毕业论文(设计)-年产50万吨磷酸二铵及干燥机的工艺设计

2.3.2造粒岗位——转鼓造粒
转鼓造粒机是类似滚筒造粒机的回转窑设备。磷铵料浆被雾化后喷入转鼓造粒机，与料床接触，涂布或粘结，经自热脱去部分水分后形成粒状物料。
转鼓造粒机区别于滚筒造粒机在于转鼓造粒机内没有抄板，而是防止结疤的状似鼓皮的内衬。
一般转鼓造粒机内以通氨轴补入部分氨，使磷铵物料达到需要的中和度，并提供一定的中和热。
2（NH4）2HPO4+H2SO4=2NH4H2PO4+（NH4）2SO4
然后用碱标液滴定至第二终点（PH=8.0）使磷酸一铵全部转化为磷酸二铵和磷酸二钠：
2NH4H2PO4+2NaOH=(NH4)2HPO4与第二终点之比求得中和度。如果中和度小于一，则磷酸的第一个H+未全部中和，先用碱标液滴定至第一终点，使磷酸全部转化为磷酸一钠：
1.7.5管式反应-氨化粒化
本工艺主要过程为磷酸与氨在管式反应器中产生高温、高浓度料浆,借助本身压力喷入氨化粒化器,生成DAP时进行进一步氨化与返料细粉造粒,经干燥、筛分、冷却后制得磷铵产品。管式反应器是近年来国外新开发的技术,投资省,能耗低,返料少,流程操作简单,工艺成熟，因此，本设计采用该技术进行设计。
工艺水由调节器加入系统，以吸收造粒系统溢出的细尘和控制洗涤液的密度。
洗涤废气形成的洗涤液由管式反应器给料泵送入管式反应器中，以回收利用，并调节造粒状况，其加入量由调节器控制泵的电机来控制流量。
氨、磷酸、硫酸和洗涤液在造粒机管式反应器内反应后，形成较粘稠的料桨喷到造粒机内料床上进行造粒，料桨中所含水分被反应热蒸发一部分。
年产50万吨磷酸二铵及干燥机的工艺设计
1.设计任务书
1.1项目
年产50万吨磷酸二铵及干燥机的工艺设计
1.2设计内容
（1）车间工艺的设计
（2）干燥机设计
1.3设计规模
（1）年产：50万吨；
（2）年生产日：312天；
（3）日生产能力：500000/312=1600吨/天
1.4设计依据
该设计依据#####化工有限公司的生产技术资料的基础上，并结合设计任务书的内容年产50万吨磷酸氢二铵和生产管理规范的相关文件而设计的。
H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O
然后用碱标液滴定至第二终点，使磷酸一铵和磷酸一钠全部转化为磷酸二铵和磷酸二钠：
2NH4H2PO4+2NaH2PO4+4NaOH=(NH4)2HPO4+3Na2HPO4+4H2O
由第一终点和第二终点之比求得中和度。
试剂及仪器：
0.1%溴甲酚绿指示剂，1%酚酞指示剂，0.1mol/L NaOH标液，0.05mol/LH2SO4标液，酸碱滴定管25ml各一只，三角瓶250ml一只
产品物理性质：本品易溶于水，溶解后固形物较少，适用各种农作物对氮磷元素的需要，尤其尤其适合于干旱少雨的地区作基乃以、种肥、追肥。与尿素、硝铵、氯化铵可混性好。
表1磷酸二铵的规格[1]（GB10205-10212-88）
产品等级
指标名称
优等品
一等品
合格品
有效磷（中性柠檬酸铵溶性磷，以P2O5计）%
46~48
1.7.2预中和-喷浆造粒
浆用泵送氨化粒化器内再与磷酸反应,并控制中和度在1.95。料浆与返料细粉造粒后经干燥、筛分、冷却制得磷铵产品。该工艺技术成熟可靠,使用磷酸浓度低,适应性强,装置操作灵活方便,能生产多种产品,国外普遍使用,有较成熟的设计
该工艺是氨和磷酸加入带搅拌反应槽内反应生成磷铵料浆,料浆直接喷入造粒干燥窑,与返料细粉造粒,并进行干燥,物料经筛分、冷却制得产品。该生产工艺对磷酸质量要求相对较低,操作简单、易控制。我国第一套120ｋｔ/ａ磷铵装置即铜陵磷铵厂就是从罗马利亚引进这种工艺的。此工艺存在许多不足之处,由于使用较低浓度的磷酸,使得设备体积庞大、投资高、反应热利用不充分、能耗也高、返料比大、成本较高。因此近年来国外已很少采用,只适于中小型规模难以浓缩的磷酸制磷铵装置。
2.
2.3.1中和岗位
将磷酸和氨按比例在预中和器中反应，生成一定中和度的磷铵料浆，泵送至氨化粒化机，再补加一定数量的氨或磷酸，使反应物达到工艺所要求的中和度。
2NH3+H3PO4=(NH4)2HPO4+2H2O
中和料浆中和度：1.80~1.90
中和度和PH的关系：磷酸中的三个氢离子被氨中和了一个，生成了磷酸一铵，则称中和度为1，磷酸中的氢被氨中和了两个，生成磷酸二铵，则中和度为2.依次类推。
磷酸与氨的反应，主要是酸碱中和反应，随着中和度的增高，溶液中NH4+不断增加，H+相应减少，料浆的PH值则随之增大，因此，只要能准确，及时地测得料浆的PH值则能控制料浆的中和度。
粉铵车间的分析岗位：
样品名称：中和料浆
取样点：管式反应器
分析频率：2次/小时
滴定原理：用溴甲酚绿和酚酞作指示剂，进行酸碱滴定，如果中和度在1-中和度-2之间，则磷酸的第一个H+已全部中和，第二个H+仅部分中和，先用硫酸标准溶液滴定至第一终点（PH=4.4）使磷酸二铵全部转化为磷酸一铵：
磷酸由磷酸输送泵送入车间，分为三部分加入系统。一部分由调节器、调节阀控制加入分离器D3831中，以吸收系统溢出的氨气；一部分送入D3835以吸收系统溢出的氨气；一部分由调节器、调节阀控制加入造粒机管式反应器中进行反应。
硫酸由硫酸输送泵送入车间后分为三部分加入系统，一部分加入旋风洗涤塔中，以最大限度地吸收系统溢出的气氨；一部分控制加入造粒机管式反应器内进行反应，还一部分加入洗涤液内调节洗涤液的PH。
测定步骤：将中和槽内取出的中和料浆1-2滴放入250ml三角瓶中，加入水约50ml，0.1%溴甲酚绿指示剂1滴，如果溶液呈蓝色，表示料浆中和度大于1，如果呈黄色，表示料浆中和度小于1。如果中和度大于1，用0.05mol/L H2SO4标液滴定至黄绿色为第一终点，记下H2SO4用量A（mL），再加1%酚酞指示剂10滴，用0.1mol/L NaOH标液滴定，滴至紫色为第二终点，记下NaOH用量B（mL）
1.5产品方案
产品名称：磷酸二铵
化学名称：磷酸氢二铵
英文简称：DAP
分子式：（NH4）2HPO4
分子量：132
性质：白色晶体或粉末，纯的磷酸二铵含氮21.21%，P2O5含53.79%。
易溶于水，性质不稳定，在空气中逐渐失去氨而变为磷酸二氢铵。
1.6磷酸二铵的用途、品种规格
用途：磷酸二铵是一种高浓度的速效肥料，适用于各种作物和土壤，特别适用于喜铵需磷的作物，作基肥或追肥均可，宜深施。
图4氨化粒化机
a-磷酸进口；b-料浆进口；c-氨进口；d-返料；e-物料出口；f-尾气出口
2.3.3干燥岗位
由造粒岗位送来的磷铵物料进入干燥机,物料和热风直接接触,进行热质传递.物料被干燥,在干燥机尾部由一个大块破碎机，干燥机内的大块被筛网滤过进入破碎机进行破碎，细的粒子则进入斗提机去筛分机进行筛分。
工艺指标：
热风温度，350～500℃
干燥机尾气温度：90～100℃
干燥机机头负压，～30Pa
2.3.4 返料
干燥机送出的物料进入斗式提升机,被提升到振动筛,经过筛分,振动筛有两层筛网，大于4mm的大块物料被第一层筛网筛分出，经破碎机破碎后送去返料皮带.；小于2mm的则被第二层筛网筛分出去，被送往返料皮带；而2~4mm的粒子则在两层筛网之间，被送至精筛。精筛后，不合格粒子送至返料皮带通过下层筛网的也送去返料胶带,通过上层又不能通过下层的的合格粒子一部分作为成品,一部分也作为返料,返料胶带将返料送入连续不断地送入喷浆造粒机。
如果中和度小于1，则用0.1mol/L NaOH溶液滴至草绿色为第一在终点，记下用量A`（mL）,再加1%酚酞10滴，用0.1mol/L NaOH液滴至蓝紫色为第二终点，记下用量B`（mL）
中和度大于1计算公式：中和度=1+A/B
中和度小于1计算公式：中和度=1-A`/B`
工艺控制指标：料浆中和度1.00～1.20
2.2.2固体物料流程
加入到造粒机内的各种固体原料、返粒、造粒机管式反应器喷射的反应料桨，通过控制温度、湿度、喷氨轴喷氨量等对造粒机影响的因素，在造粒机内造粒后，经过溜槽进入干燥机内进行干燥。干燥用的热风由热风炉燃烧的燃煤产生，干燥方式为并流干燥。干燥机内的大块化肥由设在干燥机出料端内部的大块破碎机进行破碎。经干燥后的物料经溜槽进出皮带传送机，再经斗式提升机送入两个分料阀分成4部分分别进入4个振动给料筛。经筛分后的物料被分为三种颗粒的物料：小于2mm的物料经溜槽进入返料皮带作为返料回造粒机内重新造粒;大于4mm的物料被送入两台三辊式破碎机中进行破碎（破碎到2mm以下），破碎后粒子经溜槽进入返料皮带送入造粒机内重新造粒；颗粒在2.0~4.0mm之间的半成品由皮带输送机收集，并经分料挡板控制分成两部分：一部分为保持系统有足够的返料量，由调节器控制分料挡板的开度，使部分合格粒子返回返料皮带输送机上作为返料回造粒机内参与造粒；另一部分合格粒子半成品经二级筛分机筛分后，将半成品中存留的2mm以下的细粒筛除，细粒经溜槽送入主返料皮带输送机送入造粒机内重新造粒。合格粒子的产品进入进入斗式提升机，由斗式提升机提升送入沸腾式流化床中进行冷却。冷却用的风经制冷机组冷却后的空气（冷却风温度在10~20摄氏度），经冷却后的成品被送入裹料筒中进行包裹，以防成品化肥吸潮。包裹剂是由矿物油加胺片加热至80~150摄氏度配置成，加入量由皮带秤通过比值调节器，计量泵控制，以每吨产品加入2kg包裹剂为适。包裹后的产品经斗式提升机提升，然后由皮带输送机送入成品库堆放或送至包装车间进行包装。
图2管式反应器
1.8
1.8.1原料
磷铵生产该产品所用的原料：合成氨，磷矿粉.磷矿石，硫酸液氨。
1.8.2
中和度控制、高效液相色谱分析法（HPLC）
2
2.1
图3磷铵流程框图
2.
2.2.1原料的投入及中和