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正文內(nèi)容

48000噸每年p2o5濕法磷酸廠工藝設(shè)計-閱讀頁

2024-09-15 17:20本頁面
  

【正文】 Y X–Y= % Y+ 解得: X= Y= (19)吸干濾液含 P2O5(kg) 33%= (20)吸干溶液與一次洗滌混合液含 P2O5(kg) %= (21)回磷酸量 (kg) –= 含 P2O5: 33%= 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吹入空氣帶走萃取槽中的熱量。 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 29℃,淡磷酸含 %P2O5, 返回淡磷酸的溫度 :54℃,空氣溫度 30℃,萃取槽排出料漿的溫度 60℃, 排出廢氣的溫度 75℃,廢氣相對濕度 。另外,還有空氣( Q空氣)即: Q 進 =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 =23650 30≈ 106J (—— 磷精礦比熱, kJ/kg?K; 30—— 夏季月平均溫度,即車間熱負荷最大期間的溫度℃ ) Q 硫酸 =20930 29≈ 106J(—— %H2SO4 的比熱, kJ/kg?K) Q 淡磷酸 =96040 54≈ 106J( —— %P2O5 磷酸溶液的比熱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) =23650 327 1000/504 ≈ 106J ((247。 142) 2 504=—— 磷精礦中氟磷灰石含量,單位分數(shù); —— 氟磷灰石的分解率,單位分數(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=( 20860 q2) /98 17 上式中: G 硫酸 —— 無水硫酸的量; q2—— 硫酸的比稀釋熱 (kJ/mol),按下式確定: 式中 n1 和 n2為硫酸進入萃取槽稀釋前后溶液中 H2O/H2SO4 摩爾比。 98= 106 J 進入萃取槽空氣帶入的熱量: Q 空氣 = 30 V +4242 18 V /(101323 ) = (式中: —— 空氣熱容, kJ/kg?K; —— 0℃和 105Pa 時的空氣密度, kg/m3; 4242—— 30℃空氣中飽和水蒸氣的分壓 Pa; —— 空氣的相對濕度; —— 30℃時水蒸氣的焓, kJ/kg) 所以,萃取槽的總收入熱量為: Q 收入 =+++++ =42020106J+ (2)支出熱量: 帶走的熱量是下列熱量總和:送去過濾的料漿( Q 料漿);從萃取槽排出的氣體( Q 氣體)和熱損失( Q熱損)。 X 液和 X 固 —— 料漿中液相和固相的質(zhì)量分數(shù)) 當 不考慮雜質(zhì)時,料漿中的液相就是磷酸溶液,而固相就是石膏。自廠房的左端至右端(向北看)按照工藝流程順序布置以上工序的設(shè)備:萃取槽,過濾機及配套設(shè)備,石墨列管 19 換熱器,軸流泵,氟回收及配套設(shè)備。 由于大氣壓的要求,盤式過濾機布置在三樓平面,二樓平面上設(shè)置了氣液分離器和磷石膏膠帶輸送機等設(shè)備。 過濾機 [8, 9] 該機系水平回轉(zhuǎn)翻盤式連接真空過濾設(shè)備。每個濾盤兩端用軸承支撐。濾盤的翻轉(zhuǎn)是裝在濾盤大端的,翻盤又和滾輪通過曲線導(dǎo)軌來控制的。 該機主要特點如下: (1)渣斗大,使濾盤傾復(fù)后,濾餅全部落在干渣斗內(nèi),盡量減少磷石 膏帶入濾布清洗區(qū),有利于污水循環(huán)系統(tǒng)的正常工作。 (3)濾板四周采用條加契緊扶壓緊,避免因螺釘固定造成四角蹺曲而漏氣并損壞濾布的弊病。 (4)增加濾布沖洗水裝置,使設(shè)備配套附件完善。 (6)三洗洗液汁底部由平底改成斜底,以防洗液堵塞。 過濾機過濾面積計算方法: 采用精確計算法: 計算生產(chǎn)能力為 41000 噸 /年 P2O5 所需盤式真空過濾機的有效過濾面積。 20 解: 主過濾區(qū)的必需面積: A 主濾 =G 主濾 /q 主濾 (m2) G 主濾 —— θ時間的濾液量 (m3)。 型號: PF80 總過濾面積 m2: 80 有效過濾面積: 71 轉(zhuǎn)速 r/min: ~ 電動機功率 KW: 11 濾盤數(shù)量 (個 ): 24 外形尺寸直徑 X 高 mm:φ 12400 1800 萃取槽 [8] 采用單槽多漿式,槽體為兩個用鋼筋混凝土搗制的同心圓筒組成,內(nèi)外筒環(huán)形部分的器壁上裝有導(dǎo)流板。環(huán)室換相等同心角設(shè)置,八臺攪拌漿,中心圓筒設(shè)置一臺攪拌漿,每個攪拌軸上裝 21 有通向雙層渦輪式攪拌器,九漿轉(zhuǎn)向相同。 (1)料漿量 (2)料漿密度 1530 kg/ m3 (3)反應(yīng)時間 (4)料漿體積流量 (5)反應(yīng)槽有效容積 ≈ (6)在反應(yīng)槽有效容積中同心圓單槽體積占 69%,其余占 31% (7)同心圓單槽體積 = (8)同心圓中單槽中的內(nèi)筒 ,隔墻及擋墻占容積約 10 m3 (9)同心圓中單槽直徑為 D, 有效高度為 H,取 H/D= 反應(yīng)槽有效容積為: +10= D2H D= H= (10)自由空間高度取 ,取反應(yīng)槽總高度為 (11)同心圓單槽內(nèi)筒的直徑 d,取 d/D=, d= 主要參數(shù): 直徑 X 高度 m 中心筒直徑 mm 2990 攪拌泵轉(zhuǎn)速 r/min 101 攪拌器直徑 mm 680 攪拌器形式 折葉二層透平 電機 q X kW 380V 主要用材:碳剛,不銹鋼,石墨板,玻璃鋼等。 性能范圍 氣量: ~ m3/min 真空度: 700~ 760 mmHg 壓力: 0~ kg?f/cm3 本設(shè)計中根據(jù)過濾機的漏氣量 m3/ m2?min,則過濾機總漏氣量為, =108m3/ min 根據(jù)漏氣量查 設(shè)計手冊 得: 選用型號為 SK120的水環(huán)式真空泵,其主要參數(shù): 轉(zhuǎn)速: 490 r/min 電動機: 185 kW 22 口徑: 300 mm 供應(yīng)量: 200 L/min 自動控制要求 控制水平和 范 圍 控制水平 (1)在萃取區(qū)域設(shè)置了控制室,其它區(qū)域分別設(shè)置就地設(shè)置操作儀表盤,實現(xiàn)集中控制操作或就地集中操作。 (3)儀表和電器部分的控制操作分開設(shè)置。 控制范圍 本設(shè)計包括了在生產(chǎn)裝置區(qū)域內(nèi)部 — 原料、萃取等各種化工參數(shù),包括流量、物位、溫度、壓力成分分析等參數(shù)的自動檢測、自控和報警。 (2)對具有腐蝕和易結(jié)晶的工藝管路上設(shè)置的閥門,多數(shù)采用氣動隔膜閥。 復(fù)雜控 制系 統(tǒng) 礦粉和 H2SO4比例調(diào)節(jié) 。凈化站內(nèi)設(shè)有 4000m3 預(yù)沉池二座。該礦區(qū)目前生產(chǎn)用水,來自于預(yù)沉池,生活用水來自于無閥濾池。 本裝置所需生產(chǎn)、消防、生活用水由廠方接管供至界區(qū)外 1m,生活廢水由泵送至尾砂轉(zhuǎn)運泵站,雨水就近排入裝置區(qū)附近。 消防系統(tǒng)采用低壓消費制,室外為地上式消火栓,室內(nèi)主要廠房內(nèi)設(shè)小型滅火器。鼓鳳式冷卻塔三座。 6 環(huán)境保護要求 磷酸及重過磷酸鈣生產(chǎn)過程排放的含氟廢氣中,氟主要以四氟化硅的形式存在,其次是HF、磷酸蒸汽及霧滴,四氟化硅與水接觸生成氟硅酸。 過濾機排出的磷石膏,經(jīng)浸泡或雨淋后,將有可溶性的氟化物及五氧化二磷流出,對環(huán)境產(chǎn)生危害。 在本設(shè)計中由于氣量不大,故采用真空冷卻流程,流程簡述如下: 萃取反應(yīng)槽 液相界面上的氟氣體送入尾氣吸收塔,用水吸收后放空,而萃取料漿在真空室內(nèi)閃蒸時產(chǎn)生的含氟水蒸氣則在冷凝器內(nèi)被冷凝。不凝性氣體則由真空泵排出。其余外排。 廢渣治理 在制磷酸過程中主要所得廢渣為磷石膏,對于廢渣的處理主要是對廢渣進行綜合利用。焦炭及其他輔助原料按要求分別粉磨,由微機控制磷石膏按一定比例配合混合,混合后的生料在均化庫內(nèi)進行機械倒庫和空氣凈化,合格的生料入窯煅燒;窯氣進入制酸系統(tǒng),水泥熟料與混合材料由微機控制按一定比例配合,經(jīng)粉磨制成合格的水泥。在本設(shè)計中,應(yīng)放在過濾機的附近,過濾機設(shè)在二樓,則廠化驗室放在二樓,便于測量過濾機中磷酸的含量,更有利于指導(dǎo)生產(chǎn)。 24 結(jié) 論 目前世界各國中小型磷酸化工企業(yè)大多采用濕法,二水物濕法磷酸生產(chǎn)流程占主導(dǎo)地位,由于其產(chǎn)品的濃度低,雜質(zhì)含量高,提純困難,導(dǎo)致其使用方向的有限性,所以不斷研究濕法磷酸的提純技術(shù)以達到以較低的生產(chǎn)成本制得純度較高的磷酸是目前研究的課題。但由于存在的幾個明顯的技術(shù)問題尚未完全解決,至今尚未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),窯法磷酸工藝的特點是:能充分利用中、低品味磷礦;能充分利用自身的反應(yīng)熱,耗電少,節(jié)能效果顯著,產(chǎn)品濃度高;質(zhì)量高;不需要酸分解;生產(chǎn)成本低,僅為熱法的 2/3~ 1/2,與濕法相近。通過該設(shè)計,我掌握了化工工藝設(shè)計的基本程序、方法和步驟,使我對所學(xué) 的知識有了更進一步的
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