【正文】 它具有生產(chǎn)能力大，可連續(xù)操作；結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；故障少，維修費用低；使用范圍廣，操作彈性大等優(yōu)點。 厚度計算 P=， T=140℃ ， D=2200mm， []? =90MPa， ? =，腐蝕裕量 C=3mm 計算厚度 S 為： mmPPDS ][2 ???? ???? ?? 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 設(shè)計厚度 S 設(shè) 為： mmCSS ?????設(shè) ，取 7mm； 查閱相關(guān)手冊 [16]：封頭曲面高度為 575mm，直邊高度為 40mm。K）； kJ1 8 1 3 1 2 4 ????????? mhTmcQ p氣 式中 [8] ——水的汽化熱， kJ/kg； 損失的熱量為總熱量的 %則： ?損Q 表 38 中的物質(zhì)是指硝酸、磷酸、水、硝酸鈣以及氨氣； 將給組分的能量總結(jié)于表 38： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 表 38 中和器能量衡算 輸 入 輸 出 組成 kJ 組成 kJ 料漿帶入 料漿帶出 反應(yīng)產(chǎn)生 氣化熱 18131244 熱損失 合計 合計 濃縮段能量衡算 料漿進口溫度 120℃ ，出口溫度為 170℃ ；蒸氣進口溫度 220℃ ，出口溫度為 140℃ ； 輸入的熱量為： 蒸氣料 Q ?? 34 ?????? TmcQ pNONH 則： 7 0 8 6 2 81 4 0 4 3 5 6 8 1 8 9342 ????? NONHQ 料 8 6 5 3 1 3 ?????? TmcQ p蒸氣 式中 [8] ——過熱蒸汽的比熱， kJ/（ kgK ； 30—— 進料溫度， K； 硝酸與磷礦的反應(yīng)熱： 5 4 3 3 3 2 3 4( ) 1 0 5 ( ) 3? ? ? ?Ca F P O H NO Ca NO H P O H F 即： fHnq ?? 式中： － —— 硝酸鈣的摩爾生成含， kJ/mol － —— 磷酸的摩爾生成含， kJ/mol —— 氟化氫的摩爾生成含， kJ/mol － —— 3HNO 的摩爾生成含， kJ/mol － —— 5 4 3()CaF PO 的摩爾生成含， kJ/mol 因為其他成分的量很少，且放出的熱量也較少，故忽略不計； 由此可得： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 7 0 3 0 6 1 8504 ?????反應(yīng)Q 式中： —— 磷精礦中氟磷灰石含量，單位分?jǐn)?shù)，（即：磷精礦中 P2O5 的含量 247。 由于生產(chǎn)規(guī)模較大，所以選擇的是轉(zhuǎn)筒干燥器。 對于磷礦顆粒的大小，也會嚴(yán)重影響到反應(yīng)速率，酸解時所用礦粉細(xì)度，從理論上講，礦粉越細(xì)和硝酸的接觸面積越大，分解速度越炔，但由于硝酸分解能力強，而分解后的生成物均為可溶性的，不會產(chǎn)生包裹現(xiàn)象，因此礦 粉細(xì)度可以稍粗。 生產(chǎn)過程中的技術(shù)安全問題 用硝酸分解磷礦制復(fù)合肥料，在生產(chǎn)過程中要接觸較濃的硝酸，在酸分解過程中還有硝酸蒸汽和含氟氣體，有時還可能含有少量的含氮氧化物逸出，酸分解液中有磷酸、硝酸鈣和剩余的硝酸，在氨化過程中還有少量氨氣逸出，再造粒、干燥、篩分過程中又有粉塵煙霧等，另外車間內(nèi)有很多傳動設(shè)備。 直接冷凍法冷凍結(jié)晶流程圖如圖 3 所示 ： 圖 3 直接冷凍法結(jié)晶冷凍圖 1酸分解液高位槽； 2冷卻器； 3導(dǎo)流筒； 4油分布器； 5油分離器； 6冷卻后由貯槽； 7油泵；8冷交換器； 9貯油槽； 10臥式離心機； 11母液貯槽； 12硝酸鈣結(jié)晶貯槽； 13～ 17泵 這一 方法比間接冷凍法有以下優(yōu)點： ① 減少了冷凍部分的投資費用，對于每小時每噸 52OP 的生產(chǎn)能力只需 7 立方米的冷凍容積，而在一般的 冷凍系統(tǒng)中需用 48 立方米，這就相當(dāng)于總的基建費用減少了 20%，而且可以節(jié)約大量的不銹鋼鋼材。 既然分解液中硝酸鈣的脫除程度直接影響最終產(chǎn)品的組成和質(zhì)量，則影響硝酸鈣結(jié)晶的因素就是對冷凍結(jié)晶過程需要加以控制的條件；根 據(jù)國外有關(guān)方面的研究，認(rèn)為冷Ca/P2O5（分子比） （除去 Ca(NO3)2此外，磷也是植物體內(nèi)一些酶的重要組成部分，這些含磷的酶對植物體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、運輸和貯藏有 很大的作用，所以磷素充足，能促進酶的活動旺盛，有利于植物從營養(yǎng)生長順利地轉(zhuǎn)入生殖生長。1928 年，挪威奧達(dá)公司成功地開發(fā)了冷凍法硝酸磷肥工藝－奧達(dá)（ Odda）法。 21 中和段能量衡算 關(guān)鍵詞： 硝酸磷肥；冷凍結(jié)晶；磷酸一銨 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 Abstract The design of the annual output of 35 kt of nitric acid phosphorus, the design process preliminary design future development of phosphate from nitric acid and basic properties, the paper understand the necessity of phosphate production nitric acid of its production method firstly, and through brief and argument to choose frozen production method. According to the chosen process, the materials of the entire process and energy were calculated, on the basis of mass and energy calculation,the main equipments of the process and piping and instrument diagram were last the relevant three wastes treatment were discussed and selection. Key words: nitrophosphate； freezing crystallization； monoammonium phosphate 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 獨 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計 (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指 導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。 1 硝酸磷肥的發(fā)展概貌 28 中和槽攪拌槳計算 此裝置于 1976 年底在南化集團公司磷肥廠建成并開始進行中間試驗， 1979 年五月 “ 冷凍法硝酸磷肥中 間試驗 ” 通過原化工部組織的技術(shù)鑒定。 硝酸﹣硫酸法是先加硝酸分解磷礦，再加硫酸結(jié)晶除鈣。 ① 間接冷凍法 在間接冷凍法中，又可按間歇操作流程或定期停車清理的連續(xù)操作流程進行，一般采用間接傳熱的冷卻方式。與此相適應(yīng)則料漿中所含的酸被中和的程度，如以氨態(tài)氮（ 4NH N ）與硝態(tài)氮（ 3NO N ）加 52OP 的分子比表示為： 中和度 =2P 523 4 ??? ? ONNO NNH水溶性磷 按上述氨化條件則第一槽的中和度為 ，第二槽再加上 25%為 ，第三槽再加上 10%則最終為 ，因此氨化中和是一個放熱反應(yīng)，故每只中和槽中因氨化而使料漿溫度升高，每只槽的料漿溫度在氨化過程中分別約為（ 1） 105～ 110℃ （ 2） 100～ 105℃ （ 3） 100℃ 以上，由于在中和過程中料漿溫度升高，并在不斷攪拌的情況下，故料漿中一部分水蒸發(fā)，一般中和過程中，料漿總的蒸發(fā)水量約相當(dāng)于母液中原有水量的 15%?？傊?，在車間內(nèi)一定要按照崗位操作方法的規(guī)定進行操作，不能擅自離開崗位，并切實重視勞動安全和技術(shù)全，重視防止意外事故的發(fā)生，特別是防火、防爆、防有害氣體、防有腐蝕性氣體 、防灼傷以及防止被機器扎傷等等，所以車間操作人員必須事先學(xué)好車間的安全操作規(guī)程和崗位操作方法，并切實的遵守。 酸解液在進結(jié)晶器前，先用冷卻水冷卻到 60℃ 左右。 本設(shè)計依照設(shè)計任務(wù)書，主要設(shè)計了中和、濃縮及干燥工段。K ）； 熱損失 Q 損 ，根據(jù)實際數(shù)據(jù)約為各項支出熱量的 %即 kJ 將各組分的熱量歸結(jié)于表 37： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 表 37 反應(yīng)器能量衡算表 輸 入 輸 出 組成 kJ 組成 kJ 磷礦帶入 料漿帶出 硝酸帶入 氣體帶出 反應(yīng)產(chǎn)生 熱損失 合計 合計 中和段能量衡算 進料溫度為 20℃ ；出料溫度為 120℃ ； 則帶入的熱量為： TcmQ pp p ???1 = 4 0 0 3 6 9 3 4 0 ???????? 5 0 9 3 0 ?????? = 式中 [15] ——硝酸的比熱， kJ/（ kgK）； ——蒸汽在 140℃ 下的比熱， kJ/（ kg所以加熱器所需加熱管數(shù) n為： ????? ldSn ? 式中 d——管子外徑；因為傳熱系數(shù) K 的測定是以管外徑計算。h)； 取 A=150 Kg/(m3h ）。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 (1)攪拌槳葉直徑 d 葉 。K）； ——磷酸氫鈣的比熱， kJ/（ kg即 反硝酸礦進 ??? 下面分別求每項的熱量： 8 2 6 4 1207 8 0 8 2 0 ????礦Q 式中 [15]： —— 磷精礦比熱， kJ/kg蒸發(fā)器中通入約 220℃ 蒸氣，與料漿逆流傳熱，出口溫度為約 140℃ ，料漿則加熱到 170℃ 左右，容器內(nèi)的真空度約為 200mmHg。 為了加快磷礦的分解速度，和盡可能減少以后加工中的蒸發(fā)水量。由于造粒機中造成的粒子大小不均勻，故干燥后的粒狀物料在用斗式提升機提升至雙層振動篩中，振動篩中有兩層篩網(wǎng)，其上層篩網(wǎng)的孔徑大小約為 4毫米，下層篩網(wǎng)的孔徑約為 2 毫米，大于 4毫米的粒子留在上層，然后送入對輥粉碎機中扎碎。 中和料將流入中間槽由此送往蒸發(fā)設(shè)備，當(dāng)需制造高中和度產(chǎn)品時，則蒸發(fā)后的料將可再在第二級階梯狀排列中和器組 Ⅱ 中氨化至所需的中和度，如此中和至 pH 為 6～ 時，則原來以生成的磷酸一銨轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫@： 4243424 )( H P ONHNHPOHNH ?? ② 直接冷凍法 直接冷凍法和間接冷凍法總的流程是相似的，盡是冷卻方式和冷卻設(shè)備有所不同，間接冷凍法是蛇管內(nèi) 通冷卻介質(zhì)循環(huán)冷卻，實際上就是靠蛇管的冷卻表面進行冷卻的故又名間壁冷卻，而直接冷凍法的特點是用汽油、煤油或丁烷、丙烷等石油產(chǎn)品為冷卻劑，經(jīng)氨冷或氟利昂冷卻后使之與酸分解液接觸，以達(dá)到四水硝酸鈣冷卻結(jié)晶的目的，由于應(yīng)用了直接接觸冷卻，所以接觸面大大增加，冷卻效率提高。其工藝流程圖如圖 1 所示