【正文】 ，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。抽出的氣體經(jīng)冷凝器用水冷卻。 工藝過程的物料和熱量衡算 物料平衡計算 設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（ %）： P2O5 ： ； F： ； CaO： ； Fe2O3 ： ； Al2O3：； A時取13002800Pa。 s；μ 二洗 = 103Pa X=32% (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 ），以及反應熱（ Q 反應 ）和萃取槽中硫酸稀釋熱（ Q 稀釋 ）。 K） 硫酸與磷精礦的反應熱（磷精礦中的全部 P2O5都按氟磷灰石計）： Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O=5CaSO4 n1=（ 2 98） /（ 18 98） =, 為了確定 n2，必須知道稀釋后萃取槽中硫酸的濃度 C2（假定硫酸同其他的液體組分混合以后，才同磷灰石反應）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： C2= 100%/[++ ()+ ()]=% 式中： 和 分別為無水硫酸量和含水 硫酸帶入的 水量 （ kg）； 和 分別為淡磷酸量和循環(huán)料漿液相量 kg 和 分別為淡磷酸和循環(huán)料漿液相中磷酸的濃度單位分數(shù) 從而 n2=[（ ） /18]（ 98/） = 算出 q2= 因此 Q 稀釋 =11760 247。 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/kg K （ —— 濃度為 32% P2O5即 % H3PO4的比熱； —— 石膏熱容 ； —— 液固比為 時料漿中磷酸的質(zhì)量分數(shù)； —— 料漿中石膏的質(zhì)量分數(shù)；） 從而： Q 料漿 = 75= 106J 55℃時，從萃取槽排出氣體帶走的熱量 Q 氣體 =V K； —— 0℃和 105Pa時的空氣密度， kg/m3； —— 空氣的相對濕度； 16505—— 55℃空氣中飽和水蒸氣的分壓 Pa； 2601—— 55℃時水蒸氣的焓， kJ/kg ） 則萃取槽總的支出熱量為： Q 支出 = 106+ Q 收入 =Q 支出 即 23590200kJ+=10880260kJ+ 則每小時鼓空氣量 V= 選用風機： 離心通風機 型號： 468 全壓范圍 (mmH20)： 20～ 237 第 15 頁 共 22 頁 風量范圍 (m3/h)： 1000～ 239654 功率范圍 (kW)： ～ 245 輸送介質(zhì)最高允許溫度 t≤ (℃ )： 80 主要的設備選型與計算 設備布置說明 磷酸工段 聯(lián)合廠 房呈長條型，跨度 15m，總長度 ，座北向南看。一樓布置有濾洗液中間槽、水環(huán)式真空泵等。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。 (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。 (5)原轉(zhuǎn)動桿斷面尺寸加大，提高轉(zhuǎn)動剛性。 表 1 原始數(shù)據(jù) 產(chǎn)物 產(chǎn)量 (t/h) 密度 (kg/m3) 粘度 μ (Pa h）； 而 G 主濾 =(11570+23760)/1260=（ m3/h） ∴ A 主濾 =(m2) (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/m2 型號： PF80 總過濾面積 m2： 80 有效過濾面積： 71 轉(zhuǎn)速 r/min： ～ 第 17 頁 共 22 頁 電動機功率 KW： 11 濾盤數(shù)量 (個 )： 24 外形尺寸直徑 X高 mm：φ 12400 1800 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。 (1)料漿量 (2)料漿密度 1550 kg/ m3 (3)反應時間 6 h (4)料漿體積流量 (5)反應槽有效容積 6≈ 280 m3 (6)在反應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 m3 (9)同心圓中單槽直徑為 D，有效高度為 H，取 H/D= 反應槽有效容積為： +10= D2H D= H= (10)自由空間高度取 ，取反應槽總高度為 (11)同心圓單槽內(nèi)筒的直徑 d，取 d/D=， d= 主要參數(shù)： 直徑 X 高度 m 中心筒直徑 mm 2500 攪拌泵轉(zhuǎn)速 r/min 101 攪拌器直徑 mm 680 攪拌器形式 折葉二層透平 電機 q X kW 380V 主要用材：碳剛，不銹鋼，石墨板，玻璃鋼等。 min，則過濾機總漏氣量為， =108m3/ min 根據(jù)漏氣量查 設計手冊 得： 選用型號為 SK120 的水環(huán)式真空泵，其主要參數(shù)： 轉(zhuǎn)速： 490 r/min 電動機： 185 kW 口徑： 300 mm 供應量： 200 L/min 4 自動控制要求 控制水平和范圍 控制水平 (1)在萃取區(qū)域設置了控制室，其它區(qū)域分別設置就地設置操作儀表盤，實現(xiàn)集中控制操作或就地集中操作。 控制范圍 本設計包括了在生產(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。 復雜控制系統(tǒng) 礦粉和 H2SO4比例調(diào)節(jié)。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。 消防系統(tǒng)采用低壓消費制，室外為地上式消火栓，室內(nèi)主要廠房內(nèi)設小型滅火器。 6 環(huán)境保護要求 磷酸 及重過磷酸鈣生產(chǎn)過程排放的含氟廢氣中，氟主要以四氟化硅的形式存在，其次是 HF、磷酸蒸汽及霧滴，四氟化硅與水接觸生成氟硅酸。 在本設計中由于氣量不大，故采用真空冷卻流程，流程簡述如下： 萃取反應槽液相界面上的氟氣體送入尾氣吸收塔，用水吸收后放空，而萃取料漿在真空室內(nèi)閃蒸時產(chǎn)生的含氟水蒸氣則在冷凝器內(nèi)被冷凝。其余外排。焦炭及其他輔助原料按要求分別粉磨，由微機控制磷石膏按一定比例配合混合，混合后的生料在均化庫內(nèi)進行機械倒庫和空氣凈化，合格的生料入窯煅燒；窯氣進入制酸系統(tǒng)，水泥熟料與混合材料由微機控制按一定比例配合，經(jīng)粉磨制成合格的水泥。 第 21 頁 共 22 頁 結(jié) 論 目前世界各國中小型磷酸化工企業(yè)大多采用濕法，二水物濕法磷酸生產(chǎn)流程占主導地位，由于其產(chǎn)品的濃度低，雜質(zhì)含量高，提純困難，導致其使用方向的有限性，所以不斷研究濕法磷酸的提純技術以達到以較低的生產(chǎn)成本制得純度較高的磷酸是目前研究的課題。通過該設計，我掌握了化工工藝設計的基本程序、方法和步驟，使我對所學的知識有了更進一步的掌握。但由于存在的幾個明顯的技術問題尚未完全解決，至今尚未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，窯法磷酸工藝的特點是：能充分利用中、低品味磷礦；能充分利用自身的反應熱，耗電少，節(jié)能效果顯著，產(chǎn)品濃度高；質(zhì)量高；不需要酸分解；生產(chǎn)成本低，僅為熱法的2/3～ 1/2，與濕法相近。在本設計中，應放在過 濾機的附近，過濾機設在二樓，則廠化驗室放在二樓，便于測量過濾機中磷酸的含量，更有利于指導生產(chǎn)。 廢渣治理 在制磷酸 過程中主要所得廢渣為磷石膏，對于廢渣的處理主要是對廢渣進行綜合利用。不凝性氣體則由真空泵排出。 過濾機排出的磷石膏，經(jīng)浸泡或雨淋后，將有可溶性的氟化物及五氧化二磷流出，對環(huán)境產(chǎn)生危害。鼓鳳式冷卻塔三座。 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。凈化站內(nèi)設有 4000m3預沉池二座。 (2)對具有腐蝕和易結(jié)晶的工藝管路上設置的閥門，多數(shù)采用氣動隔膜閥。 (3)儀 表和電器部分的控制操作分開設置。 性能范圍 氣量： ～ m3/min 真空度： 700～ 760 mmHg 第 18 頁 共 22 頁 壓力： 0～ kg環(huán)室換相等同心角設置，八臺攪拌漿，中心圓筒設置一臺攪拌漿，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。 h）； ∴ A 二洗 =18500/(1060 )=(m2) (4)三次洗滌區(qū)的面積： 由 K 二洗 μ 二洗 ＝ K 三洗 μ 三洗 求得 K 三洗 ＝ m2/h； q 三洗 ＝ （ m3/m2 解： 主過濾區(qū)的必需面積： A 主濾 =G 主濾 /q 主濾 (m2) G 主濾 —— θ 時間的濾液量 (m3)。 (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。濾布的固定采用平壓板結(jié)構，安裝可靠，拆卸方便。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。在一個圓環(huán)形柜架上設置了 20 個梯形濾盤。 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，設單梁吊車一臺。 15731 18 (101323 ) = 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