年产六万吨二水磷酸工艺

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冷却空气带出 合计
2214.57 445365.04 1108947.10
五氧化二磷平衡表
输入
项目
计量单位kg/t矿 项目
磷矿浆带入 322
石膏带出
磷酸带出
输出 计量单位 kg/t矿 10.948 311.052
设备选型
磷酸生产厂是一个精密度、自动化程度都较 高的企业,所用的大型设备也很多,每一个设备 的型号、生产能力以及自动化程度都将直接影响 到生产路线的合理性和全厂的经济效益,但其中
厂 区 布 置 图
出 入 口
仓库及装卸区 Storage &
Loading Zone
运输便捷布置合理
出入口
车间平立面布置图
安排紧凑
集中管理

投资成本核算
Investment Cost

Estimation

可行性分析

Feasibility Analysis


不确定性分析

Uncertainty Analysis
输入
项目名称
热量 kJ/t矿
磷矿浆带入
31718.75
硫酸带入
31759.14
回磷酸带入
338267.00
反应热
672808.59
搅拌产生热
34393.62
合计
1108947.10
输出
项目名称
热量 kJ/t矿
反应槽料浆带出 597966.32
热损失
20861.31
水分蒸发带出
42539.86
CO2、4及
产生的含氟酸性废水经污水槽收集后去过滤机洗涤磷石膏。
厂房布置
厂 区 布 置 图
仓库及装卸区
Storage & Loading Zone
罐区
Tanker Area
办公生活区
Administration & Living Area
生产区
Production Area
公用工程及生产辅助区
Utility & Supplement
湿法磷酸生产中非金属材料使用情况
硬聚氯乙烯
橡胶
聚丙烯
广泛用于冷凝器、浓缩 系统真空管线、含氟尾 气管道、硫酸及料浆的 输送管道、磷酸中间槽、 堰槽、硫酸计量槽等。 该材质优点为: 加工、制 作、安装容易, 维修方便,
耐腐蚀性能良好。
应用于搅拌桨轴、氟尾 气风机叶轮、冲击式洗 涤器衬里、浓缩系统液
相内衬等。
反应槽
过滤机
泵类
冷却器
普莱昂多室单槽
反应槽
反应消化槽选取普莱昂多室单槽:单槽内通常分为10个室, 磷矿粉和硫酸在1~4室内反应,5~8室内则为结晶,时间足够长 利于结晶成长。 多室单槽中的酱料流动用搅拌桨叶推动。单槽从 1到8的8个室按照溢流-底流交替排列,第9室实际上只是一个泵 槽,将料浆泵送到冷却系统的闪蒸室,经冷却后的料浆流入第10 室。
过滤机
转台式过滤机
转台式过滤机的工作原理是一种连续运转 的真空过滤设备,在一个水平的环形面积 内设有数个梯形滤盘 ,滤盘由一个大转 盘带动在轨道上作水平运转,每个滤盘用 胶管与位于中心的分配阀 (错气盘 )相连 分配阀与真空系统相连 并完成滤盘在工 作过程中的真空切换 ,每个滤盘水平旋 转一周 完成加料,初滤,过滤,洗涤 (根 据工艺要求设置洗涤次数 ) 卸渣,滤布冲 洗,再生 ,滤布吸干至加料点,如此反 复循环。
相同。 还含有少量的硫酸、氢 氟酸、氟硅酸、氯化物
及等杂质 主要是点蚀和晶间腐蚀、 应力腐蚀、磨蚀这4 种
类型的腐蚀。
磷酸用钢一般都选用高 铬、高镍钼钢, 有时还加 入铜和其它元素, 使其具 有耐晶间腐蚀、点蚀、 缝隙腐蚀和应力腐蚀的 性能。耐腐蚀性的顺序 依次为: K合金、钼三钛、
钼二钛、超低碳。
1)原料
组分
P2O5 CaO MgO Al2O3 Fe2O3 F H2O SiO2
Pb
CO2 烧失
质量分数 27.89 41.78 0.79 1.03 5.04 3.62 1.76 12.95 0.04 1.85 3.34
mol/kg 1.96 7.46 0.20 0.10 0.32 1.91 0.98 2.02 0.002 0.42
动 力 消 耗
工 资 福 利 费
修 理 费
其 他 费 用
财 务 费
折 旧 费
摊 销 费
管销 理售 费费



性投 分资 析回
收 期
投资回收期:4.0年 Investment recovery period
节能方案
节能 环境保护
环保方案
减排技术
节能方案
设备冷却水、密封水循环使用
1、球磨机冷却水封闭使用 2、设备冷却水和密封水循环利用
输入 流量 kg/t矿 1562.50
滤布洗涤水
26.98
硫酸
洗水 合计
798.47
855.25 3243.20
输出
项目
流量 kg/t矿
成品酸
983.28
尾气带走水
16.88
尾气带走2SiF4及
27.84
真空蒸发带出水
223.03
石膏浆(总量) 合计
1993.02 3244.25
湿法磷酸系统热量衡算表
Fe2O3 Al2O3 MgO Na2O SiO2 K2O 其他
91 82 98 20 10 13 68
9
18 2
80 86 87 32
0
0
0
0
4
0
0
3.过滤部分工艺数据
(1)成品磷酸主要组成: P2O527.4%; 游离H2SO42.9%
(2)过滤时对成品磷酸的稀释率取0.5%
(3)P2O5的回收率取96.6%
仅用于氨吸收系统旋流 塔板、液下泵出口弯管 及过滤器支腿等。耐腐 蚀性能良好, 不易结垢, 清理方便。但强度不够,
使用中易变形。
湿法磷酸生产中非金属材料使用情况
环氧酚醛玻 璃钢
石墨
瓷砖
用于浓缩系统汽液相管 线及硬PVC 管线的外加 强, 耐腐蚀性能良好。
目前主要应用于磷酸贮 槽、萃取槽、热交换器、 闪蒸室、氟吸收塔等静 设备, 性能特别优良, 但 施工方法及胶粘剂的选 择很重要, 设备质量大多 取决于施工方法及胶结
年产6万吨二水法磷酸工艺 指导老师:陈建钧
学生:高蕾 林欢欢 刘晓艺 颜培洁 杨旺德 葛敬
工艺流程
物料衡算

设备选型

厂房布置
经济分析
节能与环境保护
湿法磷酸二水物流程
5H2SO4+Ca5F(PO4)3+2H2O =5CaSO4·2H2O+3H3PO4+HF
硫酸分解磷矿制湿法磷酸时,控制硫酸钙以二水物 CaSO4·2H2O 形式沉淀的工艺流程称为二水物流程,其优点如下:
投 资 成 本 总投资 核 Total Investment 算
总投资 6417.5万元
Total Inves总成本 Total Cost

1800 1000
总成本费用:4245.53
389.38
394.1
93.88
155.75
62.59 77.68 52.15
120
外 购 原 材 料
普莱昂多室单槽设备参数
规格:有效尺寸6720L×6720W×8000H×6 有效容积:1710m3 工作压力:微负压 槽体材质:混凝土上衬胶再衬碳砖 搅拌桨转速:67r.p.m 电机功率:160KW
倾覆盘式过滤机
盘式过滤器的核心部件 是叠放在一起的塑料滤 盘,滤盘上有特制的沟 槽或棱,相邻滤盘上的 沟槽或棱构成一定尺寸 的通道,粒径大于通道 尺寸的悬浮物均被拦截 下来,达到过滤效果。
轴流泵
泵类
离心泵造价高而流量有限(5000m³/h),对建大型 工厂极为不利;
轴流泵结构简单,价格低廉而且可以得到很大的流量 (15000m³/h),缺点是扬程低。
料浆泵
料浆循环泵的壳体、叶 轮用Cr30制成,耐磨。
泵类
酸泵
处于P2O5质量分数28%~ 32%的稀磷酸。 泵的主要材质为K合金, 螺 栓、出口弯管为Mo2Ti,轴 套为石墨,主要腐蚀部位为 出口弯管、螺栓。
磷酸余热回收
磷酸装置设备冷却水和密封水即使达 到排放标准,也不能排放,而要反复 使用、循环利用,达到节约用水的目 的
倾覆盘式过滤机
(1)扇形滤板脱水孔分布均匀,孔率合理,筋条尺寸大,由高强度工程塑料制成,寿命提高了1-1.5倍。 (2)滤液管过滤数面大,分配头腹腔容积大,提高了抽气率和滤液排放效果。 (3)耐磨锦纶、单或复丝滤布使脱饼率高且不易堵塞,使用寿命长。 (4)多点干油泵集中多点自动润滑。 (5)滤布自动清洗装置,保持了其良好的脱水效果。 (6)卧式强制高速搅拌、轴端采用橡胶及石墨盘根和水压差三重密封不漏浆。 (7)主传动无级变速,依物料的浓度及流量调节(交流调速电机或变频器),以求达到理想的工作效果。 (8)每盘由20片扇形板组成,加强了过滤过程控制,成饼厚度均匀。 (9)磨擦片采用特制耐磨硼铸铁,刚柔相济密封佳,使用寿命达到十年以上。 (10)滤液管为高强度耐磨陶瓷复合钢管,提高寿命10倍以上。 (11)滤液管与滤扇接口去掉下法兰,采取模具定位直接焊接,减少了90%可能的漏气点。
浓缩系统的石墨 交换器是易损设备, 因石墨管强度低, 石 墨管与钢壳之间的线 膨胀系数差别较大, 开停车时易使石墨管 破裂,另外结垢清洗
亦较困难。
应扩大非金属材
料代替金属材料的 使用范围, 萃取磷酸 的静止设备应多采 用工程塑料; 衬里应 多采用衬胶, 如氯丁 橡胶、丁基橡胶、
硬质天然胶等。
设备选择
(2)硫酸:选浓度为93%的H2SO4
2.反应部分工艺数据 (1)磷矿浆的含水率取36%(湿基) (2)磷矿浆中P2O5的萃取率97.45% (3)磷矿中次要组分在反应过程中的分配如下
表3.2磷矿中次要组分在反应过程中的分配表
组分 CO2 F 率酸% ╱ 70 石膏% ╱ 13 气相% 100 17
最主要的设备有反应塔、过滤机和冷却器。
湿法磷酸生产主要的腐蚀性因素
湿法磷酸料浆
稀磷酸
湿法磷酸生产过程 的消耗
性质:温度70~80℃,磷 酸质量分数为26%~ 30%;石膏质量分数为
25%~30%; 液相质量浓 度为0.03~0.04 g/ ml;
另外还有等杂质。
温度为60~70 ℃; 磷酸 质量分数26%~30%; 含 少量固体磷石膏, 其它杂 质含量与湿法磷酸料浆
(5)第二次过滤后水溶性P2O5残留率 R1==0.29
(6)第三次洗涤后水溶性P2O5残留率R2=0.15
(7)第四次过滤后水溶液中P2O5浓度为1.13%
(4)滤饼的含液量(湿基)
1.第一次过滤50% 2.第二次过滤39%
3.第三次过滤34% 4.第四次过滤28%
湿法磷酸物料平衡表
项目 磷矿浆
1、二水物结晶在稀磷酸溶液中具有很好稳定性; 2、能形成粗大整齐的结晶,利于过滤和洗涤; 3、操作简便,控制幅度大,运转时间长; 4、对设备和材料的腐蚀相对较轻; 5、对矿种的适应性强。
工艺流程
工艺方案
使用普莱昂多室单槽, 以硫酸分解磷矿生成磷 酸料浆,获得粗大整齐 的石膏结晶
经比较,单槽比多槽 优越,基建投资省、 操作方便,控制稳定, 结晶成形好。
用强制循环低位真空蒸 发冷却料浆,移走反应 余热,并将含氟尾气送 到洗涤系统,经处理后 达标排放
对料浆采用盘式过滤机 过滤,三次逆流洗涤, 将成品稀酸送至稀酸陈 化槽,磷石膏送往渣场
与鼓风冷却相比,真空 冷却系统控制灵敏准确, 明显减少废气吸收设备 的容积,减少空气污染。
盘式过滤机具有很好 的操作性能,过滤能 力随石膏结晶和操作 情况而定
含氟废气处理设备
虽然磷酸生产采用二水法工艺技术,反应槽温度及酸度降低,氟逸出率低,从源头上控制了废气中氟的 含量,但产生的废气中氟含量仍较高,需要对废气进行处理。其中反应工序产生的废气及过滤工序过滤机上 部排放的废气均采用二级水循环洗涤;过滤机下部排出的废气采用一级水洗涤。
含氟废气处理流程为:来自反应槽、消化槽及过滤机上部的含氟废气通过文丘里洗涤器和旋风尾气洗涤塔 二级水循环吸收后,通过尾气风机经40 m烟囱达标排放;来自过滤机下部经真空泵抽吸产生的废气由真空 泵洗涤器用水吸收后并入40 m烟囱排放。
闪蒸冷却器
冷却器
真空闪蒸冷却设备是闪蒸冷却器,实际为真空条件下的气液分离器。 反应槽来的热料浆以切线方向方向进入闪蒸室,冷却料浆从室底部出口 流出。 1、根据不同溶剂的性质,自主设定“闪蒸”级数; 2、同样温度和时间内,浓缩效率大大高于传统蒸发仪器; 3、连续进液,蠕动泵精确控制,适合大量浓缩; 4、闪蒸:瞬间受热、快速蒸发、迅速分离; 5、操作简便、辅助设备少; 6、节能环保、工作效率高。
剂的选择。
用于磷酸大贮槽中衬里, 腐蚀余量大,但在含氟磷
酸中不耐蚀。
湿法磷酸生产主要设备材料建议
在生产工艺上 应进行合理的配矿 ,使F-、Cl- 的质 量分数保持在允许 的范围之内, 可有 效减缓腐蚀速率。
K合金类奥氏 体不锈钢可耐Cl含量较高的磷酸 腐蚀, 即使磷矿 中Cl-质量分数高 达0.2%时, 亦不 会产生强烈的点 蚀
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