【正文】 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 硝 酸 磷礦 硫酸 洗水 石膏 硝酸 氣氨 磷礦 成品 圖 1 混凝法生產(chǎn)硝酸磷肥工藝流程圖 冷凍法 (1)冷凍法硝酸磷肥的發(fā)展概貌 早在 1928 年，挪威的奧達公司的約翰森提出了一種冷凍法生產(chǎn)硝酸磷肥的流程，即將磷礦的硝酸分解液用液氨氣化所產(chǎn)生的冷量冷卻至 10～ 15℃ ，以使分解液中的大部分硝酸鈣成為四水 結(jié)晶析出，用離心機分離，然后將母液氨化中和，可制成含有 90%水溶性磷的氮磷復(fù)合肥料，這是冷凍法最初發(fā)展時的原始流程，后來在冷凍溫度、冷卻方式、產(chǎn)品中磷的水溶率以及副產(chǎn)品的加工方法等方面分別有所改進，因而產(chǎn)生了挪威的挪斯克、荷蘭的 法。因此，沒有氮素，就沒有蛋白質(zhì)，也就沒有生命。 39 8. 參考文獻 33 功率 N（馬力） 32 筒體長度 L 14 結(jié)晶器物料衡算 2 混凝 法 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II 目錄 1. 綜述 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采 用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。 1 硝酸磷肥的生產(chǎn)方法 2 冷凍法 14 物料衡算 14 反應(yīng)器物料衡算 28 中和槽基本尺寸計算 氮素，是植物細(xì)胞蛋白質(zhì)的重要組成部分，而蛋白質(zhì)又是一切生命過程的物質(zhì)基礎(chǔ)。造粒、干燥和成品冷卻等。 氨化后的料漿中的組成，因硝酸鈣脫除程 度的不同而有所不同，如絕大部分硝酸鈣已脫除，則母液中主要是磷酸和一部分過量的硝酸，當(dāng)氨化至 pH為 ～ 左右時，則主要組成為磷酸一銨和硝酸銨； 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 344243343 343 NONHPOHNHNHH N OPOH ???? 如冷凍時分解液中的鈣離子僅 70%以四水硝酸鈣形式結(jié)晶析出，則氨化至同樣 pH值時，則剩余的鈣將以磷酸二鈣的形式析出，而產(chǎn)品中僅有 50% 52OP 的為水溶性的； 34424434323 232)( NONHPOHNHC a H P ONHPOHNOCa ?????? 母液中存在的氟硅酸將按下式生成氟化鈣、硝酸銨與硅膠氨化過程是放熱反應(yīng)，放出的熱量為每克分子 52OP 100 千卡以上，可使氨化器內(nèi)物料溫度上升到 110℃ 左右，這時料將中水分將有 15～ 20%蒸發(fā)逸出。 另一種造粒方法即為返料造粒法，造粒干燥的過程是，經(jīng)過濃縮后含水分約 10%的料漿與相當(dāng)于 8～ 10 倍量的細(xì)粒返料，在雙軸造粒機中進行造粒，然后將含水分為 2～3%的濕粒子送入入口爐氣溫度約為 170～ 180℃ 的回轉(zhuǎn)干燥爐中與爐氣并流進行干燥，爐氣出口溫度約為 100℃ ，物料在爐中停留時間約 15～ 20 分鐘，干燥后的粒狀物料溫度 約蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 為 90℃ ，這時其中水分含量已降至 1%左右。攪拌一定時間后溢流入第二槽，總的磷礦停留時間約需 1～ 小時。 在中和器中表壓維持在 ，從中和槽出來的料漿溫度在 120℃ 左右，料漿在中和器內(nèi)的停留時間約為 50min，然后通入蒸發(fā)器內(nèi)濃縮。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 反應(yīng)器能量衡算 (1)輸入熱量 總的熱量由下列物料帶入的熱量確定：磷礦粉（ Q 礦 ）、硝酸（ Q 硝酸 ）以及反應(yīng)熱（ Q反 ）。K）； 反應(yīng)產(chǎn)生的熱量：以 1mol為基準(zhǔn) 3 3 4 3( ) ( ) ( )N H g H N O l N H N O l?? ???H 則： 3 2 4 2 6 363 1 ?????? Hnq 3 3 4 4 2 4( ) ( ) ( )N H g H P O l N H H P O l?? ???H 則： kJ1 0 5 2 1 9 0 098 1 0 0 2 18 5 0 52 ?????? Hnq 3 3 4 4 2 42 ( ) ( ) ( ) ( )N H g H P O l N H H P O l?? ???H 則： 9 5 9 0 3 498 3 ?????? Hnq 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 3 4 3 2 3 4 4 3( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( ) 2 ( )H P O l C a N O l N H g C a H P O l N H N O l? ? ? ? ???H 則： 3 9 0 6 5 2136 ?????? Hnq 所以 ? ?????? n qQ 8 1 9 5 8 5 3 9 0 6 5 9 5 9 0 3 41 0 5 2 1 9 0 3 2 4 2 6 3反應(yīng) 帶出的熱量： TcmQ pp p ???2 = 9 8 2 7 8 9 3 4 6 0 ??????????? + 3 8 2 3 0 ????? = 式中 [15] ——硝酸銨的比熱， kJ/（ kg 中和槽基本尺寸計算 (1)容積 0 0 4 2 9 0 0 mV ????有效 mV ??總 因采用三個中和槽，則每個中和槽的體積為： mV ?? (2)設(shè)中和槽高度與直徑比 H/D=，則中和槽內(nèi)徑 D 為： mD ??? ?，取 (3)中和槽高度 H： mH ??? (4)中和槽溢流口高度 h： mh ??? 中和槽攪拌槳計算 由于該攪拌是氣液混合，選用標(biāo)準(zhǔn)單層透平槳。 閃蒸室計算 閃蒸水量為 4620Kg/h；閃蒸室截面蒸發(fā)強度取 1200Kg（ H2O） /（ m2h)，則： 5 013 4 0 mV ????? 故筒體長度為： mL 2 ????? 取進出料端裕量 15%，則筒體全長度為： mL ??? ，取 L=9m 筒體轉(zhuǎn)速 n 筒體轉(zhuǎn)速按式 43 計算 [15]： Dtlkmn ?????? ?t a n 1 （ 43） 式中 m——抄板系數(shù)，取 ； k——流向系數(shù)，取 ； t——物料停留時間， 20～ 30min； ?tan ——傾斜角正切值，取 ； L——筒體長度， 9m； D——筒體直徑， ； 所以當(dāng) t=20min 時， 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 11 . 0 0 . 7 9 1 4 . 3 2 / m i n0 . 0 1 2 0 2 . 2nr? ? ? ? ??? 當(dāng) t=30min 時， n= /minr 功率 N（馬力） 功率計算按式 44[15]： D L n K??? ? ? ? ? ? (44) 式中 n——筒體轉(zhuǎn)速，取 /minr ?——物料密度，取進出口的平均值 ； ?——物料填充系數(shù)； K——抄板系數(shù)，升舉式抄板取 。 加熱器外殼內(nèi)徑 D 外 (1)管子根數(shù) 設(shè)管子為正三角形排列。K）； 各組分帶入的能量歸結(jié)于表 39： 表 39 濃縮段能量 衡算 表 輸 入 輸 出 組成 kJ 組成 kJ 料漿帶入 料漿帶出 蒸氣帶入 蒸氣帶出 氣化熱 熱損失 合計 合計 干燥段能量衡算 爐氣輸入溫度為 450℃ ，輸出溫度為 110℃ ； 9 1 3 0 6 83 4 06 6 9 2 8 0 ?????? ? TcmQ pp p返料 kJ1 5 4 4 1 9 8 ?????? TmcQ p爐氣 輸出能量為： 3 5 5 7 4 8 0??? ? TcmQ pp p料 kJ7 7 6 2 8 8 ???? mhQ 水氣 式中 ——水的汽化熱， kJ/kg； ?????? TmcQ p爐氣 式中 ——爐氣的比熱， kJ/（ kgK）； ——磷酸的比熱， kJ/（ kg 反應(yīng)器物料衡算 該階段進出的物料如圖 31： 圖 31 反應(yīng)器物料流程圖 主要化學(xué)反應(yīng)有： 磷礦的主要成份氟磷酸鈣與足夠數(shù)量的硝酸反應(yīng)： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 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 生成的 HF 與礦石中的 SiO2反應(yīng)，形成氟硅酸 : ? ? ?2 2 6 262H F S i O H S i F H O 磷礦中帶有的鐵，鋁化合物與硝酸反應(yīng)轉(zhuǎn)變成它們的硝酸鹽 : 2 3 3 3 3 26 2 ( ) 3R O H N O R N O H O? ? ? 當(dāng)磷礦中含有白云石時，它們也耗用硝酸，反應(yīng)后以硝酸鈣、鎂的形態(tài)存在 : 3 3 3 2 2 23 3 3 2 2 22 ( )2 ( )C a C O H N O C a N O C O H OM g C O H N O M g N O C O H O? ? ? ?? ? ? ? 此處有磷酸來自于結(jié)晶工段洗滌硝酸鈣晶體中所含的磷酸； 以每小時生產(chǎn) P2O5的含量為準(zhǔn)，即： hk m o lhtm /???? 所以每小時生產(chǎn)磷酸為：以磷元素守恒得： hk m o lhtM Mmm /????? 設(shè)整個過程中 P2O5的損失量為 1% 則實際每小時產(chǎn)磷酸為 hk mo lhtm /???? ）（實 所以實際每小時生產(chǎn) P2O5為 hthk mo lm /???實 則每小時需要磷礦為 htwmm /% ??? 實 則每小時消耗硝酸為 hthk mo lm /???? 式中 —— 用硝酸生成 2mol 磷酸的反應(yīng)系數(shù)； 則實際加入的硝酸為 hk m o lhtm /????實 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 式中 110%—— 實際加入硝酸用量為理論的 110%。在結(jié)晶器內(nèi)，酸解液用制冷系統(tǒng) 來的冷卻劑（ 20%的氨水）冷卻到 5℃ ，除去約 80%的硝酸鈣。要十分重視勞動保護用品的使用和操作上的安全，防止一切事故的發(fā)生。因此因氨化中和過程中，料漿中固相增加，同時有 一部分水分蒸發(fā)，故從最后一只中和槽流出的料漿其中含水量約占 1／ 3， 中和后自中和槽流出的帶有