【正文】 云貴高原貴州斜坡的第二階梯上，地形西南高，東北低，大部分地區(qū)海拔標高 900— 1400m之間，最高處為雙流鎮(zhèn)的狼雞嶺，高達 1702m，最低點系龍水鄉(xiāng)的小河口，海拔標高 為 ，相對高差近 1200m。 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 11 頁 主要災害性天氣有暴雨、伏旱、凝凍、冰雹等，其出現(xiàn)的頻率均較高。最大年降雨量 ，最少年降雨量 ，最大日降雨量 ，年平均降雨量 ，集中于下半年，年 平均降雨日數(shù) 192 天。 氣象條件 開陽縣縣域?qū)賮啛釒Ъ撅L濕潤氣候，氣候溫涼，四季分明，冬無嚴寒，夏無酷暑?？h境內(nèi)的金中鎮(zhèn)有鐵路西行 ，南達貴陽 88km、北至遵義 67km。東與甕安縣、福泉縣接壤，南與龍里縣、貴陽市烏當區(qū)毗鄰，西與修文縣、息烽縣相連，北與遵義縣隔烏江相望，處在黔中經(jīng)濟圈與黔北經(jīng)濟帶之間，具有良好的區(qū)位優(yōu)勢。 46′ — 27176。 45′ — 107176。 交通便利 開陽縣位于貴州省中部偏北，隸屬貴陽市，全縣南北長 ，東西寬 53km，面積 。縣內(nèi)磷礦具有資源豐富，分布廣泛又相對集中、礦石質(zhì)優(yōu)、地勘程度高等突出優(yōu)勢。 建廠位置選擇 根據(jù)地形條件、水電資源、交通運輸、氣象條件等因素的綜合考慮，決定把磷酸廠建在貴州省開陽縣后壩。翻盤式過 濾機的優(yōu)點有：①連續(xù)能 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 10 頁 完成加料、過濾、濾餅洗滌、翻盤排渣、濾布沖洗、吸干、復位等操作；②真空吸濾的方向與重力沉降方向一致；③結(jié)構(gòu)合理；④對性質(zhì)不同的料漿、可根據(jù)要求調(diào)整最佳轉(zhuǎn)速，使生產(chǎn)能力最大。轉(zhuǎn)臺式過濾機的優(yōu)點：①采用螺旋卸料機卸料，不用翻盤，沒有殘留酸排除，機械損失少。故本次設計采用多漿同心圓單槽反應器。單槽多漿反應器的回漿量很大、可以避免出現(xiàn)硫酸根含量過高或過低的區(qū)域，有利于形成過濾、洗滌性能良好的石膏結(jié)晶；反應器中設有冷卻裝置、以導出分解反應多余的熱量；反應器的頂蓋上設有排氣孔，可以將分 解反應釋放出的含氟氣體抽入凈化系統(tǒng)。 過濾 設備的選擇 （重點設計階段） 萃取槽 反應槽是濕法磷酸生產(chǎn)的主體設備，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，反應器已從過去的多臺串聯(lián)的多槽系統(tǒng)，傾向于單一分解槽的單槽系統(tǒng)， 但磷酸反應器工藝仍采用多種不同的設計 。 （ 10）選擇適合的濾布（多為國產(chǎn)滌綸 734 型濾布）。 （ 4）提高洗滌率（本設計取 98%）。 （ 2）選擇 適宜的濾餅厚度（一般為 30～ 40mm）。反應中要想控制反應料漿中的磷酸濃度，就要控制進入系統(tǒng)中 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 9 頁 的水量。同時還可以保證硫酸鈣溶解度變化不大和相應的過飽和度保持穩(wěn)定。本次設計的固液比為 2:1。如果料漿里面的固相含量比較 高，固相含量則會導致料漿的粘度增高，將會不利于磷礦的分解和晶體的成長。反應過程中的溫度控制指標為 70— 80℃（一般使用二水物工藝）。于此同時又因為溶液里面的硫酸鈣溶解度會隨著溫度的升高而增加，還會相對應地降低過飽和度，以上的這些都對形成粗大的晶體和提高過濾強度起促進作用。 反應溫度 生產(chǎn) 過程中去控制和選擇反應溫度是十分重要的。 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 8 頁 2 工藝設計 工藝條件的選擇 磷礦和硫酸的反應過程是二水硫酸鈣的結(jié)晶過程，工藝要并盡可能生產(chǎn)濃的磷酸。水循環(huán)真空泵的壓出氣則送至過濾機作反吹石膏渣卸料用。二洗液和三洗液分別經(jīng)二洗液泵和三洗液泵返回過濾機逆流洗滌濾餅。濾液磷酸經(jīng)濾液泵，一部分送到磷酸 中間儲槽儲存另一部分返回一洗格內(nèi)。濾餅用三次逆流洗滌流程，沖洗過濾機濾盤的污水送至污水封閉循環(huán)系統(tǒng)。得到的磷石膏濾餅，用逆流洗滌法把吸附在磷石膏表面上的絕大部分磷酸溶液充分清除并予以回收。據(jù)統(tǒng)計我國 80%以上的磷酸生產(chǎn)都采用濕法磷酸二水法流程來進行生產(chǎn)。 相對應的，濕法磷酸的生產(chǎn)工藝可以分為三種：無水物法、半水法、二水法及半水 二水法。但是，不同磷礦里的鈣生成怎么樣的鈣鹽是不一樣的，每種都有自己的特點。 [8] 礦石分解反應式表示如下： Ca5F(PO4)3+10HNO3 == 3H3PO4 + 5Ca(NO3)2 + HF ? （ 11） Ca5F (PO4)3 + 10HCl == 3H3PO4 + 5CaCl2 + HF ? （ 12） Ca5F(PO4)3+5H2SO4+ nH2O ==3H3PO4 + 5CaSO4濕法磷酸比較經(jīng)濟，生產(chǎn)比熱法磷酸成本低 20%30%，成品經(jīng)合適的方法凈化后，得到的磷酸純度可以追上熱法磷酸，因此濕法磷酸工藝 現(xiàn)今居于磷酸生產(chǎn)的主導地置。 濕法磷酸 用硫酸、硝酸或鹽酸分解磷礦制得的磷酸統(tǒng)稱為濕法磷酸，而用硫酸分解磷礦制得的磷酸的方法是濕法磷酸生產(chǎn)中最基本的方法。然后將液態(tài)磷經(jīng)燃燒、水化、除霧制成磷酸。 與濕法磷酸不同的是，熱法磷酸可以得到純度較高的磷酸，而濕法磷酸則只能得到含有一定雜質(zhì)的磷酸。 熱法磷酸 以黃磷為原料，經(jīng)氧化，水化等反應而制取的磷酸稱為熱法磷酸。 常用作化學試劑，在有機合成中可用作脫水劑和磺化劑。其具有強烈的 腐蝕性 和 氧化性 ，故需謹慎使用。高濃度的硫酸有強烈吸水性，可用作 脫水劑 ，碳化木材、紙張、棉麻織物及生物皮肉等含 碳水化合物 的物質(zhì)。后者可得質(zhì)量分數(shù) %的純濃硫酸，沸點 338℃，相對密度 。 [7] 硫酸 無水硫酸為無色油狀液體， ℃時結(jié)晶，通常使用的是它的各種不同濃度的水溶液，用 塔式法 和 接觸法 制取。 P2O5 品位高的磷礦允許有較多的雜質(zhì)存在。含量之間的 劃分方法 并 不是 一成不變 的， 不同 品位之間也沒有嚴格的界限 來區(qū)分。 中國現(xiàn) 在開采的 磷礦按品位的高低分為高、 中 、低三 種品位。 [6] 磷礦的品位 一般就 指磷礦中 P2O5的含 量， 我 國習慣 用 百分含量 來表示，而 國際上經(jīng)常用 BPL 含量來表示， BPL 含量 就是 將磷礦 里的 P2O5含量折 算為 磷酸三鈣 （ Ca3(PO4)2）的含量來表示 ，一般而言 磷酸三鈣中 的 P2O5理論含量 是 %，所以 兩種表示方法可按下式換算： %BPL =% P2O5 隨著開采 的規(guī)模擴大，現(xiàn)在 高品位的富礦已 經(jīng)越來越 少 了。 在多數(shù)情況下，天然磷灰石中以氟磷灰石最多，其次為羥基磷灰石Ca10(OH)(PO4)6, 氯 磷灰石則很少 。 同晶取代是指氟磷灰石 Ca5F(PO4)3晶格的一些獨立離子被某些結(jié)晶化學半徑相近的其他離子所取代：如 Ca5F(PO4)3中的陽離子 Ca2+，可部分被 Ba2+、 Mg2+、 Sr2+、 La2+、Ce2+、 Pr2+、 Na+等其他陽離子取代；陰離子 F和 ?34PO 的一部分可被 OH、 Cl、 ?23CO 、O ?24SO 和 ?24SiO 等離子取代 。 純的鈣氟磷灰石 貴州理工學院本科畢業(yè)設計（論文）第 4 頁 含 %的 P2O %CaO 和 %的 F。 磷 灰石礦一般由熔融的巖漿冷卻結(jié)晶而成，屬火成巖礦物，其中的磷呈現(xiàn)磷灰石結(jié)晶形式 。 沉積磷塊巖礦床通常比磷灰石礦床的 P2O5含量高、貯量大，因此，它是磷肥生產(chǎn)最主要的原料來源 。近年來，由于磷礦資源的緊張，以及磷化工生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問題，使得生產(chǎn)成本逐步提高，環(huán)保壓力提高，對行業(yè)發(fā)展造成不利影響。其中，出口量較大的有黃磷、磷酸、三聚磷酸鈉、飼料和牙膏級磷酸氫鈣、次磷酸鈣等，在世界貿(mào)易中占重要地位。 [5] （ 4） 醫(yī)學： 磷酸可用于制取含磷藥物，例如甘油磷酸鈉等 。 （ 3） 食品： 磷酸是食品添加劑之一 。 ③ 生產(chǎn)洗滌用品、殺蟲劑的原料磷酸酯。 [4] （ 2） 工業(yè)： 磷酸是一種重要的化工原料，主要作用如下： ① 處理金屬表面，在金屬 的 表面生成難溶的磷酸鹽薄膜， 從而 保護金屬免受腐蝕。 [2] 磷酸的應用領(lǐng)域和在國民經(jīng)濟中的作用 磷酸是重要的中間產(chǎn)品，主要用于生產(chǎn)化學肥料、工業(yè)磷酸鹽、飼料磷酸鹽及食品磷酸鹽。 磷酸在水溶液中的電離分三步進行，并且電離度越來越弱： 43POH H+ +?42POH K1=102 ?42POH H+ +?24HPO K2=108 ?24HPO H+ +?34PO K3=1012 磷酸溶液的 PH 值對磷酸和磷酸鹽溶液的離子存在形式有決定性作用 。 濃溶液能刺激皮膚、黏膜 。 磷酸的化學性質(zhì) 磷酸為三元中強酸，具有酸的所通性，在室溫下有較活潑的化學性質(zhì)，在高溫下還可以和金屬及其氧化物發(fā)生化學反應 。 提高加熱溫度或延長加熱時間，磷酸的脫水作用將達到更高的程度，亦即正磷酸不斷減少，縮合磷酸（如三聚磷酸、四聚磷酸、偏磷酸等）不斷增加 。純磷酸在常溫下為透明單斜結(jié)晶，在空氣中易潮解，密度 g?cm3 ，熔點 ℃磷酸與水能以任意比互溶且易溶于乙醇； 88%的磷酸長時間放在冷處，易生成結(jié)晶 (熔點℃，半水磷酸 ) ；當溫度升到 150℃時變?yōu)闊o水物，約在 284℃時脫水并轉(zhuǎn)變?yōu)榻沽姿帷? 產(chǎn)品的說明 磷酸的物化性質(zhì) 磷酸，又名正磷酸、一縮原磷酸、縮原磷酸。重點設計： 萃取和過濾工序 ）?，F(xiàn)在隨著磷肥生產(chǎn)的需要我國濕法磷酸正在積極發(fā)展中。 1957 年以后開始了半水物流程的研究，持續(xù)多次中間試驗后于 1968 年結(jié)束試驗階段接著于 1971 年開始進行二步法半水 — 二水再結(jié)晶流程的開發(fā)。但在當時的技術(shù)條件下要實現(xiàn)這樣的工業(yè)生產(chǎn)顯然是很困難的。他們開發(fā)了一個新的流程，并以拉森名義獲得了一系列專利。這個生產(chǎn)流程當時稱為“道爾濃酸流程”，在生產(chǎn)技術(shù)上是具有劃時代的進步意義的，并為以后半個多世紀中二水物流程的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 1920 年后該流程采用連續(xù)鼓式過濾機以取代最后一只稠厚器，使磷酸濃度提高到 25%P2O5。用連續(xù)方式生產(chǎn)濕法磷酸是相在 1915 年采用道爾流程(Dorrr Process)以后，當時己開始用幾只連續(xù)的稠厚器。 根據(jù)設計畫出了濕法硫酸車間的生產(chǎn)工藝流程圖 關(guān)鍵詞： 濕法磷酸，工藝設計，工藝計算 。工藝部分主要是分析濕法磷酸生產(chǎn)的基本原理、生產(chǎn)方法選擇、工藝條件的確定、設備的選擇、物料衡算、熱量衡算和設備計算 。 本 設計的主要內(nèi)容有設計總論、工藝設計和非工藝設計三部分 。 特此聲明。 貴州理工學院 本科畢業(yè)設計（論文） 設計（論文）題目：年產(chǎn) 25 萬噸濕法磷酸工藝設計 重點設計：萃取和過濾工序 學 院： 化學工程學院 專 業(yè)： 化學工程與工藝 班 級： 煤磷 132 班 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2017 年 6 月 9 日 貴州 理工學院 本科畢業(yè)論文（設計） 誠信責任書 本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè) 論文（設計） ，是在導師的指導下獨立進行研究所完成。畢業(yè) 論文（設計） 中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。 論文（設計）作者簽名： 日 期： I 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................... IV Abstract.......................................................................................................................................V 1 前言 ......................................................................................................................................... 1 濕法磷酸的發(fā)展 .......................................................................................................... 1 設計對象 ...................................................................................................................... 2 規(guī)格