【正文】 性能范圍： 流量 Q = 10～ 400 m3/h 揚(yáng)程 H = 5～ 80m 型號(hào)意義： 45LJYA354 LJYA：立式懸臂式泵代號(hào) 45：泵進(jìn)口直徑 35：額定揚(yáng)程 4：葉輪切割直徑順序 返回磷酸用泵的選擇： 泵的選擇計(jì)算： 返回磷酸的質(zhì)量流量為 =26 t/h 在磷酸貯槽液面及出口管內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程并以磷酸貯槽面為基準(zhǔn)面 ???????? hpzhpz fe guggug 22 222211 ?? 由 Z1=0，取 Z2=5 m ； P1= P2=0(表壓 ) ； u1=0， u2= m/s；取 Σhf=15 m。真空箱面積大，自潤滑 特殊密封，真空度高；低速驅(qū)使，傳動(dòng)及受磨損部件少。 冷卻氣體的質(zhì)量流量為 ,溫度為常溫，進(jìn)口為常壓。 ③攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算 反應(yīng)釜的攪拌軸工作轉(zhuǎn)速在 200r/min 以上，都要對(duì)州的臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算，本設(shè)計(jì)不需要。 支座的選擇 夾套反應(yīng)釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座，由于需要反應(yīng)攪拌釜恒溫為70— 100℃設(shè)備需要保溫，應(yīng)該選擇 B 形耳式支座。 e=. 查圖可得 A= 又有圖可得 B=115Mpa 故取名義厚度為 10mm 不合適 7mm 取 C1= C2=2mm C= C1 +C2= = 內(nèi)筒體外徑 1014mm 內(nèi)筒體計(jì)算長度為 969mm L/D= D/167。除第 1 漿向下翻動(dòng)外，其余各漿均向上翻動(dòng)。 （ 3）熱量衡算 物料衡算流量物流量和相關(guān)各物質(zhì)的比熱容數(shù)據(jù)如下： 編號(hào) 物料名稱 流量（ kg/h） 溫度 /℃ 比熱容 /(kJ/kg2 H2O（ s） + CO2（ g） 2023 394 △ H○6 =(2023+394)( 1207815286)=109 kJ/mol CaCO3 ⑦ MgCO3 (s )+ H2 SO4（ 98%） → 1110 815 Mg SO4（ aq） + H2O( l ) + CO2（ g） 1369 286 394 △ H○7=(1369+286+394)(1110+815)=124kg/mol MgCO3 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 根據(jù)每千克磷礦各反應(yīng)物的量，計(jì)算 1kg 礦的反應(yīng)熱： △ H○r=(500)+(53)+()+(48)+(226)+(109) +(124)=902kJ/kg 礦 （ 2）稀釋熱的計(jì)算 在計(jì)算磷礦酸解過程的反應(yīng)熱 [3]時(shí)，參加反應(yīng)的硫酸和磷酸都是采用始末態(tài)世紀(jì)濃度的標(biāo)準(zhǔn)生成熱。因 1molMgO 相當(dāng)于 1mol MgCO3,1kg 礦中含 ，故 MgCO3= ④ CaCO3。熱量衡算的參考溫度選為 0攝氏度。此外還要計(jì)算料漿量、排出廢氣量、各次洗液量等。 濾液磷酸經(jīng)濾液泵，一部分送至磷酸中間槽儲(chǔ)存。酸解得道德磷酸和磷石膏的混合料漿用料漿泵送值班室過濾機(jī)進(jìn)行過濾分離。 （ 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和減少新生晶核量，這樣。因此反應(yīng)料漿中 P2O5 濃度穩(wěn)定，可以保證硫酸鈣溶解度變化不大和相應(yīng)的過飽和度穩(wěn)定，這在濕法磷酸生產(chǎn)控制 中也很重要。 一般認(rèn)為，按二水物法制濕法磷酸時(shí)， SO3控制在 ～ ；按半水物法操作時(shí)控制在 ～ g/，操作控制的 SO3 范圍也有一些差異，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。用二水物法生產(chǎn)磷酸時(shí)，靠對(duì)流、輻射、熱傳導(dǎo)和水分蒸發(fā)等方式的自然熱損失不能消除過剩熱量，因此應(yīng)采用空氣冷卻或真空冷卻等方法以除去過剩熱量。 綜上分析可知選用是法制磷酸比較符合目前的發(fā)展?fàn)顩r，尤其是二水法制磷酸。塔中流出的磷酸濃度微微 86%～ 88% H3PO4，酸的溫度約為 85℃，出酸量為總量的 75%。制造熱法磷酸的方法很多，目前普遍采用液態(tài)磷燃燒法制熱法磷酸，現(xiàn)將各種方法簡述如下： 完全燃燒法 將電升華磷時(shí)所得的含磷爐氣去、直接燃燒，此時(shí)不僅磷氧化為五氧化二磷一氧化碳也被氧化： P4+10CO+10O2=P4O10+10CO2 反應(yīng)要放出大量熱，但由于磷酸酐有強(qiáng)烈腐蝕作用，此反應(yīng)熱實(shí)際上不能利用，燃燒后的氣體必須冷卻，以保證磷酸酐能完全吸收。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 濕法磷酸 生產(chǎn)方案的確定 磷酸的生產(chǎn)方法 濕法磷酸 用酸（硫酸、硝酸、鹽酸等）分解磷礦制得的磷酸統(tǒng)稱濕法磷酸。近年來，隨著 濕法磷酸凈化技術(shù)的進(jìn)步，濕法磷酸也用于品級(jí)磷酸鹽的生產(chǎn)。磷酸三鈉用作軟化劑或重質(zhì)洗滌劑的配料。 磷酸一鈣用作發(fā) 酵劑和蔗糖的脫色劑。此外，還存在半 水物結(jié)晶區(qū)，熔點(diǎn) ℃，含 ％的磷酸。磷酸是三元酸，可以生成三種不同的取代鹽，即一代磷酸鹽，二代磷酸鹽和三代磷酸鹽。 1mol H3PO4 在 1mol 水中的熔解熱為／ mol，而在 100 mol 水中則增大為 J／ mol。通過工藝衡算包括物料衡算和熱量衡算來對(duì)生產(chǎn)過程中所需要的設(shè)備進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和選型，主要設(shè)備就是反應(yīng)攪拌釜。還對(duì)濕法制磷酸的消耗定額和所產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行了合理的綜合利 用進(jìn)行了描述。 磷酸溶液的密度與粘度在一定溫度下，均隨磷酸中 P2O5 含量的增加而增加。在水溶液中 25℃時(shí)，磷酸三個(gè)氫離子的離解常數(shù)分別為： H3PO4 → H+ +H2PO4 K1＝ *102 H2PO4 → H++ HPO42 K2＝ *108 HPO42→ H++ PO43 K1＝ * 1012 磷酸后磷酸鹽的溶液中，各種離子的存在及其濃度由溶液的 pH 值決定。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 用于化學(xué)肥料的生產(chǎn) 制造高濃度磷肥和復(fù)合肥料，如重過磷酸鈣、沉淀磷肥、磷酸銨類氮磷復(fù)合肥料以及氮磷鉀混配復(fù)合肥料等。磷酸二鈣用作動(dòng)物的輔助飼料和牙膏的填料，優(yōu)質(zhì)的磷酸二鈣可用于醫(yī)藥。酸式焦磷酸鈉用于發(fā)酵劑和配制油井鉆孔泥漿。 其他的應(yīng)用 電鍍，拋光工業(yè) ， 水處理行業(yè) ， 洗滌劑行業(yè) 等等。濕法磷酸生產(chǎn)中，硫酸分解磷礦是在大量磷酸溶液介質(zhì)中進(jìn)行的 ： Ca5F(PO4)3+5H2SO4+nH3PO4+aq=(n+3)H3PO4++HF+aq 根據(jù)磷酸溶液中的磷酸濃度、溫度及游離硫酸濃度的不同，反應(yīng)生成的硫酸鈣可能是無水硫酸鈣、半水硫酸鈣、或者二水硫酸鈣。 由于氣體溫度較高，所以磷酸酐與水作用時(shí)首先生成偏磷酸，冷卻后在轉(zhuǎn)化成正磷酸： P4O10+2H2O→ 4HPO3 HPO3 +H2O→ H3PO4 因此法效果較差，在工業(yè)上未被采用 液態(tài)磷燃燒法（又稱二步法） 此法有多種工藝流程，在工業(yè)上采用較為普 遍的有兩種：第一種是將黃磷燃燒，得到五氧化二磷用水冷卻和吸收值得磷酸，此法稱為為水冷流程；第二種流程是將燃山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 燒產(chǎn)物五氧化二磷用預(yù)先冷卻的磷酸進(jìn)行冷卻和吸收而值得磷酸，此法成為酸冷流程。氣體在 85～ 100℃條件下進(jìn)入電除霧器。 生產(chǎn)方案的確定 綜上分析可知選用是法制磷酸比較符合目前的發(fā)展?fàn)顩r，尤其是二水法制磷酸。半水法生產(chǎn)中放出的熱量較少，若采用 90%～ 95%的硫酸，則多余的熱量正好補(bǔ)償自然熱損失 . 濕法磷酸生產(chǎn)工藝條件的選擇及操作控制 制造濕法磷酸是由硫酸分解磷礦制成硫酸鈣和磷酸 [10]，以及將硫酸鈣晶體離和洗凈兩個(gè)主要部分組成。操作的要點(diǎn)是控制液相中 SO3濃度，使其波動(dòng)盡可能的小。反應(yīng)料漿中 P2O5 濃度由硫酸鈣－五氧化二磷－水體系平衡圖確定。就有可能獲得粗大均勻的硫酸鈣晶體。為了降低酸解槽中料漿溫度，用鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣進(jìn)行冷卻。生產(chǎn)磷銨時(shí)，用泵將磷酸送往磷銨工段的尾氣吸收塔 。 （ 3）列出已知條件 ① 規(guī)模 兩萬噸每年磷酸生產(chǎn) 年操作日 300 天 每天 小時(shí) ② 磷礦化學(xué)組成 組成 P2O5 CaO Fe2O3 Al2O3 MgO F CO2 AI % ③ 硫酸 為 98％ H2SO4 用量為理論量的 105％ ④ 轉(zhuǎn)化率 磷礦中主要組分進(jìn)入磷酸中的百分率 組分 P2O5 Fe2O3 Al2O3 MgO ％ 96 45 60 100 ⑤ 洗滌率 ％ ⑥ 成品磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) 22％ P2O5 ⑦ 料漿液固比 3： 1 ⑧ 機(jī)械損失 ％（磷酸溶液） ⑨ 水分蒸發(fā)量 20 ㎏／ 100 ㎏ 磷礦 ⑩ 氟分配 相態(tài) 氣相 液相 固相 損失 酸 解 過 濾 混 合 二 洗 一 洗 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 全 系 統(tǒng) ％ 3 70 17 10 ⑾ 濾餅含濕量（濕基） 濾餅 過濾后濾餅 一洗濾餅 二洗濾餅 ％ 45 35 25 ⑿ 二洗液 P2O5含量 2％ （ 4） 選取計(jì)算基準(zhǔn) 100 ㎏磷礦 (5) 進(jìn)行物料衡算 ①全系統(tǒng)平衡 磷礦 100 廢氣 成品酸 H2SO4 機(jī)械損失 二水石膏 水 A 進(jìn)料 a 磷礦 J1=100 ㎏ b 硫酸 J2=*98**= ㎏ c 浠水 J3＝？ B出料 a 成品磷酸 C1＝ 〔 100％－（ 100％－ 96％）－（ 100％－ ％）－ ％〕 /22％＝ ㎏ 其中 SO3％＝ ***80/98*95％ /＝ ％ Fe2O3％＝ *45％ *95％ /＝ ％ Al2O3％＝ *605*95%/=% MgO%=*95%/=% F%=*70%*95%/=% 以上計(jì)算中 95％是扣除洗滌和機(jī)械損失后的收率。化學(xué)反應(yīng)熱和稀釋熱均按標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱計(jì)算。礦中 CaO 為 ，扣除 Ca5F(PO4)3 中 CaO 5 以及 CaF2 中 后，剩下應(yīng)為 CaCO3，故 CaCO3=（ 5+） = 將計(jì)算結(jié)果列表如 下 組分 Ca5F(PO4)3 CaCO3 MgCO3 Fe2O3 Al2O3 CaF2 SiO2 mol/kg 礦 下面計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱是從反應(yīng)物和生成物的標(biāo)準(zhǔn)生成熱得到的。按照蓋斯定律，定壓反應(yīng)熱只與始末態(tài)有關(guān)，因而不應(yīng)該在計(jì)稀釋熱。k) 1 磷礦粉（ % P2O5） 2670 25 2 硫酸（ 98% H2 SO4） 25 3 稀磷酸（ % P2O5） 70 4 酸解料漿 14418 80 5 CO2（ g） 70 6 SiF4（ g） 70 7 H2O( g) 534 70 汽化熱 2625 kJ/kg ① 輸入熱量 ： Q1=267025=106kJ/h Q2=25=106 kJ/h 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 ： Q3=70=106 kJ/h Q4=9022670=106 kJ/h E 攪拌器做功轉(zhuǎn)變