化學肥料的生產(chǎn)

1、第八章 化學肥料的生產(chǎn)第一節(jié) 化肥工業(yè)概貌一、化肥工業(yè)發(fā)展概況化肥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料之一，在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要的地位，它對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)和提高國民生產(chǎn)總值起著重要作用。早在1840年, 德國科學家Justus Freiherr von Liebig用稀硫酸處理骨粉，得到漿狀物,其肥效比骨粉好。1842年，Murray和Lawes提出了生產(chǎn)過磷酸鈣的專利。1854年，世界上第一個過磷酸鈣廠在英國Ipswich建立，不久即推廣到許多國家，但是在豐富的磷礦資源被發(fā)現(xiàn)之前，生產(chǎn)的主要原料是獸骨。大約在18671868年，美國Baltimore廠才開始改用磷礦。1861年，德國在Stas

2、sfurtga開始利用光鹵石生產(chǎn)氯化鉀。1913年9月，第一個合成氨工廠在德國Ludwigshafcn建成投產(chǎn)。從而分別揭開了植物營養(yǎng)三要素氮磷鉀工業(yè)發(fā)展的序幕。為此，人們將Liebig譽為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)化學和化肥工業(yè)的奠基人。最初的化肥工業(yè)，在相當長的時期內，是以生產(chǎn)單元肥料為主。到了20世紀50年代，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)新的需求和化肥工業(yè)本身的可能，復合肥料開始發(fā)展起來。從60年代開始，復合肥料發(fā)展速度極快，現(xiàn)在美國、西歐和日本，化肥消費結構中有35%45%的氮、80%85%的磷和85%95%的鉀是由復合肥料提供的。目前，化學肥料生產(chǎn)的發(fā)展趨勢是營養(yǎng)元素含量高的比含量低的發(fā)展快；復合肥料比單元肥料發(fā)

3、展快；液體肥料比固體肥料發(fā)展快。與此同時，各種新型肥料也開始研制并發(fā)展起來。如緩釋肥料（包括控制釋放肥料）、液體肥料、包膜肥料、微量元素肥料、稀土復合肥料、磁化肥料、生物活性肥料及有機復合肥料等。含有農(nóng)藥、除草劑的復混肥料等也開始研制并投入工業(yè)生產(chǎn)，使化肥向具有復合型、功能型和高利用率的方向發(fā)展。為適應綠色化學發(fā)展的需要，用微生物細菌分解磷礦和鉀礦制磷肥和鉀肥的研究已取得進展，這將對消除環(huán)境污染、生產(chǎn)清潔化肥具有重要作用。我國的化肥工業(yè)起步較晚，建國初只有硫酸銨和硝酸銨兩個品種?，F(xiàn)在，已發(fā)展成為具有多種類型、比較完整的工業(yè)體系。大中小型化肥裝置都能自行設計、制造和安裝。全國化肥產(chǎn)量1994年為

4、6千噸（N），到2010年產(chǎn)量已達到6,619.8萬噸(N+P2O5+K2O)，居世界第一位。我國的化肥工業(yè)雖然發(fā)展很快，但面向迅速發(fā)展的農(nóng)業(yè)還不能滿足需要。一是數(shù)量不足；二是產(chǎn)品比例失調，多氮少磷缺鉀；三是復合肥料比例低，高濃度化肥比例低；四是國產(chǎn)化大型裝備差。今后，我國化肥工業(yè)的發(fā)展方向主要圍繞以下幾方面：調整產(chǎn)品結構，由于氮肥基本能滿足農(nóng)業(yè)的需求，應重點發(fā)展鉀肥、磷肥、復合肥料及其他特殊肥料；對于氮肥及磷銨等裝置，采用先進技術，向大型化方向發(fā)展，同時應加快國產(chǎn)化進程；開發(fā)可控緩釋化肥，提高化肥利用率。二、磷肥工業(yè)發(fā)展概況濕法磷酸18501852年開始投入生產(chǎn)，原料也是獸骨，1870187

5、2年，德國首先生產(chǎn)肥料用酸。1890年，西歐已有12家司生產(chǎn)磷酸供制重鈣，原料也改用磷礦。由于濕法磷酸采用間歇生產(chǎn)，故發(fā)展比較緩慢。熱法磷酸的生產(chǎn)則主要依賴于電爐制元素磷工業(yè)的發(fā)展。1915年美國Dorr公司在一組預分解槽中分解磷礦，在一組稠厚器中逆流洗滌石膏，實現(xiàn)了濕法磷酸的連續(xù)操作。次年即有Rumford化學公司建廠投產(chǎn)，到1929年大約有31家公司建造了這種磷肥廠。1932年，Dorr在美國Trail廠進一步采用返漿技術，并用Oliver過濾機連續(xù)分離、洗滌石膏。20世紀初，過磷酸鈣也實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)主要采用回轉式或者帶式化成裝置，得到的混合物一邊固化，一邊移入倉庫熟化。此類流程至今仍是過

6、磷酸鈣廠采用的傳統(tǒng)工藝。熱法磷酸與磷肥在這一時期發(fā)展很快。19171918，Ross和Cottrell電除霧器回收磷酸酸霧成功，實現(xiàn)了熱法磷酸的生產(chǎn)。不久，美國TVT、Monsanto和Victor化學公司陸續(xù)建廠。以TVT為中心，先后研究并投產(chǎn)的還有脫氟磷肥、鈣鎂磷肥、偏磷酸鈣和偏磷酸鉀等。這些肥料均采用熱法加工，使磷礦在電爐或高爐中加熱脫氟或和其他添加劑反應而轉化為有效磷。中國磷肥工業(yè)經(jīng)過20多年來的階段性擴張升級，已經(jīng)實現(xiàn)了由磷肥進口大國向磷肥制造大國的變革。截止“十五”末期，中國磷肥產(chǎn)量和消費量已位居世界第一，磷肥消費基本擺脫依賴進口的局面；產(chǎn)品結構有了較大改善，磷肥產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高

7、，以磷銨為代表的高濃度磷復肥的新工藝、新品種、新技術不斷涌現(xiàn)。；大中型磷肥裝置的技術裝備達到世界先進水平；行業(yè)經(jīng)濟效益好轉。云、貴、川、鄂、豫、魯?shù)鹊亓追十a(chǎn)業(yè)發(fā)達，是中國磷肥的主要產(chǎn)區(qū)。第二節(jié) 濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理工業(yè)上制取磷酸的方法有兩種。一種是用強無機酸分解磷礦制得磷酸，稱濕法磷酸，又稱萃取磷酸，主要用于制造高效肥料。另一種是在高溫下將天然磷礦中的磷升華，而后氧化、水合制成磷酸，稱為熱法磷酸，主要用于生產(chǎn)工業(yè)磷酸鹽、牲畜和家禽的輔助飼料。本節(jié)主要討論濕法磷酸。一、濕法磷酸生產(chǎn)方法濕法生產(chǎn)是用無機酸分解磷礦粉，分離出粗磷酸，再經(jīng)凈化后制得磷酸產(chǎn)品。濕法磷酸比熱法磷酸成本低20%30%，經(jīng)適

8、當方法凈化后，產(chǎn)品純度可與熱法磷酸相媲美。目前，濕法磷酸工藝處于磷酸生產(chǎn)的主導地位。濕法磷酸工藝按其所用無機酸的不同可分為硫酸法、硝酸法、鹽酸法等。礦石分解反應式表示如下：Ca5F(PO4)3+10HNO3 = 3H3PO4 + 5Ca(NO3)2 + HF （8-1） Ca5F (PO4)3 + 10HCl = 3H3PO4 + 5CaCl2 + HF （8-2）Ca5F(PO4)3+5H2SO4+ nH2O = 3H3PO4 + 5Ca SO4nH2O +HF （8-3）這些反應的共同特點是都能夠制得磷酸。但是，磷礦中的鈣生成什么形式的鈣鹽不盡相同，各有其特點。反應終止后，如何將鈣鹽分離出

9、去，并能經(jīng)濟地生產(chǎn)出磷酸則是問題的關鍵。1. 硝酸法最早由奧達公司開發(fā)，稱為奧達法。它是用硝酸分解磷礦生成磷酸和水溶性硝酸鈣，然后采用冷凍、溶劑萃取、離子交換等方法分離出硝酸鈣。受硝酸價格、能耗高、流程長等條件的影響，目前工業(yè)應用極少。2. 鹽酸法上世紀60年代初，以色列礦業(yè)工程公司（I.M.I）開發(fā)了著名的IMI法，首次實現(xiàn)了鹽酸法生產(chǎn)磷酸的工業(yè)化。它是將磷礦與鹽酸反應，生成磷酸和氯化鈣水溶液，然后用有機溶劑（如脂肪醇、丙酮、三烷基磷酸脂、胺或酰胺等）萃取分離出磷酸。但該法存在工藝復雜、副產(chǎn)物氯化鈣難以經(jīng)濟回收等問題。3.硫酸法通常所稱的“濕法磷酸”實際上是指硫酸法濕法磷酸，即用硫酸分解磷礦

10、生產(chǎn)得到的磷酸。硫酸法的特點是礦石分解后的產(chǎn)物磷酸為液相，副產(chǎn)物硫酸鈣是溶解度很小的固相。兩者的分離是簡單的液固分離，具有其他工藝方法無可比擬的優(yōu)越性。因此，硫酸法生產(chǎn)磷酸工藝在濕法磷酸生產(chǎn)中處于主導地位。二、濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理1.化學反應濕法磷酸的生產(chǎn)是用硫酸處理天然磷礦主要成分為Ca3F(PO4)3，使其中的磷酸鹽全部分解，生成磷酸溶液及難溶性的硫酸鈣沉淀。Ca3F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O = 5CaSO4nH2O +3H3PO4+HF （8-4）因反應條件不同，反應生成的硫酸鈣可能是無水硫酸鈣（CaSO4）、半水硫酸鈣（CaSO41/2H2O）或二水硫酸鈣（CaSO42

11、H2O）。在實際生產(chǎn)中，上述分解過程多數(shù)要分兩個階段進行。第一個階段是磷礦粉與循環(huán)的料漿反應。循環(huán)的料漿中含有磷酸且循環(huán)量很大，磷礦粉被過量的磷酸分解：Ca3F(PO4)3+7H3PO4= 5Ca(H2PO4)2+HF （8-5）這一階段稱為預分解。預分解是防止磷礦粉直接與濃硫酸反應，避免反應過于猛烈而使形成的硫酸鈣覆蓋于礦粉表面，阻礙磷礦進一步分解，同時也防止生成難于過濾的細小硫酸鈣結晶。第二個階段是是磷酸二氫鈣與稍過量的硫酸反應。磷酸二氫鈣全部轉化成磷酸和硫酸鈣：Ca(H2PO4)2+H2SO4+nH2O = CaSO4nH2O +2H3PO4 （8-6）磷礦中所含的雜質能與酸作用，發(fā)生各

12、種副反應。碳酸鹽被酸分解發(fā)生如下反應：2CaMg(CO3)2+3H2SO4+2H3PO4+2nH2O = 2CaSO4nH2O+MgSO4+Mg(H2PO4)2+4H2O+4CO2磷礦中的霞石組成近似為（NaK）2Al2Si2O8RH2O 、海綠石（組成不定）和粘土等雜質易被酸分解，反應式為：Fe2O3+2H3PO4 = 2FePO42H2O+H2OAl2O3+2H3PO4 = 2AlPO42H2O+H2OSiO2+6HF = H2SiF6+2H2OK2O+ H2SiF6 = K2SiF6 +H2ONa2O+ H2SiF6 = Na2SiF6 +H2OSiO2+ H2SiF6 = 3SiF4+

13、2H2OH2SiF6 = SiF4+2HF氣相中的氟，主要以SiF4形式存在，在吸收設備中用水吸收時生成氟硅酸水溶液和膠狀的硅酸沉淀：3 SiF4+(n+2)H2O = SiO2nH2O + 2H2SiF6濕法磷酸生產(chǎn)中氟磷灰石和硫酸、磷酸反應以及過量硫酸的稀釋都有熱量放出，應設法移去。上述反應之后得到的料漿主要是磷酸和硫酸鈣結晶的混合物，固相中還有少量未分解的磷礦和不溶性殘渣。磷石膏的量取決于磷礦的組成和生產(chǎn)條件，反應生成的磷酸，須用過濾的方法與以硫酸鈣為主的固相分離才能得到。因此，硫酸鈣晶體的形成和晶粒的大小便成為萃取磷酸生產(chǎn)中過濾、洗滌的關鍵。所以，濕法磷酸的生產(chǎn)方法也常以硫酸鈣的形態(tài)來

14、命名。2硫酸鈣結晶和生產(chǎn)方法分類前已述及，因反應條件不同，在磷酸水溶液中硫酸鈣晶體可以有三種不同的形式存在。二水物硫酸鈣（CaSO42H2O）只有一種晶型；半水物硫酸鈣（CaSO41/2H2O）有-型和-型兩種晶型；無水物硫酸鈣（CaSO4）有三種晶型（無水物、無水物和無水物）。但是，與濕法磷酸生產(chǎn)過程有關的晶型只有二水物、-半水物和無水物三種。它們的一些物理常數(shù)及理論化學組成列于表8-1表8-1 硫酸鈣結晶的某些物理常數(shù)及理論化學組成結晶形態(tài)俗名密度（g/cm3）理論化學組成/%SO3CaOH2OCaSO42H2O生石膏2.3246.632.520.9-CaSO41/2H2O熟石膏2.735

15、5.238.66.2CaSO4硬石膏2.9958.841.20根據(jù)上述硫酸鈣的結晶形態(tài)，工業(yè)上有下述幾種濕法磷酸生產(chǎn)方法。(1)二水法制濕法磷酸這是目前世界上應用最廣泛的一種方法，有多槽流程和單槽流程，其中又分為無回漿流程和有回漿流程以及真空冷卻和空氣冷卻流程。二水法所得磷酸一般含P2O528%32%，磷的總收率磷為93%97%。造成磷的總收率不高的原因在于：洗滌不完全；磷礦的萃取不完全（通常與磷礦顆粒表面形成硫酸鈣膜有關）；磷酸溶液陷入硫酸鈣晶體的空穴中；磷酸一鈣Ca(H2PO4)2H2O結晶層與硫酸鈣結晶層交替生長； HPO42-取代了硫酸鈣晶格中的SO42- （有人解釋為形成了CaSO4

16、2H2O與CaHPO4)22H2O的固溶體）；溢出、泄漏、清洗、蒸汽霧沫夾帶等機械損失。為了減少除洗滌不完全和機械損失以外的其他導致磷損失的因素，采用了將硫酸鈣溶解再結晶的方法，如半水-二水法，二水-半水法等。（2）半水-二水法制濕法磷酸此法的特點是先使硫酸鈣形成半水物結晶析出，再水化重結晶為二水物。這樣，可使硫酸鈣晶格中所含的P2O5釋放出來，P2O5的總收率可達98%98.5%，同時，也提高了磷石膏的純度，擴大了它的應用范圍。半水-二水法流程分為兩種：一種稱為稀酸流程，即半水結晶不過濾而直接水化為二水物再過濾分離，產(chǎn)品酸質量分數(shù)（P2O5）為30%32%；另一種稱為濃酸流程，即過濾半水物料

17、漿分出成品酸后，再將濾餅送入水化槽重結晶為二水物，產(chǎn)品酸含P2O545%左右。（3）二水半水法制濕法磷酸在生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣生成二水結晶，再使二水物轉化為半水物，回收二水物中夾帶的P2O5，最終結晶以半水物形式析出。此法特點是P2O5的總收率高（99%左右），磷石膏結晶水少，產(chǎn)品磷酸含P2O535%左右。（4）半水法制濕法磷酸在生產(chǎn)過程中控制硫酸鈣結晶以半水物形式析出，可得含P2O540%50%的磷酸。該法關鍵是半水物結晶的鈍化，即半水物在洗滌過程中不水化，濾餅短期內不硬結。近年來，在掌握鈍化半水物生成機理后，工業(yè)上已建成日產(chǎn)600噸（P2O5）的大廠。3.CaSO4-H3PO4-H2O體系

18、的相平衡CaSO4-H3PO4-H2O體系平衡相圖如圖8-1所示。圖中實線ab是二水物與無水物的熱力學平衡曲線，虛線cd代表二水物與半水物的介穩(wěn)平衡曲線。在曲線ab及cd所劃分的三個區(qū)域中，Oab區(qū)域內二水物為穩(wěn)定形式，半水物經(jīng)過無水物轉化為二水物。abcd區(qū)域中，無水物是穩(wěn)定形式，而二水物相對比半水物穩(wěn)定，因此半水物轉化為無水物必先經(jīng)過二水物。半水物到二水物的轉化過程是隨磷酸溶液含P2O5%及溫度的增高而減慢的，但一般進行較快。cd線以上呈穩(wěn)定形式的仍是無水物，半水物轉化為無水物是直接進行的，不經(jīng)過中間的二水物。從半水物直接到無水物的轉化過程隨磷酸溶液中P2O5含量及溫度的增加而加速。由此可

19、見，在Oab區(qū)域雖然以二水物為穩(wěn)定，但需要維持磷酸溫度很低。要把磷礦粉和硫酸反應放出的大量熱移走以維持低反應溫度在工業(yè)上很難辦到。因此，以生成二水硫酸鈣為目的的“二水法萃取磷酸”的反應條件，必須嚴格控制在abcd區(qū)域。在含有硫酸的磷酸溶液中，二水物與-半水物的介穩(wěn)平衡曲線隨硫酸含量變化，如圖8-2所示。由圖可見，磷酸溶液中當游離硫酸含量增加時，二半水物與-半水物介穩(wěn)平衡曲線向溫度和P2O5含量減低的方向移動。此圖可以幫助確定-半水物水化成為二水物的工藝條件。圖8-2 在磷酸與硫酸的混合圖8-1 CaSO4-H3PO4-H2O體系平衡相圖 溶液中二水物-半水物的介穩(wěn)平衡 “二水法”萃取磷酸生產(chǎn)過

20、程中，首先析出半水硫酸鈣，因為它所需的能量最小。析出的半水物在“二水法”萃取磷酸控制的磷酸濃度、溫度和游離硫酸濃度的范圍內，很快轉化為穩(wěn)定的二水物結晶；但生產(chǎn)上需要此穩(wěn)定的二水物結晶是粗大均勻的，因為細小的結晶有較大的表面能，粘帶較多的磷酸溶液，難于洗滌，也易造成過濾困難。因此，很有必要了解一下結晶過程。4硫酸鈣的結晶結晶過程都包括晶核的生成和晶粒成長兩個階段。如晶核的生成速率超過成長速率，便得到為數(shù)很多的細粒結晶；若晶體的成長速率大于晶核的生成速率，便可得到為數(shù)較少的粗粒結晶。因此改變影響晶核生成速率和晶粒成長速率的因素，就能控制晶粒的大小。晶核是在溶液過飽和狀態(tài)下形成的。一般說，晶核形成的

21、多少是隨過飽和度的升高而增加的。當過飽和度不大時，晶核只能在已有的表面上生成，如反應物料顆粒表面、結晶器器壁以及溶液中其他固體表面。加入晶種可以人為地控制溶液的過飽和度以減少晶核的生成量。在等溫結晶過程中，隨著溶液的過飽和度逐漸減小，結晶過程逐漸減慢，但由于晶體的成長，晶體的總表面擴大了，又可使結晶加快。因此，在整個結晶過程中，結晶速率起初急劇加快，當達到一極大值后才迅速下降。當升高溫度時，溶液過飽和度減小，此時結晶的穩(wěn)定性降低，會導致結晶的晶粒部分溶解。溫度急劇降低，會使溶液中過飽和度急劇增加，產(chǎn)生細小結晶。晶體的成長是一種擴散過程。此過程不僅在垂直于晶體表面的方向上成長，而且還決定于物質結

22、晶面的運動。如晶體在各個方向的成長速率相同，晶體的形狀就會是圓的。圓球形晶體的表面能最小，極易過濾洗滌。實際上晶體是多面體，這是由于晶體結構各個部分的成長速率不同。晶體各個部分的成長速率所以不同，是因為對于不同的晶面，溶液的飽和濃度不同，因而溶液的過飽和濃度與晶體表面的飽和濃度差也不相等造成的。有些物質或雜質能夠干擾硫酸鈣的結晶。它們可以改變晶核形成條件、晶體的長大速度及晶體的外形。經(jīng)研究得出：一定的溫度下，磷酸溶液中稍過量的硫酸根離子將使二水硫酸鈣的結晶向晶粒寬的方向進行，而稍過量的鈣離子則將使二水硫酸鈣的結晶向長的方向進行。稍過量的鐵、鋁雜質在溶液中呈酸性磷酸鹽，將使二水硫酸鈣的結晶向晶粒

23、寬的方向進行。而鐵的硫酸鹽、磷酸鹽在磷酸溶液中使磷酸溶液粘度增加，從而使二水硫酸鈣的結晶向晶粒長的方向進行。有時某些雜質會吸附到晶面上，遮蓋了晶體表面的活性區(qū)域，而使晶體成長速率減慢，有時使晶體長成畸形。某些雜質會使溶液變得粘稠，在這種情況下，晶體表面上的擴散受到妨礙，而只能在晶體的凸出部分堆集，使晶體形成針狀或樹枝狀。硫酸鈣的結晶及分離是二水物法磷酸生產(chǎn)中的重要問題，要使二水硫酸結晶粗大、均勻而又較穩(wěn)定，必須控制生產(chǎn)過程中磷酸濃度、溫度、過量硫酸、磷礦雜質及保證溶液的過飽和度有足夠的維持時間，在有回漿的二水物法萃取磷酸生產(chǎn)中，還必須注意有晶種的回漿量，控制二水物結晶速度，這些都是制定工藝流程

24、、工藝條件及確定相應設備的依據(jù)。第三節(jié) 二水物法生產(chǎn)濕法磷酸一、“二水法”濕法磷酸工藝條件的選擇制造濕法磷酸是由硫酸分解磷礦制成硫酸鈣和磷酸，以及將硫酸鈣晶體分離和洗凈兩個主要部分組成。濕法磷酸的生產(chǎn)工藝指標主要是達到最大的P2O5回收率和最低的硫酸消耗量。這就要求在分解磷礦時硫酸耗量要低，磷礦分解率要高，并應盡量減少由于磷礦顆粒被包裹和HPO42- 取代了SO42-所造成的P2O5損失。在分離部分則要求硫酸鈣晶體粗大、均勻、穩(wěn)定，過濾強度高和洗滌效率高，盡量減少水溶性P2O5損失。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，濕法磷酸制造過程中應選擇和控制好下述生產(chǎn)操作條件，以滿足工藝指標的要求。1反應料漿中SO3含量反應

25、料漿中SO3含量對萃取過程的影響十分顯著，它是濕法磷酸生產(chǎn)中最重要的指標。適量的SO3含量，會使硫酸鈣生成雙晶或多到四個斜方六面體的針狀結晶，易于過濾和洗滌 。SO3含量提高后還能減少硫酸鈣結晶中HPO42-對SO42-的取代作用，從而減少P2O5的損失。同時還會增加磷酸鐵在磷混酸中的溶解度，減少磷酸鐵沉淀析出而造成的P2O5損失。但要注意過高的SO3濃度也是不行的。SO3含量過高，不但增加了硫酸的消耗，降低了產(chǎn)品磷酸的純度，而且還會使晶型變壞或導致磷礦產(chǎn)生“包裹”，從而降低磷礦的分解率，使磷的得率相應降低。在生產(chǎn)中，由于所用磷礦的品位與雜質含量不同，故需要控制的SO3含量范圍也有差異，有時差

26、異還很大。因此，最佳的SO3含量范圍應通過試驗確定。但一般規(guī)律是磷礦中雜質（主要指鐵、鋁、鎂）含量愈高，相應的SO3含量范圍也愈大。以國產(chǎn)中品位磷礦為原料時，按二水法制濕法磷酸時，SO3含量的控制范圍大致為0.030.05g/ml。2反應溫度反應溫度的選擇和控制十分重要。提高反應溫度能加快反應速率，提高分解率，降低液相粘度，減小離子擴散阻力。同時又由于溶液中硫酸鈣溶解度隨溫度的升高而增加并相應地降低過飽和度，這些都有利于生成粗大晶體和提高過濾強度。因此，溫度過低是不適宜的。但溫度過高也不行。因為過高的反應溫度，不但對材料要求提高，而且會導致生成不穩(wěn)定的半水物甚至生成一些無水物，使過濾困難；同時

27、多數(shù)雜質的溶解度隨溫度升高而加大，勢必影響產(chǎn)品的質量。但雜質鐵的行為相反，溫度升高磷酸鐵的溶解度反而降低，可以減少P2O5的損失。另外，高溫條件將增大硫酸鈣及氟鹽的溶解度，這些鈣鹽及氟鹽在沉淀析出磷酸溫度降低的情況下會從溶液中析出，嚴重時甚至會堵塞過濾系統(tǒng)的磷酸通道，從而縮短，以中品位磷礦為原料時，生產(chǎn)上清理周期。目前，二水物法流程的溫度一般為7080 。多趨向于控制其上限溫度。溫度波動不應超過13反應時間反應時間是指物料在反應槽內的停留時間，主要決定于磷礦的分解速率和石膏結晶的成長時間。石膏結晶長大的時間較磷礦分解需要的時間長，從分解速率看，磷塊巖較磷灰石快，但在溫度較高和液相中P2O5含量

28、不斷提高的情況下，即使是磷灰石，分解率要達到95%以上，也只需23h。但為了石膏結晶的長大還需延長反應時間，一般總的萃取時間為46h。4.料漿液固比料漿的液固比（指料漿中液相和固相的質量比）減小，即料漿里固相含量過高，會使料漿粘度增大，對磷礦分解和晶體長大都不利。同時，過高的固相含量，會增大晶體與攪拌葉的碰撞幾率，從而增大二次成核量并導致結晶細小。提高液相含量會改善操作條件，但液固比過大會降低設備生產(chǎn)能力。一般二水物流程液固比控制在（2.53）:1，如果所用礦石中鎂、鐵、鋁等雜質含量高時，液固比適當提高一些。5.回漿返回大量料漿可以提供大量晶種，并可以防止局部游離硫酸濃度過高，可以降低過飽和度

29、和減少新生晶核量。這樣，有可能獲得粗大、均勻的硫酸鈣晶體。在實際生產(chǎn)操作中，回漿量一般很大，二水法流程，回漿倍數(shù)可達100150。6. 反應料漿中P2O5含量反應料漿中P2O5含量穩(wěn)定，保證了硫酸鈣溶解度變化不大和過飽和度穩(wěn)定，從而保證了硫酸鈣結晶的生成和成長情況良好?？刂品磻蠞{中磷酸含量的方法在于控制進入系統(tǒng)中的水量，即控制洗滌濾餅而進入系統(tǒng)的水量。一般在二水法流程中，當操作溫度控制在7080范圍內，料漿中P2O5含量為25%30%。7料漿的攪拌攪拌可以改善反應條件和結晶成長條件，有利于顆粒表面更新和消除局部游離硫酸含量過高，對防止包裹現(xiàn)象和消除泡沫起一定作用。但攪拌強度也不宜過高，以免碰

30、碎大量晶體導致二次成核過多。二、“二水法”濕法磷酸生產(chǎn)的工藝流程及主要設備1工藝流程“二水法”濕法磷酸生產(chǎn)流程如圖8-3所示。從原料工序送來的礦漿經(jīng)計量后進人酸解槽5（即萃取槽 ），硫酸經(jīng)計量槽1用泵送入酸解槽5，通過自控調節(jié)確保礦漿和硫酸按比例加入，酸解得到的磷酸和磷石膏的混合料漿用泵送至盤式過濾機6進行過濾分離。圖8-3 二水濕法硫酸生產(chǎn)工藝流程圖1-硫酸計量槽；2-硫酸泵；3-鼓風機；4-料漿泵；5-酸解；6-盤式過濾機；7-氟吸收液循環(huán)泵；8-文丘里吸收塔；9-排風機；10排氣筒；11、12-氣液分離器；13-冷凝器；14-皮帶運輸機；15（15-a,15-b,15-c,15-d）-濾

31、洗液中間槽；16、18-水環(huán)式真空泵；17-液封槽；19-冷卻水泵；20-冷卻水池；21-冷凝水池；22-冷凝水泵為了控制酸解反應槽中料漿的溫度，用鼓風機3鼓入空氣進行冷卻。酸解槽5排出的含氟氣體通過文丘里吸收塔8用水循環(huán)吸收，凈化尾氣經(jīng)排風機9和排氣筒10排空。過濾所得的石膏濾餅經(jīng)洗滌后卸入螺旋輸送機并經(jīng)皮帶運輸機14送至石膏廠內堆放。濾餅采用三次逆流洗滌，沖洗過濾機濾盤及地坪的污水送至污水封閉循環(huán)系統(tǒng)。各次濾液集于氣液分離器11的相應格內，經(jīng)氣液分離后，濾液相應進入濾洗液中間槽15的濾液格內。濾液磷酸經(jīng)濾液泵15-a，一部分送到磷酸中間槽貯存，另一部分和一洗液匯合，送至酸解槽5。二洗液和三

32、洗液分別經(jīng)泵打回過濾機逆流洗滌濾餅。吸干液經(jīng)氣液分離器12進濾液中間槽三洗液格內。真空泵16的壓出氣則送至過濾機6作反吹石膏渣卸料用。過濾工序所需真空由真空泵18產(chǎn)生，抽出的氣體經(jīng)冷凝器13用水冷卻。從冷凝器13排出的廢水經(jīng)液封槽17排入冷凝水池21后，由冷凝水泵22送至文丘里吸收塔8。2主要設備濕法磷酸生產(chǎn)的主要設備是酸解反應槽與過濾機。（1）酸解反應槽常用的反應槽有多槳同心圓單槽、方格多槳單槽、單槳單槽及等溫反應器等。盡管酸解槽的形式很多，但它們的基本工藝要求都是一致的，總結起來大致有四和點：能有效地控制料漿中SO42-和Ca2+濃度以及硫酸鈣的成核速率，以利于結晶的長大并在生產(chǎn)過程中不會

33、發(fā)生晶形的改變。有良好的攪拌和回漿，避免出現(xiàn)局部過飽和度增高。酸解槽有足夠大的容積，可以保證足夠的停留時間。具有冷卻料漿的有效手段，并能控制好料漿溫度與消除泡沫。30kt/a料漿法磷銨采用的酸解反應槽為8600mm4200mm的同心圓多槳單槽，其結構示意圖見圖8-4。槽體為兩個用鋼筋混凝土搗制的同心圓筒組成。內筒與外簡直徑的比例一般按1：3分配，即外筒的容積為內筒的8倍。外筒的料漿溢流到內筒后再經(jīng)泵送去過濾。同心圓環(huán)室按相等圓心角設置了8臺攪拌槳，中心圓筒設置1臺攪拌槳。每個攪拌軸上裝有同向雙層開啟式渦輪攪拌器，9臺槳的方向與攪拌率都相同。除第1槳向下翻動外，其余各槳均向上翻動。（2）過濾機濕

34、法磷酸生產(chǎn)的過濾機 ，目前使用比較廣泛的有盤式 、轉臺式和帶式三種。圖8-4 同心圓多漿單槽結構示意圖 圖8-5 盤式過濾機示意圖前兩種使用最多。這些過濾機都能連續(xù)操作，利用真空抽氣進行過濾和洗滌，自動排除濾餅。工藝上對過濾機的基本要求是：生產(chǎn)強度高，濾洗液中機械雜質含量少；洗滌效果好；產(chǎn)品磷酸被稀釋，濃度高；結構簡單、造價低廉、利用效率高。30kt/a料漿法磷銨采用的盤式過濾機的結構示意圖見圖8-5?？傔^濾面積為42m2（有效過濾面積為35 m2）。濾機轉速為0.20.5r/min,濾機每旋轉一周連續(xù)完成加料、初濾、過濾、一洗、二洗、三洗、翻盤、反吹、卸渣、洗清濾布、吸干、復位等操作過程。第

35、四節(jié) 濕法磷酸的濃縮目前，世界上所采用的“二水法”流程生產(chǎn)的濕法磷酸一般含P2O528%32%。在磷肥生產(chǎn)中常需用濃度較高的磷酸，如制磷酸銨需要含P2O540%42%的磷酸，而制造重過磷酸鈣的一些流程則要求含P2O552%54%的磷酸。因此“二水法”制得的磷酸不適于直接用來生產(chǎn)高濃度磷肥產(chǎn)品，必須加以濃縮。濕法磷酸一般含有2%4%的游離硫酸和2%左右的氟，這種酸具有極大的腐蝕性，特別是在蒸發(fā)濃縮的高溫條件下腐蝕更為強烈。在濃縮過程中，逸入氣相的四氟化硅和氫氟酸亦具有極大的腐蝕性，會腐蝕管道和附屬設備。另外，磷酸中含有硫酸鈣、磷酸鐵、磷酸含量鋁和氟硅酸鹽等雜質，會因磷酸中P2O5含量的提高而析出

36、，粘結在濃縮設備的內壁上，降低設備的導熱性能，并引起受熱不均，從而產(chǎn)生嚴重的起泡現(xiàn)象并形成酸霧。因此，在磷酸濃縮裝置中，那些與酸接觸的部位通常采用非金屬材料，如用樹脂浸漬的石墨制熱交換器，強制循環(huán)真空蒸發(fā)濃縮磷酸的流程圖管道采用橡膠襯里，也可采用特種耐腐蝕的合金鋼制作。圖8-6所示為強制循環(huán)真空蒸發(fā)濃縮磷酸的流程。稀酸進入混合器3中，與來自分配槽2的濃磷酸混合，這時由于磷酸濃度迅速增高，使原來稀磷酸溶液中的雜質大部分析出。然后用泵4輸送至沉降槽5，讓其中的雜質沉降下來并從底部放出。去掉雜質的磷酸清液用循環(huán)泵9快速送入真空蒸發(fā)器1中，用蒸汽加熱蒸發(fā)。蒸發(fā)器出來的濃磷酸導入分配槽器2中，一小部分作

37、為成品濃酸放出，大部分則仍送入混合器中，與稀酸混合循環(huán)使用。如此循環(huán)，經(jīng)濃縮、析出雜質取得成品磷酸，構成了連續(xù)生產(chǎn)。圖8-6 強制循環(huán)真空蒸發(fā)濃縮磷酸的流程1一真空蒸發(fā)器； 2一分配槽； 3一混合器；4-酸 泵； 5一沉降槽；6、7一第一、二冷凝器；8一水沫捕捉器；9一循環(huán)泵第五節(jié) S-NPK復合肥的生產(chǎn)S-NPK復合肥稱為硫基三元復合肥，是一種新型、多元素、低氯、高效復合肥，它所含的磷、鉀元素是目前各類農(nóng)作物所必需的，特別在由土壤結構發(fā)生變化而引起的多氮、缺磷、少鉀地區(qū)，施用此肥不僅能夠改善土壤條件，而且能夠滿足農(nóng)作物對養(yǎng)分的需求，提高產(chǎn)量和質量。由山東紅日集團開發(fā)的低溫轉化氯化鉀制取硫酸氮

38、鉀溶液，與料漿法磷銨廠相結合生產(chǎn)硫基三元復肥技術，是將硫酸鉀生產(chǎn)、磷胺生產(chǎn)和三元復肥生產(chǎn)結合一體，簡化流程，降低投資和成本，也是目前國內推廣的一項成功技術。一、基本原理該工藝采用硫酸分解氯化鉀和管道反應器技術，其中管道反應器技術是“九五”國家級科技成果重點推廣計劃的內容之一。該技術的核心是用一根體積很小，結構簡單的反應管進行氨和酸的化學反應，反應產(chǎn)生的大量熱量有效地霧化料漿及蒸發(fā)水分，從而使到達轉鼓造粒機內物料床上的料漿含有適宜的水分，降低了造粒工序的返料比和干燥所需的能耗。造粒后物料經(jīng)過干燥、篩分、冷卻得到合格的產(chǎn)品，粗料經(jīng)過破碎與細粉混合返回造粒機。當過量硫酸與氯化鉀反應時就可以在較低的溫

39、度下制得硫酸氫鉀，再與稀磷酸（含P2O5 量22%23%）按一定比例混合即可直接進入管道反應器進行氨化反應制取高濃度硫基三元復合肥（15-15-15），反應出的HCl以水吸收成30%濃度的鹽酸回收，平衡養(yǎng)分所需的少量尿素計量后加入返料系統(tǒng)中。上述反應的化學方程式為：KCl+H2SO4KHSO4+HClKHSO4+NH3NH4KSO4H3PO4+NH3NH4H2PO4H3PO4+2NH3（NH4）2HPO4H2SO4+2NH3（NH4）2SO4。二、工藝技術特點和流程說明1工藝流程裝置特點是將生產(chǎn)磷酸、磷銨與生產(chǎn)硫酸鉀技術有機地結合起來，取消了磷酸濃縮或料漿濃縮裝置，降低了高溫法生產(chǎn)硫酸鉀過程的

40、難度，具有流程短，防腐材質要求低。加熱后的98%濃硫酸與氯化鉀在加料槽中充分混合反應并溢至反應槽，繼續(xù)反應制成硫酸氫鉀溶液，硫酸氫鉀溶液溢流至混酸槽與復肥工段尾氣吸收系統(tǒng)返回的20%22%稀磷酸混合，并用攪拌槳攪拌，制得的混酸與氣氨在管式反應器內進行氨化反應。料漿進入閃蒸槽，料漿溢流入地下槽，經(jīng)料漿泵打入噴漿造粒干燥機的噴頭，采用0.20.3MP的壓縮空氣使料漿混合后從噴頭噴出。料漿被噴在噴漿造粒干燥機的料幕上進行造粒，熱空氣通過料幕對物料進行并流干燥，物料在造粒干燥機內進行內分級和內返料。外返料與內返料在噴漿造粒干燥機內重新成粒。合格的粒子送入冷卻機內，經(jīng)空氣冷卻至40以下，經(jīng)包裹筒用包裹粉

41、和油進行包裹，產(chǎn)品由皮帶送至成品庫經(jīng)計量、包裝后堆放。干燥系統(tǒng)的尾氣先用20%22% P2O5稀磷酸洗滌，再用水洗滌達標后排空，洗滌液送至硫酸氫鉀溶液制備工段使用。反應生成的氯化氫氣體進入尾氣吸收塔，用工藝水選流循環(huán)資源放空，吸收氯化氫后稀酸供鹽度吸收塔與降膜塔吸收成31%成品較外用。生產(chǎn)硫基氮磷鉀復混肥料的工藝流程框圖見圖8-7.圖8-7 低溫轉化氯化鉀制硫基氮磷鉀復混肥工藝流程框圖2工藝操作條件氯化鉀 60%K2O，1%H2O，粒度2mm硫酸 98%（或93%）H2SO4，溫度90100反應溫度 120130反應時間 90100min磷酸 （201）%P2O5中和度 n（NH3）/n（H2

42、SO4）= 1.11.2中和料漿含水量 28%32%噴漿造粒干燥機進口爐氣溫度 450550 出口尾氣溫度 6575產(chǎn)品硫基氮磷鉀復混肥料的(N+P2O5+ K2O)45% S12% Cl2%副產(chǎn)品鹽酸濃度 30%HCl三、主要設備1.管道反應器酸與氨的反應是一個簡單的中和反應，屬于快速反應，因此化學動力學問題無需討論。而需要研究的是有關傳遞過程。因為反應伴隨強烈放熱，反應物料處于劇烈沸騰狀態(tài)。工藝要求反應中氨損失最小，因此氨的擴散速率成為反應器操作的控制因素。管道反應器由長度為4001200mm長度不等的數(shù)段管子組成，每段反應管由活套法蘭連接，管道反應器起始端為十字頭，分別為酸、洗滌液的進口

43、，另一個接口為管道反應器壓力出口。原料氣氨在管道反應器軸線方向通過通氨管引入反應器內，其中還可以導入蒸汽，各接口均裝有單向止回閥，以防料漿倒流。管道反應器外壁保溫。管道反應器的截面熱通量是決定其直徑的重要參數(shù)。國外文獻報道，管道反應器主截面熱通量在4.891089.78108kJ/(hm2)之間。酸和氣氨在管道反應器內反應后，料漿通過安裝在管道反應器末端的噴頭噴灑于造粒機內的物料床上，因此噴頭的形式?jīng)Q定著料漿的噴灑情況，而料漿噴灑情況的良好又直接影響物料的造粒過程。同時噴頭的截面積還將受到其噴口熱通量的制約。一般要求噴口熱通量在4.8910832.6108kJ/(hm2)之間。管道反應器內磷酸

44、或混合酸中和反應時一般溫度在120170之間，料漿PH 變化大，腐蝕條件比較復雜。管道反應器制作材料一般選用316L，Hastallog C 或Haltallog G等，部分也可采用氟塑料襯里，或以石墨來制造。酸與氨在管道反應器中反應根據(jù)所用酸的組成不同，或系統(tǒng)返料的改變可制成各種規(guī)格的粒狀復合肥及磷銨（24mm90%以上）。當采用塔式干燥時也可制取粉狀磷酸一銨（1mm90%以上）。2鹽酸降膜吸收器鹽酸降膜吸收器選用石墨列管式降膜吸收，采用石墨件上封頭，耐溫可達170，因此反應尾氣不需冷卻就可以直接進降膜吸收器吸收。主要參數(shù)如下：吸收管數(shù)量 199根 外形尺寸 1000mm5100mm公稱換熱

45、面積 50m2 材質 列管 石墨；殼體 碳鋼3噴漿造粒干燥機噴漿造粒干燥機是回轉圓筒型。將成粒、干燥及返料合并在一個設備內進行，筒體兩端為徑向迷宮密封，造粒干燥區(qū)設置了多段升舉式抄板，使抄起的物料分灑均勻，形成密集料幕。料漿噴射管從進料箱中央伸入筒體內，利用氣液兩相的速度差，將料漿霧化。加熱爐氣從頭部均勻導入，與物料并流操作，為防止結料，筒體頭部裝有錘擊裝置，在干燥機尾部設有篩分裝置，1mm以下的粒子經(jīng)干燥機內部的內螺旋引向進料端作為返料，大于1mm的料子從尾部排出。主要參數(shù)如下：直徑 D內= 4250mm ，長度=16000mm 材質 碳鋼電機 N=185KW三、與傳統(tǒng)工藝比較傳統(tǒng)的高濃度硫

46、基三元復合肥制造一般采用硫酸鉀與氮磷元素肥料（尿素、磷銨）混合后在轉鼓造粒機中經(jīng)水分、溫度及滾動料床的擠壓與摩擦的作用而團聚成粒，再經(jīng)過干燥、篩分、冷卻等過程而制得。因此這些原料必須外購或由各自相應的裝置來制得。由于新工藝結合復合肥生產(chǎn)過程產(chǎn)品組成中允許有部分硫酸銨成分，因此可用過量硫酸來分解氯化鉀，這樣雖然也有相應數(shù)量的HCl逸出，但反應反需溫度大大降低，減輕了設備腐蝕及結構的要求。又因為過量硫酸與氨中和時的反應熱可有效地蒸發(fā)水分，所以稀磷酸可以直接與之混合進入管道反應器進行氨化操作。新工藝既簡化了硫酸鉀的制造工序，又免去了稀磷酸濃縮過程及磷銨制造過程，因此裝置投資少，能耗低，生產(chǎn)成本因此也

47、較低。與類似本工藝但采用中和料漿氣流霧化噴漿造粒的裝置比較，由于本工藝沒有料漿輸送過程，混酸在管道反應器內中和后在噴口閃蒸，到達物料床時水分較低，使造粒機返料倍數(shù)減少至1.52倍。另外不需要壓縮空氣進行料漿霧化，因此節(jié)能較多。思考與練習：1寫出濕法磷酸生產(chǎn)的化學反應式。濕法磷酸的生產(chǎn)方法有哪幾種？2為什么二水物法磷酸生產(chǎn)條件要控制在圖8-1中的abcd區(qū)間，而半水物法要求控制cd線以上的區(qū)間？3影響二水物結晶的因素有哪些？生產(chǎn)上如何獲得粗大結晶？4簡述二水法磷酸生產(chǎn)中，反應料漿中含量、反應溫度及反應時間是如何確定的？5簡述二水法磷酸生產(chǎn)的工藝流程。6簡述S-NPK生產(chǎn)的工藝流程。崗位操作鏈接：

48、化工裝置的干燥操作技能固體物體中的水分或其它溶劑（總稱為濕分）借加入熱量而汽化，并予以除去的方法稱為固的干燥，簡稱為干燥。一、物料的去濕和干燥方式1物料的去濕方法 從物料中除去濕分的方法，在工業(yè)上主要有三種，詳見表8-2所列。表8-2 物料的去濕方法方法名稱方法簡介機械法用沉降、過濾、壓榨和離心分離等機械方法將物料中濕分除去的一類方法。主要用于含濕量較大的場合。其優(yōu)點是操作簡單、能耗低、去濕量大。缺點是去濕程度不高。物理化學法用吸濕性物料吸取濕物料中水分的一類方法。常用的吸濕姓物料有生石灰、無水氯化鈣、濃硫酸、硅膠、分子篩等。此法主要用于脫除氣體等物料中的水分。優(yōu)點是去濕程度較高，但去濕量不大

49、，工藝過程往往較復雜、運轉費用也較大。除去氣體中的水氣還可用低溫凝結法。加熱法通過加熱的方法使?jié)裎锪现械臐穹謿饣?，以達到去濕的目的。這類方法按照熱能傳給濕物料的方式，可分為傳導干燥、對流干燥、輻射干燥和介電加熱干燥等。此類干燥方法的應用面較普遍，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。優(yōu)點是能比較完全地除去濕分。缺點是熱能耗較大，故在干燥之前，往往先用機械方法盡可能地降低其含濕量。2干燥方式 這里的重點介紹加熱去濕法中的幾種主要干燥方式，詳見表8-3所列。圖8-3 幾種主要的干燥方式干燥方式簡介傳導干燥熱能以傳導方式通過器壁傳給另一側的濕物料，使?jié)裎锪现械臐穹直粴饣?。這種干燥方式的熱利用率較高，但物料易于局部過熱而

50、變質對流干燥熱能以對流方式由熱氣體傳給濕物料，使其中的濕分氣化并被氣體帶走。熱氣體既作為載熱體，又作為載濕體。該干燥方式容易控制物料溫度，可避免因過熱使物料變質。目前這種方法化工上應用最為普遍。缺點是由于熱氣體出干燥器時還有較高溫度，帶走熱能較多，因此熱能利用率不很高。輻射干燥熱能以熱輻射形式傳遞給濕物料，使?jié)裎锪仙郎?，并氣化其中的濕分。紅外線干燥器即屬此種干燥方式。此干燥方式因生產(chǎn)強度大，成品干燥均勻，應用范圍廣。不足之處是電能或熱能消耗較大。介電加熱干燥亦稱高頻加熱干燥。其工作原理是將濕物料作為介電體置于高頻電場內，電能在物料內部轉變?yōu)闊崮埽刮锪蠌膬炔康酵庋囟际軣岫鴼饣渲械臐穹?。這類干

51、燥方式的優(yōu)點是可使尺寸較大、料層較厚的物料內部都能得到有效的干燥。缺點是產(chǎn)生高頻電設備復雜，電能轉換效率不高。二、干燥流程現(xiàn)以熱空氣為干燥介質的對流干燥為例，介紹一些具體的干燥工藝流程，見表8-4。表8-4 干燥工藝流程名稱流程簡圖流程說明干燥簡介（熱空氣）只利用一次的流程如圖：1-空氣預熱器；2-補充加熱器；3-排風機空氣先通過預熱器加熱，進入干燥室與濕物料直接接觸，使其中濕分氣化，并被熱空氣帶出。濕物料連續(xù)不斷關入干燥室，緩慢朝出料口移動，干燥后的物料從出料口排出。預熱器和干燥室內加熱的熱源一般為水蒸氣，有時也有利用煙道氣等高溫或廢熱熱源的。干燥簡介經(jīng)中間加熱的流程如圖：1-預熱器干燥器中

52、設有幾個空氣預熱裝置，使通過的熱空氣經(jīng)過幾次加熱，以彌補空氣失去的熱量。采用該流程的優(yōu)點是可以降低干燥室的熱空氣溫度，避免物產(chǎn)的局部過熱。同時由于干燥介質在器內溫度較為均勻，也有利于器內溫度的控制和調節(jié)。干燥簡介部分循環(huán)的流程如圖：1-送風機使干燥器排出的部分廢氣循環(huán)，再用于干燥。這種流程的優(yōu)點是：（1）熱空氣的濕度較大，且在干燥器前后溫差較小，因而對需要均勻而緩慢干燥的物料（如木材）易于干燥；（2）便于調節(jié)空氣在干燥器內的溫度和濕度。返料干燥流程從原理上講，是在前面的干燥流程中再增加部分返料。如圖：1-進料口；2-干燥室；3-產(chǎn)品出口；4-排風機；5-空氣預熱器；6-補充加熱器將部分干燥成品

53、按一定比例摻入濕物料中，然后再一起送入干燥室內進行干燥。采用這種流程的目的是為了避免物料濕度過大而在干燥過程中產(chǎn)生結塊或結疤等現(xiàn)象。臺由重堿鍛燒前需摻入干燥純堿1t，方可防止在鍛燒爐內結疤（或包鍋），使產(chǎn)品純堿不合格等現(xiàn)象。三、影響干燥速度的主要因素干燥速度是表示干燥過程快慢的一種參數(shù)。其定義是：在單位時間內單位物料表面上水分（或其他溶劑）的氣化量。干燥速度一方面取決于物料的性質（如水分與物料的結合形式等）、干燥的流程和設備，另一方面還于干燥操作條件有較大關系。表8-5從生產(chǎn)角度來討論各操作因素對干燥速度的影響。表8-5 影響干燥速度的主要操作因素主要因素影響規(guī)律濕物料狀況物料的形狀大小物料尺

54、寸越細小或料層越薄，越容易干燥，即干燥速度越快。物料的含濕量如要求干燥后物料的最終含濕量（如含水量）較低，甚至接近平衡水分，則干燥后期的干燥速度將很小；反之，如要求干燥后物料的最終含濕量（如含水量）高于臨界含水量，則干燥速度就較大。物料溫度如物料本身溫度較高，有利于物料內部水分向外擴散和物料外部水分的蒸發(fā)，因此干燥速度就較大；反之，干燥速度較小。物料與干燥介質的接觸狀況對粉、粒狀物料，在干燥時宜將其分散（或懸?。┯诟稍锝橘|中，增大接觸表面，有利于提高干燥速度；對粒狀、片狀或膏狀物料，在干燥時可通過加強攪拌，使物料表面盡可能多暴露于干燥介質中，使干燥速度提高。干燥介質狀況干燥介質的溫度在干燥介質

55、初始含濕量相同的情況下，提高干燥介質的溫度，將有利于濕物料的干燥，即干燥速度提高。但在提高干燥介質溫度時要注意不能使物料變質。干燥介質的濕度干燥介質的濕度越小，越有利濕物料中水分的氣化，因此，物產(chǎn)的干燥速度就越大；反之，干燥速度就越小。干燥介質流速一般來講，提高干燥介質的流速，可以增大干燥速度。但當物料在降速干燥階段時，干燥介質的流速對干燥速度影響不大。干燥介質與物料的接觸狀況如增大干燥介質與濕物料的接觸表面，則有利于物料中濕分的氣化，因而有利于提高干燥速度。此外，當干燥介質與物料的走向呈逆流時，其干燥速度較順流時為大。四、主要干燥設備干燥的主要設備是干燥器?，F(xiàn)將較常用的一些干燥器簡介于表8-

56、6。表8-6 常用干燥器名稱主要結構使用說明廂式干燥器如圖（屬空氣多次加熱及部分廢氣循環(huán)型）1-干燥室；2-小車；3-送風機；4、5、6-空氣預熱器；7-蝶形閥被干燥物料裝盤后，分別放入各層隔板上，然后被推入干燥室，空氣經(jīng)加熱器加熱后從隔板間流過，將物料加熱，使其中水分氣化并被帶走。廂式干燥器屬間歇式常壓干燥裝置，構造簡單，適應性強，宜用于小批量粉狀、片狀或膏糊狀物料的干燥。缺點是干燥速度慢，干燥不夠均勻，裝卸工作繁重，勞動強度較大。間歇式減壓（真空）干燥器附有攪拌的減壓干燥器簡圖如下：1-外殼；2-蒸汽夾套；3-水平攪拌器；4-傳動裝置物料裝入干燥器后即將加料口封閉，然后通過夾套或管束進行加熱，而連接真空泵的管線應事先接好。啟動真空泵后，使操作在負壓下進行，直至達到干燥要求后再停止抽氣和加熱。操作為間歇式。如干燥過程需不斷攪動，可在干燥器內配帶攪拌裝置。該干燥器需有良好密閉性，投資費較大