【正文】 h1磷礦粉帶入酸解料漿帶出硫酸帶入水分蒸發(fā)帶出淡磷酸帶入冷卻空氣帶出反應(yīng)熱CO2及SiF4氣體帶出攪拌功轉(zhuǎn)換器3．1熱損失合計(jì)合計(jì) 以上計(jì)算與目前三萬噸/年磷氨裝置的生產(chǎn)實(shí)際情況比較接近。但冷卻空氣的出口飽和度比較低。70℃時(shí)空氣的飽和濕度Hs＝，因此出酸解槽空氣的飽和度為： 100%＝% 若改進(jìn)鼓風(fēng)冷卻的氣液接觸方式，加強(qiáng)熱質(zhì)交換，酸解槽出口冷卻空氣飽和度可達(dá)80%～90%,這樣就可以增加水分蒸發(fā)量，減少冷卻空氣用量。比如，設(shè)每投100kg礦蒸發(fā)水24kg，則每小時(shí)蒸發(fā)水：24= 蒸發(fā)水帶走熱為： 2625=106kj/h 106kj/h，故冷卻空氣需要量為： 106/(7025)＝9174kg/h 出酸解槽空氣濕含量為： H＝＋= 其飽和度為：100%＝87% 這樣就可大大減少冷卻空氣量。5 主要設(shè)備的工藝計(jì)算 設(shè)備計(jì)算是工藝計(jì)算中的一個(gè)重要部分，它是在物熱衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。物熱衡算為設(shè)備計(jì)算提供了必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 本文著重介紹磷酸生產(chǎn)中的3臺(tái)主要設(shè)備：酸解槽，盤式過慮機(jī)，文丘里吸收塔 ，年操作日300天，(包括磷酸磷氨兩部分)90%（1）液固比，3:1（2）停留時(shí)間，（3）料漿密度，（4）料漿粘度，12103Pas(裝載率) P2O5 CaO % ： H漿/D內(nèi)＝回漿口寬高比?。? W回寬/H回高＝ 溢流口寬高比?。? W溢寬/H溢高＝1/%，200mm(3 、8 、槳分別處于加礦，加硫酸及回漿處，本應(yīng)提高攪拌強(qiáng)度，但為穩(wěn)定生產(chǎn)，便于檢修，均取同樣的線速度) 。 酸解槽的基本計(jì)算酸解槽是濕法磷酸生產(chǎn)中最主要的設(shè)備。這里僅計(jì)算如下兩個(gè)主要部分。1. 確定槽體的幾何尺寸。2. 確定合理的攪拌器。由于酸解料漿中含有大量懸浮的磷石膏顆粒，如果攪拌器設(shè)計(jì)不當(dāng)，攪拌強(qiáng)度不夠，固體顆粒不能充分懸浮，就會(huì)造成反應(yīng)與結(jié)晶效果不好，甚至在槽低產(chǎn)生固相物沉積，導(dǎo)致不能正常生產(chǎn)。反之若攪拌強(qiáng)度太大，會(huì)產(chǎn)生料漿飛濺，功率消耗超過所配置電機(jī)或傳動(dòng)裝置的能力，造成過載或浪費(fèi)。也有一些酸解槽的攪拌器配用電機(jī)功率太大，造成電機(jī)功率和功率因素大大下降。因此認(rèn)真計(jì)算，確定合理的攪拌器是重要的。 酸解槽主要幾何尺寸計(jì)算1. 單位時(shí)間生成料漿體積V漿由前面的物料衡算可知，酸解反應(yīng)每小時(shí)消耗磷礦8460kg/h，生成料漿45684kg/h。 V漿＝＝式中：—料漿密度。2. 酸解槽料漿容積(即有效容積)V漿 V漿＝V漿＝=式中：—料漿在酸解槽中的停留時(shí)間。3. 酸解槽總?cè)莘eV總 V總＝＝＝式中：—酸解槽容積利用系數(shù)。4. 酸解槽內(nèi)徑D內(nèi) m式中：—H漿/D內(nèi)。考慮中心筒壁厚的影響，將D內(nèi)圓整為： D內(nèi)＝(即有效高度)H漿 H漿＝＝=圓整為 H漿＝ V中心＝10%＝ H上＝m H總＝H漿＋H上＝+= D中心＝m圓整取D中心＝d環(huán)＝ ＝m式中： — 中心筒壁厚。設(shè)回漿倍數(shù)50倍， m/s。則回漿量 V回＝50V漿＝50=1545 m3/h回漿口截面積 F回＝m2∴回漿口寬 h回 寬＝m回漿口高 h回 高＝m∴回漿口尺寸(料面以下) 高寬＝1560550mm m3/h， m/s，則溢流口截面積＝ m2∵h(yuǎn)溢 高/h溢 寬＝∴h溢 高h(yuǎn)溢 寬＝h2溢 寬= m2∴h溢 寬＝m圓整取h溢 寬＝ m h溢 高＝= m∴溢流口尺寸(料漿面以下)為： 寬高＝500100 mm實(shí)際生產(chǎn)中因考慮工藝條件波動(dòng)的影響，加上有的酸解槽中心筒通風(fēng)口與溢流口開在一起，故溢流口的尺寸要大的多。 ∵D中心≈D環(huán)≈ m，槳葉直徑約取其1/3 ∴d葉取820 mm n葉＝取101 r/min。由于用于固液相混合，選用雙層渦輪式攪拌槳。 Re＝∵Re104,攪拌狀態(tài)處于充分湍流區(qū)，功率曲線趣于水平，對標(biāo)準(zhǔn)型攪拌槳，可用下式計(jì)算攪拌理論功率。 N攪拌＝ ＝1480(101/60)3 ＝1480 ＝104 W＝ kW此值為理論功率，此外還要考慮槳葉層數(shù)和啟動(dòng)功率等因素，以及電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)功率等， kW。上述計(jì)算結(jié)果總和列于下表中。酸解槽主要尺寸及攪拌功率匯總?cè)莘e（m3）內(nèi)徑（m）高度（m）酸解槽總?cè)莘e酸解槽有效容積中心筒容積酸解槽內(nèi)徑中心筒內(nèi)徑酸解槽總高酸解槽有效高度中心筒壁厚（mm）環(huán)隙間距（mm）回漿口尺寸高寬（mm）溢流口尺寸高寬（mm）攪拌槳理論功率（kW）20027501560550100500 盤式過慮機(jī)是濕法磷酸生產(chǎn)中第二臺(tái)主要設(shè)備。盤式過慮機(jī)在國內(nèi)外都是標(biāo)準(zhǔn)化的定型設(shè)備。只需作簡單的選型計(jì)算。選型計(jì)算按以下步驟進(jìn)行：。這個(gè)數(shù)據(jù)可在實(shí)際生產(chǎn)裝置中測定選取，也可通過評(píng)價(jià)試驗(yàn)測妥。在三萬噸料漿法磷銨裝置通用設(shè)計(jì)中，取過慮強(qiáng)度為500 kg/。，： 500=350 kg(干)/。所以所需有效過慮面積為： 11421/350=（國產(chǎn)盤式過慮機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表）。選擇PF40型盤式過慮機(jī)即可滿足要求。該機(jī)的主要技術(shù)參數(shù):(1)總過慮面積40m2,慮盤20只；(2)有效過慮面積，35m2； (3)有效利用系數(shù)，81%；(4) 過慮機(jī)轉(zhuǎn)速范圍，－ r/min；(5)電動(dòng)機(jī)功率，；(6)操作真空度，6104Pa；(7)外形尺寸，直徑高＝φ111201650 mm。6 三廢與治理磷肥生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣（簡稱“三廢”）中，含有多種有害物質(zhì)。這些物質(zhì)的不合理排放，可造成對空氣、水源、和土壤的污染，直接危害人類和生物。磷酸、磷銨生產(chǎn)中，廢氣主要是含氟、氨和粉塵的廢氣。廢水主要是含氟、含磷的酸性廢水。廢渣主要是磷石膏。由于磷石膏的數(shù)量相當(dāng)大，（以干基磷石膏計(jì)），故他的處理和利用，對磷酸銨的生產(chǎn)，特別是大型磷銨的生產(chǎn)具有重大的影響。%%的氟。當(dāng)用硫酸處理時(shí)，這些氟化物幾乎全部污水被釋放并轉(zhuǎn)化成其它形式。根據(jù)我國二水濕法磷酸的試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際測定，磷礦中的氟約有70%80%進(jìn)入磷酸中，15%20%進(jìn)入磷石膏中，由氣相逸出進(jìn)入廢氣中的氟大約只占氟含量的3%10%。這就是說，磷礦中氟經(jīng)硫酸分解反應(yīng)后，大部分進(jìn)入磷酸溶液，其在磷酸中的主要存在形式為氟硅酸H2SiF6。如果磷礦中活性SiO2不足時(shí)，也可能會(huì)有少量的氫氟酸HF存在。上述氟化物，粉塵（磷礦粉與磷銨粉塵）和磷石膏都可能對水質(zhì)和大氣造成污染。 磷酸、磷銨生產(chǎn)中的處理（1）一般的處理方法磷酸、磷銨生產(chǎn)排出的污水大都是pH值較低的酸性污水。通常的處理方法是采用兩段石灰中和——沉降法。中和后的pH值必需上升到56。石灰（石灰石或石灰乳均可用）用量要大大超過理論用量。（2）磷酸系統(tǒng)污水封閉循環(huán)工藝磷酸、磷銨生產(chǎn)的污水主要來自磷酸系統(tǒng)。上述一般處理方法雖然可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是要排出大量污水，因而要消耗大量的水、中和劑和動(dòng)力。且對環(huán)境還有不利影響。為了解決此問題，國內(nèi)已研制成功了污水循環(huán)的新工藝，其原理流程示意見圖61。來自盤式過濾機(jī)和地坪的沖洗水流入稀漿槽，經(jīng)攪拌混合均勻后，將含固量為2%10%的污水由稀漿泵打入旋流分離器。旋流器將污水分離成含固量約為30%%%的溢流液，使污水中的80%90%的固相物進(jìn)入稠漿中。旋流器的溢流液進(jìn)入混合槽，與來自絮凝劑配制槽經(jīng)過轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入混合槽的絮凝液充分混合，攪拌均勻。溢流液中的固體細(xì)粒在絮凝劑的作用下聚合成較大的絮團(tuán)。絮凝后的料液進(jìn)入沉降槽進(jìn)行中立沉降分離。澄清后的清夜含固量小于200ppm并溢流入清液池。在清洗池中補(bǔ)充酸解系統(tǒng)氟吸收塔污水后，用清液泵送去沖洗過濾機(jī)率濾布和地坪。旋流器底流與沉降槽底流的含固量約為30%的稠漿流入稠漿槽，經(jīng)蒸汽加熱到6575℃后用稠漿送入盤式過濾機(jī)三洗部分進(jìn)行過濾分離。生產(chǎn)中非正常污水排入二個(gè)污水收集池并待其中一個(gè)污水池澄清后，可用清液泵逐步小量地補(bǔ)充到清液池，而其底層的石膏漿可臨時(shí)用用壓縮空氣攪動(dòng)后送至稀漿槽,使整個(gè)系統(tǒng)的污水不排出而達(dá)到封閉循環(huán)。當(dāng)封閉循環(huán)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)磷酸系統(tǒng)無污水排放從而消除了磷銨裝置最大的水質(zhì)污染源。此外由于能回收污水中所含的水溶P2O5，故可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。返回的沖盤水經(jīng)試驗(yàn)證明，對過濾強(qiáng)度與過濾速度沒有不良的影響。沖洗過濾機(jī)濾盤與地坪絮凝劑配制槽稀漿槽旋流器 混合槽沉降槽清液池稠漿槽絮凝劑水溢流液含固量%2%加熱后送去過濾系統(tǒng)清夜含固量200ppmmmm稠漿（含固量30%）氟吸收水稠漿（含固量30%絮凝液污水含固量2%10% 含氟廢氣的吸收和利用（1）含氟氣體吸收過程的特點(diǎn)1．含氟氣體不論呈氣體形式還是液體形式均有強(qiáng)烈的腐蝕性。當(dāng)溫度低于93℃時(shí)，吸收設(shè)備可使用非金屬材料如襯橡膠的鋼材、各種玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯三氟乙烯或環(huán)氧樹脂。金屬材料中的哈斯特羅（Hastelly，Ni基FeMoCu或FeCrMo合金）、蒙乃爾合金（Monel，66Ni29Cu）以及316L型不銹鋼（低碳CrNiMo合金）都很適用，但成本高。2．用水吸收SiF4時(shí)，會(huì)產(chǎn)生SiO2沉淀 3SiF4+（n+2）H2O=2H2SiF6+SiO2nH2O （81）這種硅膠沉淀會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生堵塞，給生產(chǎn)操作帶來很大的困難。當(dāng)吸收在50℃以下進(jìn)行并有HF存在時(shí)，沉淀物呈凝膠狀或軟纖維狀。若溫度較高時(shí)，沉淀物可能呈粒狀并粘合在一起。3．多數(shù)情況下，含氟氣體中夾帶有固體粉塵如Fe、Al、Ca和其他離子的化合物。這些“惰性”固體并不參與吸收過程，但容易堵塞吸收系統(tǒng)。