【文章內(nèi)容簡介】 法磷酸生產(chǎn)工藝流程圖[4]：1硫酸計量槽。2硫酸泵。3鼓風(fēng)機。4料漿泵。5酸解(萃取)槽。6盤式過濾機。7氟吸收液循環(huán)泵。8文丘里吸收塔。9排風(fēng)機。10排氣筒。11,12氣液分離器。13冷凝器。14石膏運輸皮帶。15a,15b,15c,15d濾洗液中間槽。16,18水環(huán)式真空泵。17液封槽。19冷卻水泵。20冷卻水池。21冷凝水池。22冷凝水泵目前中小型化工企業(yè)中，二水物濕法磷酸生產(chǎn)流程占主導(dǎo)地位，其優(yōu)點是：①二水物結(jié)晶在稀磷酸溶液中具有很好的穩(wěn)定性，能形成足夠大而且比較整齊的結(jié)晶有利于過濾和洗滌，相應(yīng)的減少磷酸的損失；②生產(chǎn)中工藝條件控制幅度相對地大一些，運轉(zhuǎn)時間長或開工率高，通?？蛇_有效操作時間的85%～95%(不包括每年兩周的定期清理)，每年操作時間一般為298～333天；③對設(shè)備，材料腐蝕也相對小一些；④對礦種的適應(yīng)性強，生產(chǎn)用礦可以改變；正因為上述的原因，濕法磷酸的生產(chǎn)以二水物流程起步至今已有百余年的歷史，經(jīng)過不斷改進，完善，二水物流程已發(fā)展成為一個現(xiàn)代化的工業(yè)流程。(2)半水物流程半水物流程的最大優(yōu)點在于半水物結(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，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現(xiàn)工業(yè)化的必要條件。目前，大部分半水物結(jié)晶都可以控制形成粗大的聚合晶體，這類晶體過濾速度快，洗滌容易，且穩(wěn)定性好。然而，作為工業(yè)化裝置，半水物流程也有它的不足。首先是P2O5轉(zhuǎn)化率低，影響經(jīng)濟效益，在一般控制條件下，轉(zhuǎn)化率可降至92%～94%，其實，介穩(wěn)定的半水物結(jié)晶在操作運轉(zhuǎn)中，常會帶來許多難以預(yù)期和克服的麻煩。(3)半水二水再結(jié)晶流程再結(jié)晶流程中，硫酸鈣結(jié)晶先以半水物析出，再轉(zhuǎn)化成二水物的流程稱為“半水—二水再結(jié)晶流程”，其中只一次過濾的，稱為“一步法”流程。同所有的再結(jié)晶流程一樣，稀酸(一步法)流程也是由磷礦分解過程(半水部分)與結(jié)晶轉(zhuǎn)化過程(二水部分)組成的。由于只安排了最后一次過濾，這就決定了前，后兩個過程的磷酸濃度相同，或基本相同。一般選用30～32% P2O5，在此濃度下，即使轉(zhuǎn)化過程中吸水轉(zhuǎn)化仍能進行，其困難的程度也是可以想象的。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℃。(4)二水半水再結(jié)晶流程該流程是以二水物流程為基礎(chǔ)的再結(jié)晶過程，只能生產(chǎn)與二水物流程相接近的稀磷酸，全系統(tǒng)也可以分為磷礦分解過程及結(jié)晶轉(zhuǎn)化(再結(jié)晶)過程。磷礦在分解過程中酸化，并首先析出二水物，在轉(zhuǎn)化過程中又脫水轉(zhuǎn)化為半水物。該流程的特點是：①全系統(tǒng)只經(jīng)一次過濾，所以是“一步法”的再結(jié)晶流程，轉(zhuǎn)化過程的磷酸濃度與分解過程基本相同；②只能得到與二水物相似的磷酸濃度；③結(jié)晶轉(zhuǎn)化過程是由二水物脫水轉(zhuǎn)化成半水物，這種從溶液中析出的半水物為α型(αCaSO41/2H2O)；從表面上分析，這類流程存在著某些不足之處。第一，成品磷酸濃度偏低與二水物流程相接近。第二，全系統(tǒng)的熱過程不盡合理，如在分解過程中為了形成二水物結(jié)晶相對比較低的溫度，需移走大量的熱，但在轉(zhuǎn)化過程中為了二水物的脫水，又需加大量的熱來提高脫水的溫度。第三，半水物結(jié)晶是一個穩(wěn)定的固相，在稀磷酸溶液中形成的半水物的穩(wěn)定性更差。因此，對濾渣的處理經(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。這樣，全系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化過程實際上成了二水物→半水物→二水物。第四，在轉(zhuǎn)化過程的溶液中，形成的半水物“過渡脫水”成無水物的趨勢是存在的。綜上所述，選擇二水物流程生成磷酸是最好的工藝流程。 工藝流程簡述(1)原料工段本工段的主要任務(wù)是對汽車運輸?shù)牧拙V、硅藻土進行貯存，并通過機械運輸設(shè)備將磷精礦與硅藻土按一定的配比計量混合后加入萃取槽。，粒度(＜㎜)＞50%。(2)磷酸工段由原料工段送來的磷精礦、硅藻土經(jīng)螺旋計量后由埋刮板送入脫氟工段。設(shè)置一個脫氟工段為的是生產(chǎn)出來的磷酸在用來生產(chǎn)飼鈣的時候里面的氟符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。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。萃取槽所獲得的H3PO4 和CaSO4結(jié)晶混合料漿泵通過料漿泵送至盤式過濾機進行過濾。為了降低萃取槽中料漿的溫度，用鼓鳳機送入空氣冷卻。萃取槽排出的含氟氣體通過文丘里吸收塔用水循環(huán)吸收，吸收液用氟吸收循環(huán)泵送至文丘里吸收塔進行循環(huán)吸收，凈化尾氣經(jīng)排氣機和排氣筒排空。為減少污水排放，正常生產(chǎn)中，部分含氟污水集中清液池供沖洗過濾機的濾水用。當(dāng)發(fā)生事故時，該含氟污水送污水處理站處理。萃取料漿經(jīng)過過濾所獲的濾液，通過氣液分離器分離后，液體即為成品磷酸，并進入濾洗液中間槽，由立式泵送入淡磷酸中間槽使用。過濾所獲石膏濾餅經(jīng)洗滌后，由濾盤翻轉(zhuǎn)卸入螺旋輸送機，并用膠帶輸送機送往磷石膏堆場。濾餅的洗滌采用逆流三次洗滌流程。清液池中的含氟，含磷污水，經(jīng)清液循環(huán)泵送去沖洗濾布，由此下來的含有石膏的污水于沉降槽中沉降，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。與此同時，稠漿中的石膏亦被濾出，并與大宗石膏一起被排除。各洗液進入氣液分離器的相應(yīng)格內(nèi)，被分離出的液體經(jīng)三洗泵，二洗泵將洗液相繼返回過濾機洗滌濾餅，一次洗液將由泵全部送至萃取槽。過濾工序所需真空由水環(huán)式真空泵產(chǎn)生。抽出的氣體經(jīng)冷凝器用水冷卻。真空泵冷卻水集中在冷卻水池，通過泵送至冷凝器作冷卻水。從冷凝器中排出的廢水，進液封槽排入冷凝水池后，由泵將部分冷凝液送至文丘里吸收塔。當(dāng)萃取崗位停車處理時，殘存的料漿用料漿泵送往過濾機中過濾。 工藝過程的物料和熱量衡算 物料平衡計算設(shè)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：；AI：；CO２：；SiO2：；MgO：(2)硫酸用量：為理論用量的104%(3)硫酸濃度：含H2SO4 %(4)轉(zhuǎn)化率：%(5)洗滌效率：%(6)料漿液固比：(7)成品稀磷酸濃度：含P2O5 30%(8)氟逸出率（%）：二水法：；半水法：45。(9)機械損失（P2O5）：3 % (10)水份蒸發(fā)量（以100kg磷礦為基準(zhǔn)）： ；如采用真空冷卻，則冷卻器中的蒸發(fā)水量占80%。(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濕度：(19)料漿在萃取槽中的停留時間：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)壓：廢氣溫度為60℃時取5000～6000Pa，廢氣溫度為55℃177。時取13002800Pa。(24)過濾機漏氣量：min（按過濾機總面積計算）。(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=103Pas；μ二洗=103Pas；μ三洗=103Pas；(28)密度：成品磷酸1260kg/m3；一洗液1210kg/m3；二洗液1060kg/m3；三洗液1020kg/m3按照上述已知條件，計算物料平衡如下(以100kg磷礦來計算) [5] [6]：(1)硫酸用量(kg)100%的H2SO4 100104%98/56=%的H2SO4 (2)逸出氣體量(kg)CO2： 100%=F ： 100%%=以SiF4計算 104/76=H2O： 合計：++=(3)磷石膏值(kg)100%+100%=其中總含P2O5： 100%(%%)=未分解P2O5：(%)=水溶性P2O5：=(4)生成循環(huán)料漿量(kg)(+1)=液相量：=含P2O5：30%=(5)成品磷酸量(kg)100%%%(1003)%247。30%=含P2O5:30% =(6)機械損失(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