【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(diǎn)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(duì)地大一些，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)或開工率高，通?？蛇_(dá)有效操作時(shí)間的 85%～ 95%(不包括每年兩周的定期清理 )，每年操作時(shí)間一般為 298～ 333 天； ③對(duì)設(shè)備，材料腐蝕也相對(duì)小一些； ④對(duì)礦種的適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)用礦可以改變； 正因?yàn)樯鲜龅脑?，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(jìn)，完善，二水物流程已發(fā)展成為一個(gè)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(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。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(jì)效益，在一般控制條件下，轉(zhuǎn)化率可降至 92%～ 94%，其實(shí)，介穩(wěn)定 的半水物結(jié)晶在操作運(yùn)轉(zhuǎn)中，常會(huì)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)晶第 8 頁 共 22 頁 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(gè)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(jìn)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(diǎn)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(α CaSO4 1/2H2O)； 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(duì)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(gè)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(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。這樣，全系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化過程實(shí)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(shì)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(jiǎn)述 (1)原料工段 本工段的主要任務(wù)是對(duì)汽車運(yùn)輸?shù)牧拙V、硅藻土進(jìn)行貯存，并通過機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備將磷精礦與硅藻土按一定的配比計(jì)量混合后加入萃取槽。 磷精礦的年耗量約 ，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(jì)量后由埋刮板送入脫氟工段。 設(shè)置一個(gè)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(shí)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(jī)進(jìn)行過濾。 第 9 頁 共 22 頁 為了降低萃取槽中料漿的溫度，用鼓鳳機(jī)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(jìn)行循環(huán)吸收，凈化尾氣經(jīng)排氣機(jī)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(jī)的濾水用。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，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(jìn)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(jī)，并用膠帶輸送機(jī)送往磷石膏堆場(chǎng)。 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(jìn)入稠漿槽，通過蒸汽加熱后，再用稠漿泵送往過濾機(jī)用以洗滌濾餅。與此同時(shí)，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(jìn)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(jī)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(jìn)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(shí)，殘存的料漿用料漿泵送往過濾機(jī)中過濾。 工藝過程的物料和熱量衡算 物料平衡計(jì)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：； A I： ； CO２ ： ； SiO2： ； MgO： (2)硫酸用量：為理論用量的 102% (3)硫酸濃度：含 H2SO4 98% (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 32% (8)氟逸出率（ %）：二水法： ；半水法： 45。 (9)機(jī)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： 二次洗液： 洗液： 第 10 頁 共 22 頁 (13)返回淡磷酸的溫度（℃）： 61 (14)萃取槽排出料漿的溫度（℃）： 75 (15)萃取槽排出廢氣的溫度（℃）： 55 (16)料漿循環(huán)比： 69 (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： 6 h (20)料漿的密度（ kg/m3）： 1550 (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(shí)取 5000～ 6000Pa，廢氣溫度為 55℃177。時(shí)取13002800Pa。 (24)過濾機(jī)漏氣量： min（按過濾機(jī)總面積計(jì)算）。 (25)原料硫酸溫度： 22℃ (26)過濾常數(shù)： qe=； K 過濾 =； K 一洗 =； (27)洗液粘度：μ 一洗 = 103Pa s；μ 二洗 = 103Pa s；μ 三洗 = 103Pa s；(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(jì)算物料平衡如下 (以 100kg 磷礦來計(jì)算 ) [5] [6]： (1)硫酸用量 (kg) 100%的 H2SO4 100 102% 98/56= 98%的 H2SO4 (2)逸出氣體量 (kg) CO2： 100 %= F ： 100 % %= 以 SiF4計(jì)算 104/76= H2O： 合計(jì)： ++= (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： 32%= (5)成品磷酸量 (kg) 第 11 頁 共 22 頁 100 % % % (1003)%247。 32%= 含 P2O5: 32% = (6)機(jī)械損失 (kg) 3%= (7)過濾后濾餅含液量 (kg) %= 含 P2O5： 32%= (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) =178 含 P2O5: 178 32%= (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 第 12 頁 共 22 頁 X–Y= % X=32% Y+ 解得： X= Y= (19)吸干濾液含 P2O5(kg) 32%= (20)吸干溶液與一次洗滌混合液含 P2O5(kg) %= (21)回磷酸量 (kg) 178–= 含 P2O5：