【正文】 不同，反應(yīng)生成的硫酸鈣可能是無水硫酸鈣、半水硫酸鈣、或者二水硫酸鈣。 生產(chǎn)方案的確定 綜上分析可知選用是法制磷酸比較符合目前的發(fā)展?fàn)顩r，尤其是二水法制磷酸。因而價(jià)格昂貴，在水力發(fā)電充分發(fā)達(dá)的電價(jià)低廉的地區(qū)，熱法是有發(fā)展前途的。另一部分作為成品送酸儲(chǔ)庫(kù)。 從水化塔和 電除霧器來的熱磷酸先進(jìn)入浸沒式 冷卻器。氣體在 85～ 100℃條件下進(jìn)入電除霧器。 二步法中，液態(tài)磷用壓縮空氣從噴嘴口噴入燃燒水化塔進(jìn)行燃燒，冷酸沿塔內(nèi)壁表面淋灑，在塔壁上形成一層酸膜使燃燒氣體冷卻，同時(shí) P2O5 與水化合生成磷酸。碳還原磷酸鈣所需的反應(yīng)熱和反應(yīng)溫度1600℃，由林氧化燃燒所產(chǎn)生的熱提供，這樣 可大量節(jié)省電能。 水蒸氣氧化黃磷法 用鉑、鎘、銅作催化劑，用焦磷酸鎬或偏磷酸鋁作載體，使在 600～ 800℃溫度下用水蒸汽氧化黃磷可以制得磷酸并 副產(chǎn)氫氣： P4+16 H2O= 4H3PO4+10H2 此法尚未用于工業(yè)生產(chǎn)。 由于氣體溫度較高，所以磷酸酐與水作用時(shí)首先生成偏磷酸，冷卻后在轉(zhuǎn)化成正磷酸： P4O10+2H2O→ 4HPO3 HPO3 +H2O→ H3PO4 因此法效果較差，在工業(yè)上未被采用 液態(tài)磷燃燒法（又稱二步法） 此法有多種工藝流程，在工業(yè)上采用較為普 遍的有兩種：第一種是將黃磷燃燒，得到五氧化二磷用水冷卻和吸收值得磷酸，此法稱為為水冷流程；第二種流程是將燃山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 燒產(chǎn)物五氧化二磷用預(yù)先冷卻的磷酸進(jìn)行冷卻和吸收而值得磷酸，此法成為酸冷流程。半水法生產(chǎn)中放出的熱量較少，若采用 90%～ 95%的硫酸，則多余的熱量正好補(bǔ)償自然熱損失 . 熱法磷酸 熱法磷酸工藝 [8]即以電熱法生產(chǎn)的黃磷為原料，經(jīng)過燃燒水合而制成含量 85%的磷酸。濕法磷酸生產(chǎn)中氟磷灰石和硫酸、磷酸反應(yīng)以及過量硫酸反應(yīng)的稀釋都能放出熱量。 在生產(chǎn)流程里，分解過程實(shí)際分為兩個(gè)階段進(jìn)行，首先是氟磷酸鈣溶解在磷酸溶液中反應(yīng)生產(chǎn)磷酸一鈣，接著硫酸與磷酸一鈣反應(yīng)，從溶液中析出硫酸鈣。濕法磷酸生產(chǎn)中，硫酸分解磷礦是在大量磷酸溶液介質(zhì)中進(jìn)行的 ： Ca5F(PO4)3+5H2SO4+nH3PO4+aq=(n+3)H3PO4++HF+aq 根據(jù)磷酸溶液中的磷酸濃度、溫度及游離硫酸濃度的不同，反應(yīng)生成的硫酸鈣可能是無水硫酸鈣、半水硫酸鈣、或者二水硫酸鈣。磷酸與枸櫞酸、酒石酸等有機(jī)酸不同，它是人類的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。如磷酸鹽電子電氣材料、磷酸鹽光學(xué)材料、磷酸鹽電池材料、磷酸鹽傳感元件材料、人工生物材料、催化劑、離子交換劑等。除在農(nóng)業(yè)中大量用作肥料和農(nóng)藥、飼料外，在鋼鐵、機(jī)械、選礦、磚井、電鍍、顏料、制革、紡織印染、食品、醫(yī)藥、玻璃、陶瓷、耐火材料、日用化工、造紙、洗滌劑、水處理、阻燃劑、滅火劑等方面也得到了廣泛應(yīng)用。 其他的應(yīng)用 電鍍，拋光工業(yè) ， 水處理行業(yè) ， 洗滌劑行業(yè) 等等。過去食品級(jí)磷酸鹽都是以熱法磷酸為原料。 用于食品級(jí)磷酸鹽的生產(chǎn) 磷酸鹽在食品或飲料加工中主要是作為品質(zhì)改良劑和營(yíng)養(yǎng)劑。 用于飼料級(jí)磷酸鹽的生產(chǎn) 在飼料添加劑中，飼料級(jí)磷酸鹽占有很大的比重，目前中國(guó)飼料工業(yè)發(fā)展很快，飼料級(jí)磷酸鹽年需求只在 60 萬噸以上。酸式焦磷酸鈉用于發(fā)酵劑和配制油井鉆孔泥漿。也可以用于醫(yī)藥和織物染色以及陶瓷釉料。焦磷酸鉀可由磷酸氫二鉀在高溫下脫水而成。 磷酸鉀鹽的工業(yè)應(yīng)用比較少。磷酸二鈣用作動(dòng)物的輔助飼料和牙膏的填料，優(yōu)質(zhì)的磷酸二鈣可用于醫(yī)藥。控制中和液的酸度可制的各種磷酸鈣鹽。 工業(yè)級(jí)磷酸銨是用作酵母培養(yǎng)劑及防火劑。熱法磷酸由于雜質(zhì)含量少，絕大部分用于生產(chǎn)三聚磷酸鈉和其他工業(yè)用磷酸鹽。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 用于化學(xué)肥料的生產(chǎn) 制造高濃度磷肥和復(fù)合肥料，如重過磷酸鈣、沉淀磷肥、磷酸銨類氮磷復(fù)合肥料以及氮磷鉀混配復(fù)合肥料等。 純磷酸在常溫下為透明單斜結(jié)晶，在空氣中易潮解，密度 每立方厘米，熔點(diǎn)℃，含五氧化二磷 ％。 當(dāng)加熱至漿狀時(shí)，磷酸能侵蝕石英。 磷酸為中強(qiáng)三元酸，具有酸的一切通性，在室溫下磷酸的化學(xué)性質(zhì)是很活潑的。在水溶液中 25℃時(shí)，磷酸三個(gè)氫離子的離解常數(shù)分別為： H3PO4 → H+ +H2PO4 K1＝ *102 H2PO4 → H++ HPO42 K2＝ *108 HPO42→ H++ PO43 K1＝ * 1012 磷酸后磷酸鹽的溶液中，各種離子的存在及其濃度由溶液的 pH 值決定。五氧化二磷結(jié)合的水的比例低于正磷酸時(shí)可形成焦磷酸 、三聚磷酸、四聚磷酸、偏磷酸和多聚偏磷酸等。 磷酸的化學(xué)性質(zhì) 磷酸是由五氧化二磷與水反映得到的化合物。而密度從 克每立方厘米增加 克每立方厘米。 磷酸溶液的密度與粘度在一定溫度下，均隨磷酸中 P2O5 含量的增加而增加。 磷酸的稀釋熱隨著稀釋倍數(shù)的增大而增大。the three polluthion 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一章 總論 磷酸的性質(zhì) 磷酸的物理性質(zhì) 純 磷酸 在常 溫 下 為 透明 單 斜 結(jié) 晶 ， 在空 氣 中易潮解，密度 ,熔點(diǎn) ℃ ，高沸點(diǎn)酸，可 與 水以任意比互溶。 the manufacturing of phosphoric acid with wet method。還對(duì)濕法制磷酸的消耗定額和所產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行了合理的綜合利 用進(jìn)行了描述。 本文首先介紹了磷酸的基本性質(zhì)及用途，隨后確定了濕法制磷酸的生產(chǎn)方案。山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 摘 要 本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是 2 萬噸 /年硫酸法磷酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。磷 酸為中強(qiáng)三元酸，具有酸的一切通性，在室溫下磷酸的化學(xué)性質(zhì)是很活潑的，高溫下磷酸可與大部分金屬及其氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，磷酸的氧化能力很弱，即使在 350400℃下，與氫，碳等強(qiáng)還原劑也不發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)。通過工藝衡算包括物料衡算和熱量衡算來對(duì)生產(chǎn)過程中所需要的設(shè)備進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和選型，主要設(shè)備就是反應(yīng)攪拌釜。 關(guān)鍵詞： 磷酸 濕法制磷酸 工藝設(shè)計(jì) 三廢 ABSTRACT The aim of this design is 20,000 ton per year manufacturing the phosphoric acid using wet method with sulfuric acid. The phosphoric acid for the strong tribasic acid, has acid all general characteristics, under the room temperature the phosphoric acid chemical property is very lively, under the high temperature the phosphoric acid may has the chemical reaction with the majority of metals and the oxide pound. First,this article introduce the character of the phosphoric acid and its application. We design the method of manufacturing is the phosphoric acid,its name is the manufacturing the phosphoric acid with wet also detail material and the energy graduated arm calculated which is the base of design the devices .In the design also includes the flow chart, the equipment assembly drawing, the workshop general arrangement, the equipment general arrangement plan. Involves raw material and the power consumption fixed quantity budgetary estimate in the article, and to produced the environmental protection which and the security measure existed has carried on the simple introduction. Keywords: phosphoric acid 。 technological design。市售磷酸 試劑 是粘稠的、不 揮發(fā) 的 濃 溶液，磷酸含量 8398%。 1mol H3PO4 在 1mol 水中的熔解熱為／ mol，而在 100 mol 水中則增大為 J／ mol。在 75攝氏度下，當(dāng)從 % P2O5增加到 %P2O5時(shí)，磷酸水溶液的粘度相應(yīng)從 *103帕每秒增加到 * 102帕每秒。 磷酸水溶液在 20~100℃范圍內(nèi)的比熱容可按下式計(jì)算： Cp= 式中 X為磷酸中 P2O5含量 , P2O5%。一般情況下，磷酸系正磷酸的簡(jiǎn)稱，其分子式為 H3PO4。磷酸是三元酸，可以生成三種不同的取代鹽，即一代磷酸鹽，二代磷酸鹽和三代磷酸鹽。當(dāng) pH=2時(shí)，溶液中約有一半以一代磷酸鹽離子存在，當(dāng) pH= 時(shí)（弱酸性），一代磷酸鹽離子才是穩(wěn)定的；二代磷酸離子在 pH= 時(shí)才是穩(wěn)定的；而磷酸根則必須在強(qiáng)堿性溶液中才能穩(wěn)定存在。 高溫下磷酸可與大部分金屬及其氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 磷酸的氧化能力很弱，即使在 350 至 400 攝氏度下與氫、碳等強(qiáng)還原劑作用也不發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)。此外，還存在半 水物結(jié)晶區(qū)，熔點(diǎn) ℃，含 ％的磷酸。 用于工業(yè)磷級(jí)酸鹽生產(chǎn) 用磷酸制取的工業(yè)及磷酸鹽產(chǎn)品很多。濕法磷酸經(jīng)過凈化也可以用于工業(yè)級(jí)磷酸鹽生產(chǎn)。 工業(yè)級(jí)磷酸鈣是用氫氧化鈣中和熱法磷酸而制成。 磷酸一鈣用作發(fā) 酵劑和蔗糖的脫色劑。磷酸三鈣用作粉狀物料流動(dòng)性的調(diào)節(jié)劑和陶瓷制品的增白劑。只有焦磷酸鉀幾乎全部用于液體洗滌劑的生產(chǎn)。 磷酸一鈉用于酸型去垢劑的緩沖劑，磷酸二鈉用作軟化劑，除去水中的金屬陽離子 。磷酸三鈉用作軟化劑或重質(zhì)洗滌劑的配料。焦磷酸鈉是肥皂和合成洗滌劑的主要助劑，因?yàn)樗泻軓?qiáng)的螯合力。飼料級(jí)磷酸鹽主要有磷酸氫鈣、脫氟磷酸鈣、磷酸氫二鈉、磷酸氫二銨、尿素磷酸鹽等。食品級(jí)磷酸鹽的品種比較多，美國(guó)目前使用的有 31 種，日本有 26 種，中國(guó)正式批準(zhǔn)的有磷酸、磷酸氫鈣、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸二氫鈣、焦磷酸二氫鈉等。近年來，隨著 濕法磷酸凈化技術(shù)的進(jìn)步，濕法磷酸也用于品級(jí)磷酸鹽的生產(chǎn)。 磷酸的發(fā)展現(xiàn)狀及前景 磷酸鹽是無機(jī)鹽中的重要系列產(chǎn)品，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和人民生活中已被廣泛應(yīng)用。近年來，高純磷酸鹽、特山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 種磷酸鹽、功能磷酸鹽等，在國(guó)防工業(yè)等方面又得到進(jìn)一步推廣應(yīng) 用，出現(xiàn)了許多新型磷酸鹽產(chǎn)品。近年來，大量磷酸及其鹽類用于風(fēng)味軟性飲料，如可樂、香檳、果凍等。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 濕法磷酸 生產(chǎn)方案的確定 磷酸的生產(chǎn)方法 濕法磷酸 用酸（硫酸、硝酸、鹽酸等）分解磷礦制得的磷酸統(tǒng)稱濕法磷酸。即對(duì)應(yīng)的方法是無水物法、半水物法、二水物法。 磷礦中所含的雜質(zhì)能與酸作用，發(fā)生各種副反應(yīng)，如碳酸鈣悲酸分解生成硫酸鹽和磷酸鹽，并放 出二氧化碳。用二水物法生產(chǎn)磷酸時(shí)，靠對(duì)流、輻射、熱傳導(dǎo)和水分蒸發(fā)等方式的自然熱損失不能消除過剩熱量，因此應(yīng)采用空氣冷卻或真空冷卻等方法以除去過剩熱量。制造熱法磷酸的方法很多，目前普遍采用液態(tài)磷燃燒法制熱法磷酸，現(xiàn)將各種方法簡(jiǎn)述如下： 完全燃燒法 將電升華磷時(shí)所得的含磷爐氣去、直接燃燒，此時(shí)不僅磷氧化為五氧化二磷一氧化碳也被氧化： P4+10CO+10O2=P4O10+10CO2 反應(yīng)要放出大量熱，但由于磷酸酐有強(qiáng)烈腐蝕作用，此反應(yīng)熱實(shí)際上不能利用，燃燒后的氣體必須冷卻，以保證磷酸酐能完全吸收。 優(yōu)先氧化法