【正文】 62—— 出料溫度， K； —— 硝酸鈣的比熱， kJ/（ kg K） ，其值按下式確定： C 料漿 =C 液 X 液 +C 固 X 固 （ C 液和 C 固 —— 料漿中液相和固相的熱容， kJ/（ kg K） ； 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 15 熱損失 Q 損 ，根據(jù)實際數(shù)據(jù)約為各項支出熱量的 %即 kJ 將各組分的熱量歸結(jié)于表 37： 表 37 反應器能量衡算表 輸 入 輸 出 組成 kJ 組成 kJ 磷礦帶入 料漿帶出 硝酸帶入 氣體帶出 磷酸帶入 熱損失 反應產(chǎn)生 合計 合計 中和段能量衡算 進料溫度為 20℃；出料溫度為 120℃； 則帶入的熱量為： 1ppm3 8 2 0 2 . 7 2 2 0 1 5 6 4 0 1 . 0 6 1 2 0 1 6 0 1 0 4 . 1 8 3 2 01 0 8 7 0 3 . 8 1 4 2 0 5 6 4 0 2 . 2 2 2 0=2958665 kJPQ C T?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??1 KJ 式中 [15] —— 硝酸的比熱， kJ/（ kg K）； —— 水的比熱， kJ/（ kg K）； —— 氨氣的比熱， kJ/（ kg K）； —— 磷酸氫鈣的比熱， kJ/（ kg K）； —— NH4H2PO4的比熱， kJ/（ kg K）； —— 水的比熱， kJ/（ kg K）； 輸出的熱量為： Q=Q 料 +Q 蒸氣 +Q 氣 +Q 損 ppQ m 1 3 2 9 9 6 4 7 . 8 8 k J料 PCT? Q 35 82 0 2. 31 6 14 0 11 61 42 76 .8蒸 氣 pmC T kJ? ? ? ? 式中 [8] —— 過熱蒸汽的比熱， kJ/（ kg K） 則熱損失為通入蒸氣的 %，則 Q 損 = kJ 其中蒸汽質(zhì)量的確定為： 設(shè) 通入的 蒸汽質(zhì)量為 m kg/h，則： 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 18 1 1 2 21 0 7 6 7 3 2 5 . 2 ( 1 1 . 7 % ) 1 3 2 9 9 6 4 7 . 8 8 1 4 0 1 7 7 9 6 . 53 . 6 3 6 2 2 0 0 . 9 8 3 2 . 3 1 6 1 4 0 1 6 5 5 0 1 1 9 . 1 83 5 8 1 6 . 4 6m c T m c Tmmm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 故取 m=35820 kg；干燥段的爐氣算法也與此相同。 K）； —— 蒸汽在 140℃下的比熱， kJ/（ kg K）； 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 19 設(shè)損失的熱量為輸入蒸氣的 2%，則： Q損 = kJ 把各物料帶入的能量歸結(jié)于表 310： 表 310 干燥段能量平衡表 輸 入 輸 出 組成 kJ 組成 kJ 料漿帶入 出料帶出 返料帶入 氣化熱 爐 氣帶入 15441984 爐 氣帶出 熱損失 合計 合計 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 主要設(shè)備的計 算及選型 19 第四章 主要設(shè)備的計算及選型 流程中涉及的設(shè)備較多，由于時間和能力有限，故只選擇了其中較為重要的設(shè)備作了計算（如中和反應器、蒸發(fā)器和干燥器）。 s；料漿密度 kg/L； 中和槽容積裝載系數(shù) ； 中和時水分蒸 發(fā)量 7040kg/h； 中和槽通氨量 5640 kg/h； 中和槽內(nèi)料漿平均停留時間 50min。 攪拌槳葉直徑 d 葉 。取槳葉葉尖線速度（即圓周速度）為 m/s。 攪拌理論功率 N： 3 6 . 1 1 4 1 0 0 . 7 8 1 0 8 1 7 . 1 7 1 0 . 8 260N W k W??? ? ? ? ? ????? 中和器溫度與壓力 設(shè)計溫度為： 120+20=140℃ 已知料漿的密度為 Kg/L， Pv=（表壓）； 則工作壓力： 1 10 1 1 10vP gh PMPa???? ? ? ? ? ?? 查得設(shè)計壓力為工作壓力的 110%，則設(shè)計壓力為： P =1. 1 =1. 1 0. 24 2 =0 .2 66 MP a設(shè) P ? 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 主要設(shè)備的計 算及選型 21 由于料漿對鋼材的腐蝕不大，溫度為 140℃，壓力也不大的情況下，材質(zhì)選為鉬二鈦不銹鋼。 料漿濃縮蒸發(fā)器 由于磷銨料漿粘度大，易結(jié)垢，為了便于清洗，采用單程大管徑列管式加熱器。℃ )；富裕系數(shù)取 。所以加熱器所需加熱管數(shù)n為： 3473 . 1 4 6 0 . 0 2 5Sn Ld?? ? ??? 根 式中 d—— 管子外徑；因為傳熱系數(shù) K的測定是以管外徑計算。標準正三角形排列取 355 根，其中 8 根作拉桿，管子實際為 347 根，管層數(shù)為 11層，對角線上的管數(shù)為 21 根，管子中心距為 32mm。故加熱 器外殼內(nèi)徑 D 外 為： D (21 1)32 700 mm外 ? ? ? C、加熱器封頭高 H 查上下封頭曲邊高為 175mm，直邊高 25mm。 h）。 閃蒸室有效高度 H ? ? ? 取閃蒸室實際高度 。 干燥器 本設(shè)計采用的是返料造粒方法，于是干燥量較大，所以選擇的是轉(zhuǎn)筒干燥器。 已知數(shù)據(jù) 進入干燥器物料 F1= t/h；密度 1? = t/m3； 出干燥器物料 F2= t/h；密度 2? = t/m3； 脫水量 W= t/h。 筒體直徑計算 濕空氣比容 H? [m3/kg（干空氣） ]計算 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 主要設(shè)備的計 算及選型 24 23T 383( 0 . 7 7 3 1 . 2 4 4 ) ( 0 . 7 7 3 1 . 2 4 4 0 . 0 7 5 )2 7 3 2 7 31 . 2 1 5 m / k gH H（ 干 空 氣 ）? ? ? ? ? ? ? ?? 濕爐氣體積流量 V 計算： 31 3 2 8 0 1 . 2 1 54 . 4 8 2 /3 6 0 0 3 6 0 0HAV m s?? ?? ? ? 筒體直徑 D: 124()VD u?? 式中 u—— 氣體流速， m/s； V—— 氣體體積流量， m3/s。LV D??? （ 41） 139。 h)； 取 A=150 Kg/(m3 1 . 2 3 7 2 3 2 9 . 7 8150Vm? ? ? ? 故筒體長度為： 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 主要設(shè)備的計 算及選型 25 212 9 . 7 8 4 7 . 8 43 . 1 4 2 . 2Lm? ? ? ?? 取進 出料端裕量 15%，則筒體全長度為： 7. 84 1. 15 8. 78Lm? ? ?， 取 L=9m 筒體轉(zhuǎn)速 n 筒體轉(zhuǎn)速按式 43 計算 [15]： 1n m k Lt g t D?? ? ? ? ?? （ 43） 式中 m—— 抄板系數(shù)，取 ； k—— 流向系數(shù)，取 ； t—— 物料停留時間， 20～ 30min； tg? —— 傾斜角正切值，取 ； L—— 筒體長度， 9m； D—— 筒體直徑， ； 所以當 t=20min 時， 11 . 0 0 . 7 9 1 4 . 3 2 / m i n0 . 0 1 2 0 2 . 2nr? ? ? ? ??? 當 t=30min 時， n= /minr 功率 N（馬力） 功率計算按式 44[15]： D L n K??? ? ? ? ? ? (44) 式中 n—— 筒體轉(zhuǎn)速，取 /minr ? —— 物料密度，取進出口的平均值 ； ? —— 物料填充系數(shù)； K—— 抄板系數(shù)，升舉式抄板取 。 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 輔助設(shè)備設(shè)計 27 第五章 輔助設(shè)備設(shè)計 儲罐 儲罐是用來暫存酸解過后的料漿，主要起到緩沖作用。 泵 泵將儲罐內(nèi)密度為 ，設(shè)儲罐中液面維持恒定，儲罐上方壓力為 。 其他泵的選擇： 泵（ P2）型號： IE8050250AZ； 泵（ P3）型號： IE8050315X； 泵（ P4）型號： IE8050315X； 泵（ P5）型號： IE8050315X； 泵的物性常數(shù)總結(jié)與表 61： 表 61 泵的物性表 型號 揚程 H m 流量 m3/h 轉(zhuǎn)速 r/min 電動機功率 kW IE10080160 25 80 2900 15 IE8050250AZ 35 35 2900 11 IE8050315X 23 40 1450 11 四川理工學院本科畢業(yè)設(shè)計 安全生產(chǎn)及三廢處理 29 第 六章 安全生產(chǎn)及三廢處理 安全生產(chǎn) 化工生產(chǎn)具有易燃、易爆、高溫、高壓、有毒、有腐蝕等特點。 化工生產(chǎn)同時也是環(huán)境污染源之一，是污染控制的重點產(chǎn)業(yè)之一。 對于本次設(shè)計中生產(chǎn)工藝與設(shè)備的安全防范措施，必須做到以下幾點： 1） 硝酸儲存區(qū)必須標牌警 告； 2） 氨儲存區(qū)應保持陰涼和通風良好，遠離所有可能的火源，與其他化學品特別是氧化性氣體、鹵素和酸類隔開； 3） 按工藝要求嚴格控制壓力、溫度、流量、物料配比及液位等是生產(chǎn)的需要，也是防止安全事故的重要措施； 4） 保持生產(chǎn)系統(tǒng)的密閉性，防止氣體跑出和酸液的漏出； 5） 有良好的通風。 “三廢”治理 硝酸磷肥生產(chǎn)首先是磷礦的粉碎，在粉碎過程中產(chǎn)生的粉塵采用風除塵器和水噴淋兩級除塵后高空排放；在酸解工序產(chǎn)生的含有氟化氫和四氟化硅的尾氣用兩級堿液吸收后高空排放；然后再濃縮、造粒或干燥 過程中會有氨的產(chǎn)生和揮發(fā)及一定量的粉塵，所以尾氣用旋風除塵器和稀酸、水兩級噴淋后高空排放。 硝酸磷肥廠存在的環(huán)境風險主要有以下幾點： 酸解槽和中和槽裂縫從而引起原料硝酸、磷酸或氨的泄露； 氨化工序輸送氨氣的管道裂縫引起氨氣泄露； 氨化工序氣液比超過工藝要求，反應器壓力超過標準，溫度升高大于130℃，氨氣未被完全吸收，造成氨氣逸散； 由于物料泄露、著火、爆炸而次生的廢 水、廢氣事故排放。同時還讓我們樹立起具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確的設(shè)計思想和觀點：樹立起嚴謹、負責、實事求是、勇于探索并具有創(chuàng)新意識和與他人合作的工作作風。此次設(shè)計依據(jù)設(shè)計任務(wù)書，遵循工程設(shè)計的規(guī)則與要求來完成，設(shè)計思路清晰，能結(jié)合生產(chǎn)實際輔助設(shè)計，引用資料和相關(guān)公式準確， 設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)計結(jié)果可靠。 本工藝設(shè)計與一般工藝相比，優(yōu)勢在于： 本設(shè)計采用硝酸分解磷礦，硝酸價廉易得；且分解磷礦后，陰離子硝酸根任然是有價值的植物養(yǎng)分。 可以不消耗硫酸，可以緩解我國硫的緊缺，并且也可以促進我國硝酸工藝的發(fā)展。 通過導師幾個月的精心指導讓我順利完成了此次設(shè)計，導師淵博的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，平易近人的人格魅力對我影響深遠。本設(shè)計從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完 成的，傾注了導師大量的心血。他們?yōu)槲业脑O(shè)計提供了大量資料和寶貴意見，在此謹致深深