年产25000吨五氧化二磷湿法磷酸工艺设计(编辑修改稿)

年产25000吨五氧化二磷湿法磷酸工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

16,18水环式真空泵。 17液封槽。 19冷却水泵。 20冷却水池。 21冷凝 水池。 22冷凝水泵 目前中小型化工企业中，二水物湿法磷酸生产流程占主导地位，其优点是： ①二水物结晶在稀磷酸溶液中具有很好的稳定性，能形成足够大而且比较整齐的结晶有利于过滤和洗涤，相应的减少磷酸的损失； ②生产中工艺条件控制幅度相对地大一些，运转时间长或开工率高，通常可达有效操作时间的 85%～ 95%(不包括每年两周的定期清理 )，每年操作时间一般为 298～ 333 天； ③对设备，材料腐蚀也相对小一些； ④对矿种的适应性强，生产用矿可以改变； 正因为上述的原因，湿法磷酸的生产以二水物流程起步至今已有百余年的历 史，经过不断改进，完善，二水物流程已发展成为一个现代化的工业流程。 (2)半水物流程 半水物流程的最大优点在于半水物结晶能在高的磷酸浓度及温度下以介稳定形式存在；同时，半水物结晶可以形成粗大的晶体，在浓磷酸介质中有较好的过滤性能，这就使半水物流程具备了实现工业化的必要条件。 目前，大部分半水物结晶都可以控制形成粗大的聚合晶体，这类晶体过滤速度快，洗涤容易，且稳定性好。 然而，作为工业化装置，半水物流程也有它的不足。 首先是 P2O5转化率低，影响经济效益，在一般控制条件下，转化率可降至 92%～ 94%，其实，介稳定 的半水物结晶在操作运转中，常会带来许多难以预期和克服的麻烦。 (3)半水 二水再结晶流程 再结晶流程中，硫酸钙结晶先以半水物析出，再转化成二水物的流程称为“半水 — 二水再结晶流程”，其中只一次过滤的，称为“一步法 ” 流程。 同所有的再结晶流程一样，稀酸 (一步法 )流程也是由磷矿分解过程 (半水部分 )与结晶第 8 页 共 22 页 转化过程 (二水部分 )组成的。 由于只安排了最后一次过滤，这就决定了前，后两个过程的磷酸浓度相同，或基本相同。 一般选用 30～ 32% P2O5，在此浓度下，即使转化过程中吸水转化仍能进行，其困难的程度也是可以想象的。 磷 矿分解过程中，要在稀的磷酸溶液中形成半水物结晶也是困难的，流程中采取的措施是提高分解温度到 80～ 110℃。 (4)二水 半水再结晶流程 该流程是以二水物流程为基础的再结晶过程，只能生产与二水物流程相接近的稀磷酸，全系统也可以分为磷矿分解过程及结晶转化 (再结晶 )过程。 磷矿在分解过程中酸化，并首先析出二水物，在转化过程中又脱水转化为半水物。 该流程的特点是： ①全系统只经一次过滤，所以是“一步法 ” 的再结晶流程，转化过程的磷酸浓度与分解过程基本相同； ②只能得到与二水物相似的磷酸浓度； ③结晶转化过程是由二水物脱 水转化成半水物，这种从溶液中析出的半水物为α型(α CaSO4 1/2H2O)； 从表面上分析，这类流程存在着某些不足之处。 第一，成品磷酸浓度偏低与二水物流程相接近。 第二，全系统的热过程不尽合理，如在分解过程中为了形成二水物结晶相对比较低的温度，需移走大量的热，但在转化过程中为了二水物的脱水，又需加大量的热来提高脱水的温度。 第三，半水物结晶是一个稳定的固相，在稀磷酸溶液中形成的半水物的稳定性更差。 因此，对滤渣的处理经常碰到麻烦，通常的做法是令其自行吸水转化为二水物。 这样，全系统的转化过程实际上成了二水 物→半水物→二水物。 第四，在转化过程的溶液中，形成的半水物“过渡脱水 ” 成无水物的趋势是存在的。 综上所述，选择二水物流程生成磷酸是最好的工艺流程。 工艺流程简述 (1)原料工段 本工段的主要任务是对汽车运输的磷精矿、硅藻土进行贮存，并通过机械运输设备将磷精矿与硅藻土按一定的配比计量混合后加入萃取槽。 磷精矿的年耗量约 ，粒度 (＜ ㎜ )＞ 50%。 (2)磷酸工段 由原料工段送来的磷精矿、硅藻土经螺旋计量后由埋刮板送入脱氟工段。 设置一个脱氟工段为的是生产出来的磷酸在用 来生产饲钙的时候里面的氟符合国家的标准。 在脱氟工段出来的料浆与硫酸贮槽的硫酸经硫酸泵一起通过自控调节，按比例加入萃取槽。 萃取槽所获得的 H3PO4 和 CaSO4结晶混合料浆泵通过料浆泵送至盘式过滤机进行过滤。 第 9 页 共 22 页 为了降低萃取槽中料浆的温度，用鼓凤机送入空气冷却。 萃取槽排出的含氟气体通过文丘里吸收塔用水循环吸收，吸收液用氟吸收循环泵送至文丘里吸收塔进行循环吸收，净化尾气经排气机和排气筒排空。 为减少污水排放，正常生产中，部分含氟污水集中清液池供冲洗过滤机的滤水用。 当发生事故时，该含氟污水送污水处理站处理。 萃取 料浆经过过滤所获的滤液，通过气液分离器分离后，液体即为成品磷酸，并进入滤洗液中间槽，由立式泵送入淡磷酸中间槽使用。 过滤所获石膏滤饼经洗涤后，由滤盘翻转卸入螺旋输送机，并用胶带输送机送往磷石膏堆场。 滤饼的洗涤采用逆流三次洗涤流程。 清液池中的含氟，含磷污水，经清液循环泵送去冲洗滤布，由此下来的含有石膏的污水于沉降槽中沉降，清液溢流回至清液池中再利用，含石膏的稠浆进入稠浆槽，通过蒸汽加热后，再用稠浆泵送往过滤机用以洗涤滤饼。 与此同时，稠浆中的石膏亦被滤出，并与大宗石膏一起被排除。 各洗液进入气液分离器的相应格内 ，被分离出的液体经三洗泵，二洗泵将洗液相继返回过滤机洗涤滤饼，一次洗液将由泵全部送至萃取槽。 过滤工序所需真空由水环式真空泵产生。 抽出的气体经冷凝器用水冷却。 真空泵冷却水集中在冷却水池，通过泵送至冷凝器作冷却水。 从冷凝器中排出的废水，进液封槽排入冷凝水池后，由泵将部分冷凝液送至文丘里吸收塔。 当萃取岗位停车处理时，残存的料浆用料浆泵送往过滤机中过滤。 工艺过程的物料和热量衡算 物料平衡计算 设磷酸工厂所用磷矿的主要组成以及已知条件如下： (1)原料磷矿的主要成分（ %）： P2O5 ： ； F： ； CaO： ； Fe2O3 ： ； Al2O3：； A I： ； CO２ ： ； SiO2： ； MgO： (2)硫酸用量：为理论用量的 102% (3)硫酸浓度：含 H2SO4 98% (4)转化率： % (5)洗涤效率： % (6)料浆液固比： (7)成品稀磷酸浓度：含 P2O5 32% (8)氟逸出率（ %）：二水法： ；半水法： 45。 (9)机械损失（ P2O5）： 3 % (10)水份蒸发量（以 100kg 磷矿为基准）： ；如采用真空冷却，则冷却器中的蒸发水量占 80%。 (11)滤饼含液量（以干磷石膏为准 %）： 过滤后滤饼： ； 一次洗涤后滤饼： ； 二次洗涤后滤饼： ；三次洗涤后滤饼： (12)洗液浓度（ P205） %：一次洗液： 二次洗液： 洗液： 第 10 页 共 22 页 (13)返回淡磷酸的温度（℃）： 61 (14)萃取槽排出料浆的温度（℃）： 75 (15)萃取槽排出废气的温度（℃）： 55 (16)料浆循环比： 69 (17)磷灰石分解率：（ %） (18)萃取槽排出废气的 相对湿度： (19)料浆在萃取槽中的停留时间： 6 h (20)料浆的密度（ kg/m3）： 1550 (21)夏季最高月平均温度（℃）： 30 (22)不考虑萃取槽中的热量损失； (23)喷嘴风压：废气温度为 60℃时取 5000～ 6000Pa，废气温度为 55℃177。 时取13002800Pa。 (24)过滤机漏气量： min（按过滤机总面积计算）。 (25)原料硫酸温度： 22℃ (26)过滤常数： qe=； K 过滤 =； K 一洗 =； (27)洗液粘度：μ 一洗 = 103Pa s；μ 二洗 = 103Pa s；μ 三洗 = 103Pa s；(28)密度：成品磷酸 1260kg/m3；一洗液 1210kg/m3；二洗液 1060kg/m3；三洗液 1020kg/m3 按照上述已知条件，计算物料平衡如下 (以 100kg 磷矿来计算 ) [5] [6]： (1)硫酸用量 (kg) 100%的 H2SO4 100 102% 98/56= 98%的 H2SO4 (2)逸出气体量 (kg) CO2： 100 %= F ： 100 % %= 以 SiF4计算 104/76= H2O： 合计： ++= (3)磷石膏值 (kg) 100 % +100 %= 其中总含 P2O5： 100 %(% %)= 未分解 P2O5： (%)= 水溶性 P2O5： = (4)生成 循环 料浆量 (kg) (+1)= 液相量： = 含 P2O5： 32%= (5)成品磷酸量 (kg) 第 11 页 共 22 页 100 % % % (1003)%247。 32%= 含 P2O5: 32% = (6)机械损失 (kg) 3%= (7)过滤后滤饼含液量 (kg) %= 含 P2O5： 32%= (8)一次洗涤后滤饼含液量 (kg) %= (9)二次洗涤后滤饼含液量 (kg) %= (10)三次洗涤后滤饼含液量 (kg) %= (11)回入系统的滤液量 (kg) =178 含 P2O5: 178 32%= (12)洗涤用水量 (kg) +++(100+)= (13)淡磷酸量 (kg) +(100+)= 含 P2O5： ++= P2O5浓度： 100%=% (14)一次洗涤量 (kg) = 含 P2O5： = P2O5 的浓度： 100%=% (15)二次洗涤量 (kg) += 含 P2O5： %= (16)三次洗涤量 (kg) += 含 P2O5： %= (17)一次洗涤后滤饼液相含 P2O5(kg) += 液相 P2O5浓度： 100%=% (18)吸干滤液计算 (kg) 设吸干滤液与一次洗涤混和后的总量为 X，吸干滤液量为 Y 第 12 页 共 22 页 X–Y= % X=32% Y+ 解得： X= Y= (19)吸干滤液含 P2O5(kg) 32%= (20)吸干溶液与一次洗涤混合液含 P2O5(kg) %= (21)回磷酸量 (kg) 178–= 含 P2O5：。