1.5万吨磷酸毕业设计15ktaP2O5二水湿法磷酸系统工艺设计毕业论文

1.5万吨磷酸毕业设计15ktaP2O5二水湿法磷酸系统工艺设计毕业论文

目录

设计任务书 (Ⅳ)

开题报告 (Ⅵ)

1 综述 (1)

1.1我国磷酸工业现状 (1)

1.2磷酸工业生产类型 (2)

2 湿法磷酸生产的基本原理 (3)

2.1湿法磷酸生产的化学反应 (3)

2.1.1 化学反应 (3)

2.1.2 磷矿中杂质的影响 (3)

2.2硫酸钙晶型和生产方法分类 (4)

2.2.1 硫酸钙的晶型 (4)

2.2.2 湿法磷酸生产方法 (4)

2.3硫酸钙在CaSO

4-H

3

PO

4

-H

2

O与CaSO

4

-H

3

PO

4

-H

2

SO

4

-H

2

O体系的相平衡及转化动力学 ·· 5

2.3.1硫酸钙的结晶形态 (5)

2.3.2硫酸钙在CaSO

4-H

3

PO

4

-H

2

O三元体系的相平衡 (6)

2.3.3硫酸钙在CaSO

4-H

3

PO

4

-H

2

SO

4

-H

2

O四元体系的相平衡 (7)

2.3.4 CaSO

4－H

3

PO

4

－H

2

O体系转化动力学 (8)

2.4磷矿在磷酸硫酸混合溶液中的浸取和分解过程 (10)

I

2.5 硫酸钙的结晶 (10)

2.6 生产工艺条件 (10)

2.7 生产工艺流程 (12)

3 湿法磷酸物料衡算 (14)

3.1 全系统平衡 (14)

3.1.1 进料 (15)

3.1.2 出料 (15)

3.1.3 逸出废气 (15)

3.1.4 机械损失 (16)

3.1.5 磷石膏 (16)

3.2 对酸解系统作平衡 (16)

3.2.1 进料 (16)

3.2.2 出料 (17)

3.3 对过滤部分作平衡 (17)

3.3.1 进料 (17)

3.3.2 出料 (17)

3.4 对二次洗涤作平衡 (18)

3.4.1 进料 (18)

3.4.2 出料 (18)

3.5 对一次洗涤作平衡 (18)

3.5.1 进料 (18)

3.5.1 出料 (18)

3.6 P2O5平衡 (19)

II

3.7 总物料平衡表及物料平衡图 (19)

4 湿法磷酸热量衡算 (21)

4.1反应热的计算 (21)

4.2稀释热的计算 (24)

4.3 热量衡算 (24)

4.3.1 输入热量 (24)

4.3.2 输出热量 (25)

5 主要设备的工艺计算 (27)

5.1酸解槽 (27)

5.1.1 已知条件 (27)

5.1.2 酸解槽的基本计算 (27)

5.1.3 酸解槽的主要几何尺寸计算 (28)

5.1.4 搅拌器的计算 (30)

5.2盘式过滤机 (31)

6 三废与治理 (38)

6.1尾气回收 (38)

6.2废水处理和稀酸的利用 (38)

7 主要设备的技术特征 (39)

致谢辞 (40)

参考文献 (41)

附录

III

合肥学院化学与材料工程系毕业设计（论文）任务书

IV

V

合肥学院化学与材料工程系毕业设计（论文）

开题报告

VI

VII

VIII

1综述

1.1我国磷酸工业现状

我国是一个拥有13亿人口的大国，但人均耕地面积不足2亩，仅为世界人均耕地面积的二分之一；加上耕地逐年减少，人口逐年增加，而随着人民生活水平的提高，粮食消费又不断上升。在这种情况下，为了保证粮食的供给，提高粮食单产是最有效的措施之一。

生产是一个能量和物质的转化和循环过程。留在农业内部再循环部分是很小的，大部分随农产品的收获而转移到社会的各个方面。因此必须从外部投入必要的能量和物质作为补偿。在各种能量和物质的投入中，在有机肥和无机肥的相结合的前提下，化肥投入的能量和物质约占全部投入的50%，对农业增产所起的作用约占40%。故施用化肥经常是提高粮食单产的关键。

我国土壤含磷元素一般都不能满足农作物的要求，这已成为农业增产的一大障碍。根据调查，全国21亿亩耕地中，严重缺磷（<5ppm）地约占7亿亩，中等

缺磷（〈10ppm）约占11亿亩。目前施化肥的N:P

2O

5

:K

2

O=1:0.28:0.06,远低于国际

水平（1：0.5：0.4）。造成这种状况的主要原因是我国化肥中磷肥和含磷量高的复合肥料所占比例太低。例如临安是最受欢迎的高浓度氮磷复肥，在发达国家其产量已占磷肥总产量的70%以上，但在我国还不足3%。发达国家化肥消费总量中约有50%～80%是高浓度肥料和复合肥料，而国产化肥大部分为低浓度单质肥料，平均含纯养分24.5%，只相当于发达国家的一半。因此在相当长的一段时间里，为了适应农业增产的需要，磷复肥应是我国化肥发展的重点。磷酸是生产高浓度磷复肥的重要原料。可以说高浓度磷复肥的生产水平，主要依赖于磷酸工业的发展。磷酸的生产方法分热法和湿法两类，但由于前者能耗高，价格贵，故世界各地的磷酸工业仍以湿法为主。

我国湿法磷酸工业起步比较晚，上海化工研究院自1953年开始对磷酸生产进行了大量的开发研究工作，并于60年代中期在南京化学工业公司建成了年产2万吨磷酸的试验工厂。同时还对半水物流程和半水-二水再结晶流程进行了开发。但目前全国主要生产厂仍以二水物流程生产湿法磷酸。

我国磷矿储量仅次于前苏联、美国和摩洛哥而居世界第四位，但富矿很少，80%是中、低品位矿，其中还有80%是难选的磷块岩（在我国也称胶磷矿），兼之长期以来对矿山建设重视不够，使我国磷肥工业的发展受到很大影响。

最近16 年,我国磷肥工业迅速发展,总生产能力上升到约11 000 kt/ a ( P

2O 5

计,下同) ,2002 年产量达到8 060 kt ,跃居世界第二位。在此期间,磷肥产品结构调整初见成效,高浓度复合肥料中的磷肥占磷肥总产量的比例从原来的3 %猛增到45 % ;而高浓度磷复肥主要由磷酸铵和重过磷酸钙构成,它们都与湿法磷酸直接

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