【正文】 論 ?????????????????????????????? ??? ? 21 致謝 ?????????????????????????????? ???? 22 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? ??? 23 附圖 圖 1帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 圖 2 萃取槽 1 緒論 設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù)及產(chǎn)品概況 本設(shè)計(jì)是根據(jù)淮海工學(xué)院化學(xué)工程系下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，即年產(chǎn) 41000 t P2O5濕法磷酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，開展了濕法磷酸車間裝置的設(shè)計(jì)。 根據(jù)連云港新浦氣象臺(tái)的觀測(cè)記錄其具體的氣象特征如 下 氣溫： 年平均氣溫 ℃ 最高氣溫 40℃ (8月 ) 最低氣溫 ℃ (2 月 ) 氣壓： 年最高氣壓 Pa 最高月平均氣壓 Pa(1 月 ) 最低月平均氣壓 Pa(7 月 ) 相對(duì)濕度： 最高月平均相對(duì)濕度 82％ (7月 ) 最底月平均相對(duì)濕度 64％ (3— 4月 ) 降雨量： 年平均降雨量 mm 最大降雨量 mm 蒸發(fā)量： 一般為降雨量的 — 倍 凍結(jié)深度： 湖塘凍結(jié)深度為 20 cm 土壤凍結(jié)深度為 30 cm 風(fēng)向： 常年主導(dǎo)的風(fēng)向?yàn)闁|南鳳，風(fēng)頻為 12％ 3— 10月以東南風(fēng)為主 11 月 — 次年 3月以北 、 東風(fēng)為主 風(fēng)速： 最大風(fēng)速 (5 月 ) 常風(fēng)速 5～ 6m/s 交通運(yùn)輸 鐵路： 有鐵路專用線通往連云港，可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況配置裝卸線，并在廠區(qū)旁邊設(shè)有一個(gè)分支，便于把空的裝料箱 運(yùn)走，把生產(chǎn)成品運(yùn)出。錦屏山馬耳峰海拔為 ， 為全區(qū)最 高 。 原材料的供應(yīng)與產(chǎn)品貯存、運(yùn)輸條件 原材料： (1)磷礦 中國磷礦資源比較豐富。 “ 海州式 ” 磷礦。 萃取反應(yīng)排出的含氟尾氣，在吸收器內(nèi)用水將四氟化硅 (SiF4)吸收生成氟硅酸溶液，然后送污水處理站處理，經(jīng)洗滌后的尾氣由排氣筒放空。 當(dāng)磷酸裝置剛開車或生產(chǎn)不正常需要排出含 P2O5,F 的污水時(shí)，可進(jìn)入廢水收集池，待生產(chǎn)正常后，適當(dāng)減少進(jìn)入文丘里吸收塔的水量，而將廢水收集池中的污水慢慢補(bǔ)充入清液池，就可做到污水不外排。 生產(chǎn)方法和主要技術(shù)方案 本設(shè)計(jì)萃取磷酸采用二水物流程。 工廠位于西礦區(qū)東南 200m 左右，西 2km 為礦區(qū)總部，及選礦廠，家屬區(qū)等，西臨磷肥廠，東臨木材廠，北有飼料廠，南有通往連云港之鐵路專用線，北南緊臨廠區(qū)均為西礦井之職工宿舍區(qū)，并有礦區(qū)通往連云 港公路在此通過。其特點(diǎn)是產(chǎn)品純度高，可得到食品級(jí)、試劑級(jí)的磷酸；缺點(diǎn)是成本高。所以，通常用生成硫酸鈣結(jié)晶的水合物來命名工藝流程。5酸解 (萃取 )槽 。14石膏運(yùn)輸皮帶 。 (2)半水物流程 半水物流程的最大優(yōu)點(diǎn)在于半水物結(jié)晶能在高的磷酸濃度及溫度下以介穩(wěn)定形式存在；同時(shí)，半水物結(jié)晶可以形成粗大的晶體，在濃磷酸介質(zhì)中有較好的過濾性能，這就使半水物流程具備了實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的必要條件。 磷礦分解過程中，要在稀的磷酸溶液中形成半水物結(jié)晶也是困難的，流程中采取的措施是提高分解溫度到 80～ 110℃。因此，對(duì)濾渣的處理經(jīng)常碰到麻煩，通常的 做法是令其自行吸水轉(zhuǎn)化為二水物。 在脫氟工段出來的料漿與硫酸貯槽的硫酸經(jīng)硫酸泵一起通過自控調(diào)節(jié)，按比例加入萃取槽。 濾餅的洗滌采用逆流三次洗滌流程。 當(dāng)萃取崗位停車處理時(shí)，殘存的料漿用料漿泵送往過濾機(jī)中過濾。 (25)原料硫酸溫度： 27℃； (26)過濾常數(shù)： qe=； K 過濾 =； K 一洗 =； (27)洗液粘度：μ 一洗 = 103Pa每小時(shí)的消耗量為：磷礦 噸， 100%硫酸 噸， %硫酸 噸，返回淡磷酸量 噸，料漿量 噸，原料硫酸溫度 27℃，淡磷酸含 %P2O5，返回淡磷酸的溫度 :63℃，空氣溫度 30℃，萃取槽排出料漿的溫度 77℃，排出廢氣的溫度 56℃，廢氣相對(duì)濕度 。 142) 2 504=—— 磷精礦中氟磷灰石含量，單位分?jǐn)?shù)； —— 氟磷灰石的分解率，單位分?jǐn)?shù)； 504—— 氟磷灰石的分子量； 142—— P2O5的分子量； ) 萃取槽中 H2SO4稀釋熱按下式確定： Q 稀釋 =G 硫酸 q2/98=（ 16360 q2） /98 上式中： G 硫酸 —— 無水硫酸的量； q2—— 硫酸的比稀釋熱 (kJ/mol)，按下式確定： )/( 1 12 22 k m olKJn nn nq ???? 式中 n1和 n2為硫酸進(jìn)入萃取槽稀釋前后溶液中 H2O/H2SO4摩爾比。 C 料漿 =( ) + = kJ/Kg 由于大氣壓的要求，盤式過濾機(jī)布置在三樓平面，二樓平面上設(shè)置了氣液分離器和磷石膏膠帶輸送機(jī)等設(shè)備。 該機(jī)主要特點(diǎn)如下： (1)渣斗大，使濾盤傾復(fù)后，濾餅全部落在干渣斗內(nèi)，盡量減少磷石膏帶入濾布清洗區(qū)，有利 于污水循環(huán)系統(tǒng)的正常工作。 過濾機(jī)過濾面積計(jì)算方法： 采用 精確計(jì)算法： 計(jì) 算生產(chǎn)能力為 41000 噸 /年 P2O5所需盤式真空過濾機(jī)的有效過濾面積。 h）； ∴ A 三洗 =21380/(1020 )=(m2) 則 A 有效 ＝ A 主濾 ＋ A 一洗 ＋ A 二洗 ＋ A 三洗 ≈ (m2) 選用 PF盤式過濾機(jī) , 盤式過濾機(jī)是一種連續(xù)真空過濾設(shè)備，用于萃取磷酸生產(chǎn)中料漿的過濾，使磷酸與磷石膏分離。 f/cm3 本設(shè)計(jì)中根據(jù)過濾機(jī)的漏氣量 m3/ m2 (3)流量測(cè)量主要用電磁流量計(jì)。 給 水 本裝置根據(jù)生產(chǎn)工藝條件，分渾水 (主要為消防 )給水，生產(chǎn)給水，生活給水三個(gè)系統(tǒng)，供水方式分直流水、循環(huán)水，部分為二次、三次利用水。 廢氣治理 磷礦中含有大約 3%的氟，在萃取反應(yīng)中，呈氣態(tài)逸出的氟約占磷礦含氟量的 5%。例如：以磷石膏為原料，生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，制水泥工藝流程如下： 磷石膏，焦炭及其他輔助材料分別貯存并預(yù)先均化，用烘干機(jī)進(jìn)行原料干燥與脫水。 濕法磷酸工藝設(shè)計(jì)主要包括化工工藝過程的物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的計(jì)算與選型，同時(shí)需要繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、廠房設(shè)備配置圖和主要非標(biāo)設(shè)備的結(jié)構(gòu)等。 廠化驗(yàn)室主要放置烘箱，天平等。 廢水治理 廢水處理主要采用的是化學(xué)中和法，以石灰為中和藥劑，根據(jù)本廠的實(shí)際情況所采用的污水處理工藝流程如下所述： 污水經(jīng)廢水池經(jīng)泵提升到中和槽，加石灰經(jīng)一次，兩次中和流入熟化槽，再進(jìn)入混合槽和絮凝劑混合，進(jìn)沉降槽增稠，清水進(jìn)入出水池部分返回工藝系統(tǒng)重復(fù)使用。 排水 裝置區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)廢水，經(jīng)污水處理的清夜及生活用水，用管道自流入廢水池，然后經(jīng)泵送至 2km外的尾砂轉(zhuǎn)運(yùn)泵站，雨水就近排近裝置區(qū)附近的明溝。目前，該礦的斜管沉淀池，豎流式沉淀池的總沉淀能力為 347m3/h，無閥濾池過濾能力為 370m3/h，實(shí)際使用為245m3/h。 (4)控制室設(shè)有空洞、鋪水磨石地面、格板吊頂和油漆墻裙。除第一漿向下翻動(dòng)外，其余個(gè)漿均向上翻動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置采用 BLA加長(zhǎng)型專用擺線針輪減速器，使轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便。 由恒壓過濾方程式得： q2主濾 +2q 主濾 qe=K 主濾 θ （以一小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)，即θ＝ 1小時(shí)）代入數(shù)據(jù)解二次方程得： q 主濾 ＝ （ m3/m2 (4)增加濾布沖洗水裝置，使設(shè)備配套附件完善。每個(gè)濾盤兩端用軸承支撐。 V (式中： —— 空氣熱容， kJ/kg 下面分別求每一項(xiàng)帶出的熱量： 77℃時(shí)，送去過濾的料漿帶走的熱量為： Q 料漿 = C 料漿 77 （式中 : —— 料漿量， kg 77—— 溫度，℃ ） C 料漿 —— 料漿比熱， kJ/kg K) Q 淡磷酸 =72430 63≈ 106J（ —— %P2O5 磷酸溶液的比熱 kJ/kg 30%= 含 P2O5: 30% = (6)機(jī)械損失 (kg) 3%= (7)過濾后濾餅含液量 (kg) %= 含 P2O5： 30%= (8)一次洗滌后濾餅含液量 (kg) %= (9)二次洗滌后濾餅含液量 (kg) %= (10)三次洗滌后濾餅含液量 (kg) %= (11)回入系統(tǒng)的濾液量 (kg) = 含 P2O5: 30%= (12)洗滌用水量 (kg) +++(100+)= (13)淡磷酸量 (kg) +(100+)= 含 P2O5： ++= P2O5濃度： 100%=% (14)一次洗滌量 (kg) = 含 P2O5： = P2O5 的濃度： 100%=% (15)二次洗滌量 (kg) += 含 P2O5： %= (16)三次洗滌量 (kg) += 含 P2O5： %= (17)一次洗滌后濾餅液相含 P2O5(kg) += 液相 P2O5濃度： 100%=% (18)吸干濾液計(jì)算 (kg) 設(shè)吸干濾液與一次洗滌混和后的總量為 X，吸干濾液量為 Y X–Y= 19% (11)濾餅含液量（以干磷石膏為準(zhǔn) %）： 過濾后濾餅： ； 一次洗滌后濾餅： ； 二次洗滌后濾餅： ；三次洗滌后濾餅： (12)洗液濃度（ P205） %：一次洗液： 19；二次洗液： ；三次洗液： (13)返回淡磷酸的溫度（℃）： 63 (14)萃取槽排出料漿的溫度（℃）： 77 (15)萃取槽排出廢氣的溫度（℃）： 56 (16)料漿循 環(huán)比： 72 (17)磷灰石分解率：（ %） (18)萃取槽排出廢氣的相對(duì)濕度： (19)料漿在萃取槽中的停留時(shí)間： 4 h (20)料漿的密度（ kg/m3）： 1470 (21)夏季最高月平均溫度（℃）： 30 (22)不考慮萃取槽中的熱量損失； (23)噴嘴風(fēng)