生產(chǎn)工藝技術(shù)萬噸每年磷酸過濾工藝初步設(shè)計綜述

{生產(chǎn)工藝技術(shù)}萬噸每年磷酸過濾工藝初步設(shè)計綜述過濾機取代最后一只稠厚器，使磷酸的濃度提高到25%P2O5。1932年道爾公司在特里爾的機理及硫酸鈣的結(jié)晶機理的研究快速有效地推動了濕法磷酸的發(fā)展[2]。1.1.2生產(chǎn)流程通常所稱的“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。濕法磷酸根據(jù)生成硫酸鈣水合物情況的不同，可將濕法磷酸生產(chǎn)流程分為二水物流程、半水-二水物流程、二水水物流程等[3]。二水物流程與其它流程相比，其特點：(1)二水物結(jié)晶的穩(wěn)定性好，生產(chǎn)過程中不會發(fā)生任何相變；(2)結(jié)晶粗大、整齊，易于過濾和洗滌；(3)工藝條件允許的波動幅度大，便于操作；(4)設(shè)備材料腐蝕相對較小。經(jīng)過100多年的實踐、改革，二水物流程整的現(xiàn)代化的工業(yè)流程，在磷酸生產(chǎn)中占據(jù)重要地位。因此，二中應(yīng)用最早、最為廣泛的工藝流程，二水物流程圖如圖1[41.1.3濕法磷酸生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀我國濕法磷酸80％以上都采用二水物流程生產(chǎn)，目前年產(chǎn)量估計在500萬--600萬級磷酸鈣鹽等，少量出口[9-11]。1.2.1熱法磷酸發(fā)展簡述由中石化南化集團設(shè)計院設(shè)計的一步法酸冷流程2.5萬t/a和1萬t/a磷酸生產(chǎn)裝置建成十年的研究與改進，熱法磷酸生產(chǎn)設(shè)備及工藝技術(shù)已經(jīng)趨于完備和成熟。P4(黃磷)工藝需要將磷礦先進行預(yù)磨，并將磨后的磷礦粉和硅石以及焦炭混合進行燒結(jié)，然分離裝置中轉(zhuǎn)換成為磷酸。磷酸的新的生產(chǎn)方法，分為隧道窯法和回轉(zhuǎn)窯法，但還存在一些問題，尚待研究解決。在湖北宜昌建成投產(chǎn)[13]。2.1過濾過程的基本特性過濾可定義為使懸浮液通過截留顆粒的可滲透性介質(zhì)而實現(xiàn)的固液分離過程。從物理學(xué)的觀點來看，過濾操作屬于流動過程，即多相流體通過多孔介質(zhì)的流動過程。(1)流體通過多孔介質(zhì)的流動是屬于極慢流動，即滯流運動。影響這種流動有兩類因素：素十分復(fù)雜，單從理論上來分析，處理這一過程非常困難[14]。(2)懸浮液中的固體粒子是連續(xù)不斷地沉積在介質(zhì)內(nèi)部孔隙中或介質(zhì)表面上，沉積在介質(zhì)表面上的濾餅不斷受到壓縮，因此隨著過濾的進行，流動阻力是不斷增加的[15,16]。用二洗液從石膏濾餅中洗出殘留的磷酸；第三步用三洗液洗滌，得到的濾液(二洗液)返回至和翻盤式過濾機工作流程：醒的了解和明確的認識，以便采取有效措施提高設(shè)備的過濾強度和生產(chǎn)能力。2.3.1磷礦品位的影響30.23.0Al2O3含量較低時有利于中通常含有3.0％一3.5％的氟、一定數(shù)量的活性二氧化硅和堿金屬。氟化物在硫酸的作用于過濾不利。磷礦中部分酸不溶物的主要成分是石英砂和泥質(zhì)，分散性泥質(zhì)的顆粒比較細，效果[18,19]。2.3.2過濾溫度的影響磷酸料漿過濾為濾餅過濾，濾餅過濾的速率方程為： μ——濾液粘度，Pa·S；料漿溫度保持在70℃~85℃對過濾最有利[20,21]。溫度過低，不僅使液相粘度降低液相粘度，同時因溶液中硫酸鈣的溶解度隨溫度的升高而增大，相應(yīng)降低了過飽和度，過程中，為了滿足正常生產(chǎn)需要和設(shè)備的維護成本，應(yīng)盡量使溫度保持在70℃~85℃的范圍。2.3.3料漿濃度的影響所謂料漿濃度，也就是料漿液固比，是指料漿中液相(磷酸溶液)對固相(磷石膏)的重量比?？刂七m當(dāng)?shù)牧蠞{濃度，可以降低料漿的粘稠度，形成恰當(dāng)厚度的濾餅，便于料漿過濾。液回流量增加，加大了過濾機的負荷,使過濾能力下降。因此。二水物流程一般要求控制料質(zhì)含量、可獲得的結(jié)晶狀況和磷酸濃度而定的[22]。2.3.4過濾設(shè)備的影響要求：(1)獲得盡可能清晰的濾液，盡量減少濾、洗液中機械雜質(zhì)的含量；(2)達到盡可能好求大于99(3)盡可能提高濾布的清洗、再生效果，使過濾設(shè)備的生產(chǎn)強度不會由于濾布再生不好而周期性地降低；(4)盡可能減少濾液中磷酸的稀釋程度；(5)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，造價低，效率高，經(jīng)濟實用[23]。成過濾、洗滌、吸干、卸渣、濾布清洗再生等操作。(1)優(yōu)點：這種過濾機外形狹長，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，且易布置；濾帶移動速率較可以進行充分的洗滌，濾布再生徹底，且沖洗水耗量較少，是翻盤和轉(zhuǎn)臺過濾機所不及的。(2)不足：由于帶式過濾機移動的膠帶和靜止的真空室之間有面積較大的真空密封面，耗)比其它過濾機高；濾布使用周期相對較短；維護費用高且難度較大。介于上述缺點，此類過濾機現(xiàn)在基本不被選用，在此就不做過多介紹。3.2.1工作原理氣盤)相連，分配閥與真空系統(tǒng)相連，并完成濾盤在工作過程中的真空切換，每個濾盤水平旋轉(zhuǎn)一周，完成加料初濾過濾洗滌(根據(jù)工藝要求設(shè)置洗滌次數(shù))卸渣濾布沖洗再生濾布吸干至加料點，如此反復(fù)循環(huán)。3.2.2結(jié)構(gòu)特點求分成許多格，包括初濾、過濾、多次洗滌、吸干等。這些分格都與真空系統(tǒng)相連[23]。3.2.3使用過程中的優(yōu)缺點(1)優(yōu)點：實現(xiàn)沖盤污水封閉循環(huán)，即污水零排放；卸料比較方便，濾布再生效果好，全卸渣。(2)不足：傳動部件較多，導(dǎo)致機械故障較多，如濾盤易開裂、支承框架易變形和斷裂、出現(xiàn)漏液及漏真空現(xiàn)象，從而造成設(shè)備和廠房的腐蝕。3.2.4主要工藝指標過濾機常用轉(zhuǎn)速0.20—0.33r／rain磷石膏洗滌率≥96%3.3轉(zhuǎn)臺式過濾機3.3.1工作原理器從內(nèi)環(huán)向外緣推人卸料斗中。3.3.2結(jié)構(gòu)特點(錯氣盤)、吸酸膠管、轉(zhuǎn)盤、托輪、排堰、沖渣水管、橡膠帶、橡膠帶張緊輪、橡膠帶擋輪等組成。濾面之下的真空室通過管道與中心分配閥相連，扇形真空室用桁架結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤連接成整體，周完成過濾、洗滌、卸渣、沖洗濾布再生一個循環(huán)。用螺旋卸料、二組(或三組)高壓噴嘴沖殘渣再生濾布。分配閥、轉(zhuǎn)盤驅(qū)動擋、托輪結(jié)構(gòu)與翻盤式過濾機基本相同。3.3.3使用過程中的優(yōu)缺點(1)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，傳動部件較少；運行平穩(wěn)，機械故障較少；抽濾下液順暢，各濾效果好；由于漏氣量小，所以無需設(shè)置濾、洗液分離器即可達到較好的氣、液分離效果。轉(zhuǎn)較為平穩(wěn)。(2)不足：濾布再生效果差；卸料方式為螺旋卸料，所以卸料不干凈[25]。3.3.4主要工藝指標機的工藝操作指標和技術(shù)經(jīng)濟指標如下[26]：磷石膏洗滌率：≥98%料方便，但對磷酸濃度稍有影響，機械故障較高；而轉(zhuǎn)臺式過濾機運行平穩(wěn)，吸干效果好。因此轉(zhuǎn)臺式過濾機在目前使用最為廣泛。礎(chǔ)上，將對10萬t/a的濕法磷酸過濾工藝進行初步設(shè)計。設(shè)計中將對過濾工藝進行物料衡轉(zhuǎn)臺式過濾機將會提高生產(chǎn)能力。所以，本次設(shè)計最終選用轉(zhuǎn)臺式過濾機。[3]周貴云.濕法磷酸生產(chǎn)中磷礦預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用[J].磷肥與復(fù)肥，2000，15(1):40-41.[5]黃美英，楊三可，李軍等．溶劑萃取法凈化濕法磷酸的工藝研究[J]．磷肥與復(fù)肥，工,2006,35(6).[14]曾繁端．窯法磷酸的基本原理及工業(yè)化生產(chǎn)的意義[J]．云南化工，1999，31(3)：[15]周貴云，張允湘．改性劑對二水硫酸鈣結(jié)晶習(xí)性及過濾性能的影響[J].化學(xué)世界，[18]章守陶，喬關(guān)根．磷礦品質(zhì)對濕法磷酸生產(chǎn)的影響及其處理[J]．浙江化工