【文章內(nèi)容簡介】 第 9 頁 共 23 頁 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。 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，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。 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，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，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 104% (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 30% (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： ； 年 產(chǎn) 21000tP2O5 濕 法磷酸生 產(chǎn) 工 藝設(shè)計 第 10 頁 共 23 頁 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(jī)漏氣量： min（按過濾機(jī)總面積計算）。 (25)原料硫酸溫度： 26℃； (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 100 104% 98/56= 98%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 %= 年 產(chǎn) 21000tP2O5 濕 法磷酸生 產(chǎn) 工 藝設(shè)計 第 11 頁 共 23 頁 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(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) += 年 產(chǎn) 21000tP2O5 濕 法磷酸生 產(chǎn) 工 藝設(shè)計 第 12 頁 共 23 頁 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% X=30% Y+ 解得： X= Y= (19)吸干濾液含 P2O5(kg) 30%= (20)吸干溶液與一次洗滌混合液含 P2O5(kg) 19%= (21)回磷酸量 (kg) –= 含 P2O5： 30%= 熱量平衡計算 [7] 在工藝概述中已經(jīng)闡述的那樣采用鼓鳳機(jī)吹入空氣帶走萃取槽中的熱量。 按每年生產(chǎn) 300 天，每天工作 計算，為了完成 21000 噸 /年 P2O5濕法磷酸的生產(chǎn)。每小時的消耗量為：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 20℃，淡磷酸含 %P2O5，返回淡磷酸的溫度 :64℃，空氣溫度 30℃，萃取槽排出料漿的溫度 76℃，排出廢氣的溫度 55℃，廢氣相對濕度 。 (1)收入熱量： 總的熱量由下列物料帶入的熱量確定：磷礦粉（ Q 磷礦 ）；硫酸（ Q 硫酸 ）；淡磷酸（ Q 淡磷酸 ），以及反應(yīng)熱（ Q 反應(yīng) ）和萃取槽中硫酸稀釋熱（ Q 稀釋 ）。另外，還有空氣（ Q 空氣 ）即： Q 進(jìn) =Q 磷礦 +Q 硫酸 +Q 淡磷酸 +Q 反應(yīng) +Q 稀釋 +Q 空氣 下面分別求每一項帶入的熱量： Q 磷礦 =12190 30≈ 106J (—— 磷精礦比熱， kJ/kg K； 30—— 夏季月平均溫度，即車間熱負(fù)荷最大期間的溫度℃ ) Q 硫酸 =11400 20≈ 106J(—— %H2SO4的比熱， kJ/kg K) Q 淡磷酸 =47160 64≈ 106J（ —— %P2O5 磷酸溶液的比熱年 產(chǎn) 21000tP2O5 濕 法磷酸生 產(chǎn) 工 藝設(shè)計 第 13 頁 共 23 頁 kJ/kg K） 硫酸與磷精礦的反應(yīng)熱（磷精礦中的全部 P2O5都按氟磷灰石計） ： Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O=5CaSO4 2H2O+3H3PO4+HF+q2 根據(jù)蓋斯定律： q2=(5 +3 +)(+5 +10 )=327(kJ/mol) q2=327（ kJ/mol）上式中反應(yīng)物和生成物的生成熱（ kJ/mol）： (固體 )： ； H3PO4（溶液）： ； Ca5F(PO4)3(固體 )： ； H2SO4（溶液）： ； H2O（液體）： ； HF（氣體 ） ： 由此可得： Q 反應(yīng) =12190 327 1000/504 ≈ 106J ((247。 3247。 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