫度下，當(dāng)溶液的磷酸濃度低丁 33%EQ時(shí),二水物比半水物的溶解度小，相對(duì)的比半水 物更穩(wěn)定；相反，當(dāng)溶液的磷酸濃度高丁 33%2時(shí)，半水物比二水物更穩(wěn)定，當(dāng)溶液的 磷酸濃度等丁 33%EO5時(shí)，二水物半水物轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡，因此，對(duì)不同的生產(chǎn)要求可 以按三元體平衡的轉(zhuǎn)化規(guī)律來進(jìn)行選擇。為了便丁研究現(xiàn)將硫酸鈣的三元體系平衡圖繪 制丁下：11O1口1535段醵言左 / :化二石峰n分查堂圖2-1 CaSO4-H3PO-HO體系平衡圖下圖的三個(gè)區(qū)域中，硫酸鈣的結(jié)晶的轉(zhuǎn)化順序?yàn)椋?區(qū)域名稱不

46、穩(wěn)定T介穩(wěn)定T穩(wěn)定區(qū)域一：半水物T無(wú)水物T二水物區(qū)域二：半水物T二水物T無(wú)水物 區(qū)域三：二水物T半水物T無(wú)水物2.1.3 硫酸鈣在CaSQH3PO-HSO-H2。四元體系中的相平衡CaSQP2Q-H2。的三元體系的研究結(jié)果表明，只有當(dāng)反應(yīng)料漿液相中CaT SO2-濃度 以等物質(zhì)的量存在時(shí)才有意義。11 但是在濕法磷酸生產(chǎn)中，硫酸都是過量的，即體系中 有大量的Sq-存在。應(yīng)用三元相圖進(jìn)行分析時(shí)產(chǎn)生的偏差較大，故研究CaSQHsPO-HSO-H2O四元體系是很有必要的。下圖為中元體系相圖。圖2.2 CaSO4-H3PO-HSO-H2。四元體系中的相平衡圖1.SO3=19.2 H 2SQ=23.5

47、2.SO 3=14.2 H 2SQ=17.4 3.SO 3=9.2 H 2SO=11.3 4.SO 3= 4.2 HSQ=5.2此圖是不完全的，只表示了半水物 二水物轉(zhuǎn)化過程的一部分。圖中曲線是在給 定HSO含量（以SO%!示）下平衡點(diǎn)的移動(dòng)軌跡。線以上是半水物的介穩(wěn)區(qū)，線以下 是二水物的穩(wěn)定區(qū)，當(dāng)SO=0%寸，即是三元體系的結(jié)果。上圖表明，當(dāng)HSO的含量增大后，半水物二水物的平衡點(diǎn)向著磷酸濃度和溫度降低的方向移動(dòng)。有數(shù)據(jù)得出， 當(dāng)溫度一定時(shí)，四元體系中的二水物半水物的轉(zhuǎn)化平衡軌跡是一條線性很好的直線， 可用下面的直線方程來表示：一貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-# -SQ% =(A cP2O5 +B)%式

48、中：cPO表示省去勺磷酸中P2Q含量，A及B是直線的斜率和截距，隨著體系的溫度改變而異?，F(xiàn)已求出不同溫度時(shí) A, B的值如下表：表2.1不同溫度時(shí)A B的值體系溫度/cAB體系溫度/cAB50-0.9443870-0.90130.255-0.92836.475-0.89128.260-0.92534.780-0.88525.465-0.91532.9應(yīng)用式與表(1)可以確切地解釋和說明生產(chǎn)中的實(shí)際問題。如采用二水物工藝 流程生產(chǎn)22% P2O5的磷酸，反應(yīng)溫度為80C時(shí)，按式計(jì)算得到半水物 二水物轉(zhuǎn)化 過程平衡點(diǎn)的極限SO%應(yīng)為：SO%= (- 0.885322+25.4 ) %=5.93%很

49、明顯，若平衡點(diǎn)的SO含量超過此值則會(huì)進(jìn)入半水物的介穩(wěn)區(qū)域而得不到二水物結(jié) 晶。但是如果降低溫度則平衡的 SO含量將相應(yīng)提高，這就是在較低溫度條件下可以允 許有較高的SO含量的道理。二水物法生產(chǎn)中，液相SO含量均遠(yuǎn)低丁式計(jì)算的值，即 使采用含雜質(zhì)較多的中品位磷礦， 在磷酸含量為22%BO，溫度為80C條件下，液相SO 含量的高限控制范圍實(shí)際上大多在 4知右，顯著低丁 5.93% SO的值，因此，生成穩(wěn)定 的二水物結(jié)晶并順利實(shí)現(xiàn)二水物法生產(chǎn)是沒有問題的。此外，四元體系研究結(jié)果還可以 根據(jù)硫酸與磷酸混酸中不同的硫酸含量來解釋再結(jié)晶過程中的半水物到二水物的轉(zhuǎn)化 過程。2.1.4 動(dòng)力學(xué)為什么二水物濕法

50、磷酸的生產(chǎn)總是在介穩(wěn)態(tài)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)呢，轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)將解決這一問題。二水物的生產(chǎn)中，由丁半水物形成晶核所要的活化能最小，故首先析出的是處丁 不穩(wěn)定態(tài)的半水物，然后再轉(zhuǎn)化為介穩(wěn)態(tài)的二水物并最終轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)的無(wú)水物，因此， 研究80C時(shí)的它們之間的轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)具有指導(dǎo)意義。1180C時(shí)，半水物和二水物的轉(zhuǎn)化平衡點(diǎn)在磷酸的濃度為含33%K5的時(shí)候，所以當(dāng)磷酸的濃度高丁此時(shí)，轉(zhuǎn)化的順序?yàn)榘胨锏蕉?，低丁此濃度是轉(zhuǎn)化的順序是半水物到二水物再到無(wú)水物。80C時(shí)半水物轉(zhuǎn)化為二水物在磷酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10吮25%勺磷酸溶液中進(jìn)行得最快，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%P5時(shí)，一小時(shí)內(nèi)就可以轉(zhuǎn)化完全，當(dāng)質(zhì)量分 數(shù)在18%寸，約要兩

51、個(gè)小時(shí)左右，隨著P2Q濃度的提高，轉(zhuǎn)化的時(shí)間相應(yīng)的增加，至丁轉(zhuǎn)化形成的介穩(wěn)態(tài)二水物再轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)水物進(jìn)行得極慢。上述所說的時(shí)間包括了結(jié)晶轉(zhuǎn)化的潛期時(shí)間和時(shí)間轉(zhuǎn)化所需時(shí)間之和。所謂的潛期時(shí)間就是在此期間內(nèi)，半水物結(jié)晶保持不變，主要是進(jìn)行新相的萌發(fā)，轉(zhuǎn)化實(shí)際上不曾 開始。實(shí)際的轉(zhuǎn)化時(shí)間是指半水物開始結(jié)晶到開始轉(zhuǎn)變?yōu)槎锝Y(jié)晶，它的結(jié)晶水含量 隨時(shí)間的變化而變化。以上的分析表明，在二水物的實(shí)際生產(chǎn)條件下，半水物到二水物 可以完全轉(zhuǎn)化。所以，從半水物到二水物和從二水物到無(wú)水物的相對(duì)轉(zhuǎn)化速度可以看出 在圖2-1的二區(qū)內(nèi)，二水物雖然處丁介穩(wěn)態(tài)，但由丁半水物轉(zhuǎn)化為二水物很快，而二水 物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)的無(wú)水物則

52、級(jí)極慢因此可以認(rèn)為，在熱力學(xué)角度看處丁介穩(wěn)態(tài)的二水物是 相對(duì)穩(wěn)定的，故在此條件下可以順利實(shí)現(xiàn)二水物的生產(chǎn)。2.1.5 過濾的基本原理過濾是指使懸浮液通過能截留固體顆粒且具有滲透性的介質(zhì)來完成的固 -液分離的過程；過濾操作時(shí)，利用重力或者人為造成的壓差，使懸浮液通過 某種多孔性過濾介質(zhì)，懸:浮液中的固體顆粒被截留下來，液體則穿過介質(zhì)流出 來。122.2生產(chǎn)方法選擇論證本次設(shè)計(jì)反應(yīng)槽采 用四格 式多漿單槽反應(yīng)器，故磷礦漿加入第一個(gè)槽，硫 酸和返酸加入第二個(gè) 、第三個(gè) 槽。之后，大量的磷酸料漿從三格側(cè)面接管出來 經(jīng)過泵和閃冷器冷卻進(jìn)入第四格貴州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-19 -圖2-3.方格四槽反應(yīng)槽2.2.1

53、廢氣的產(chǎn)生及處理分解磷礦石時(shí)，會(huì)逸出 產(chǎn)流程有關(guān)，采用二水物法HF與SiF4氣體。礦石中氟的溢出率與濕法磷酸生 工藝制磷酸時(shí)，由丁反應(yīng)溫度低，生成磷酸的濃度低，氟的溢出率也很低，一般為23%處理方法采用文丘里吸收塔吸收，即反應(yīng)槽中的含氟氣體通過文丘里吸收塔，用水循環(huán)吸收，吸收液用循環(huán)泵送至文丘里吸收塔進(jìn)行再循環(huán)吸收，凈化后的尾氣經(jīng)風(fēng)機(jī)送至排氣筒排空。2.2.2過濾的生產(chǎn)方法選擇論證過濾的方法有以下幾種： 重力過濾即濾液是在本身重力作用下透過過濾介質(zhì)而被排出； 加壓過濾利用礦漿或者真空壓縮機(jī)對(duì)礦漿施加一定壓力，迫使液體透過過濾介 質(zhì)； 真空過濾利用真空泵造成的真空吸力使濾液透過過濾介質(zhì)而被吸出;

54、 離心過濾 利用離心力作用，排除礦漿中的液體； 磁與真空過濾相結(jié)合 利用磁力和真空吸力，迫使濾液透過過濾介質(zhì)而被排出。主要用丁磁性產(chǎn)品。本次過濾采用真空過濾磷酸料漿經(jīng)過濾后，濾餅孔隙中含有磷酸母液，必須用水洗滌回收，并希望洗滌效率 能達(dá)到99%以上。但是工藝過程能允許加入的洗滌水量不多，而且 是包定的。因此濾餅洗滌的工藝要求是能以盡可能少量的洗滌水達(dá)到充分洗滌 的目的?，F(xiàn)代的過濾機(jī)大多數(shù)采用二次或三次逆流洗滌方式，連續(xù)進(jìn)行濾餅的洗滌，只有最后一次采用水洗。為了獲得良好的洗滌效果，所用的洗滌水（或稀磷酸洗液）的體積必須遠(yuǎn)大丁濾餅中所含磷酸的體積。由丁本次原料磷礦石為中品味的磷礦生產(chǎn)二水濕法磷酸（含量為22%25P2Q）,洗滌稀酸與濾餅中所含磷酸的體積大約為（1.61.8 ） : 1,最后一次洗滌水與濾餅中所含稀磷酸的體積比大約為2: 1。如果以磷石膏干基為標(biāo)準(zhǔn)，則加入的洗滌水量與干磷石膏質(zhì)量之比約為1 : 1。2.2.3 廢渣的處理排渣的堆放有干法和濕法兩種。根據(jù)堆放的方法不同，其輸送方法也有兩種。（1）干法排渣與堆放：干法堆放是將磷石膏從磷酸裝置的