2022年PO湿法磷酸工艺设计方案.docx

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1、设计任务书班级：化工 092 班姓名：杨艳学号： 050911231一、设计题目：41000 吨/年 P2O5 湿法磷酸厂工艺设计；二、设计条件：1、 原料磷矿的主要成分（ %）：P2O5 32.39 F 4.02 CaO 44.98 Fe2O3 1.46 Al2O3 1.63 A I2.27CO2.56SiO2 2.17MgO 0.42、 硫酸用量：为理论用量的 104%3、硫酸浓度：含 H2SO4 98%4、转化率： 98.1%5、洗涤效率： 98.6%6、料浆液固比： 2.87、成品稀磷酸浓度：含 P2O5 30%8、氟逸出率（ %）：二水法：1.42半水法： 45；9、机械缺失（ P2

2、O5）： 3 % ；10、水份蒸发量（以 100kg 磷矿为基准）： 18.65 kg； 如采纳真空冷却，就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 68.3一次洗涤后滤饼 45.52二次洗涤后滤饼 26.11三次洗涤后滤饼 10.4312、洗液浓度（ P205）%：一次洗液 19二次洗液 6.5三次洗液 1.913、返回淡磷酸的温度（）； 6314、萃取槽排出料浆的温度（）； 7715、萃取槽排出废气的温度（）； 5616、料浆循环比： 7217、磷灰石分解率（ %）98.718、萃取槽排出废气的相对湿度：.9619、料浆在萃取槽中的停留时间：4小时；

3、20、料浆的密度（ kg/m3）:147021、夏季最高月平均温度（） :3022、不考虑萃取槽中的热量缺失；23、喷嘴风压：废气温度为60时取 5000-6000Pa，废气温度为55 时取 1300-2800Pa；324、过滤机漏气量： 1.35m25、原料硫酸温度： 27；2/m min（按过滤机总面积运算）；26、过滤常数： qe=0.94m3/m2；K-3过滤=5.25；K一洗=3.42；27、洗液粘度： 一洗 =1.6 10-3Pas，二洗=1.2 10 Pas，-3三洗=1.1 10 Pas；28 、 密度： 成品 磷酸 1260kg/m3, 一洗 液 1210kg/m3 ， 二

4、洗液 1060kg/m3， 三洗液1020kg/m3目 录1 绪论 11.1 设计任务的依据及产品简况11.2 建厂地理位置简况11.3 厂址的挑选依据21.4 产品方案和技术指标42 总图运输52.1 概述52.2 总平面布置52.3 竖向布置63 工艺设计63.1 生产工艺综述63.2 生产方法和工艺流程的挑选与评述63.3 工艺过程的物料和热料衡算93.4 主要的设备选型运算143.5 附属设备的选型与运算174 自动掌握要求184.1 掌握水平和范畴184.2 外表选型184.3 复杂掌握系统185 给、排水要求185.1 简况185.2 设计范畴185.3 给水185.4 循环水19

5、5.5 排水 196 环境爱护要求196.1 废气治理196.2废水治理196.3废渣治理197 厂化验室要求20结论21致谢22参考文献23附图图 1 带掌握点的工艺流程图图2萃取槽1 绪论1.1 设计任务依据及产品简况本设计是依据淮海工学院化学工程系下达的毕业设计任务书，即年产41000 t P 2O5 湿法磷酸生产工艺设计，开展了湿法磷酸车间装置的设计；1纯洁的湿法磷酸是无色的，但由于一般都含有一些杂质，因而湿法磷酸一般呈灰色，视杂质含量的多少其灰色或深或浅；湿法磷酸主要用于生产重过磷酸钙和磷酸铵类肥料，仍可以用来生产各种工业磷酸盐及磷饲料；1.2 建厂地理位置简况本设计中厂区在海州区内

6、，地理位置优越，靠近连云港新浦市区，接近连云港港口，厂区内可设置铁路专用线与东陇海国铁接轨，有优越的运输条件；1.2.1 气象条件连云港的海州区属暖温带向亚热带过度的季风海洋性气候地带，年平均气温为 14，最冷月份为 1 月，最热月份为 7 月；年降雨量为 1000mm左右；无霜期为 220 天左右；四季分明，气候宜人；依据连云港新浦气象台的观测记录其详细的气象特点如下气温：年平均气温14.7最高气温40 8 月最低气温-18.12月气压：年最高气压1016.7 Pa最高月平均气压1026.9 Pa1月最低月平均气压1003.3 Pa7月相对湿度：最高月平均相对湿度82 7 月最底月平均相对湿

7、度64 3 4 月降雨量：年平均降雨量93.69 mm最大降雨量264.4 mm蒸发量： 一般为降雨量的 1.6 2.3 倍冻结深度：湖塘冻结深度为 20 cm土壤冻结深度为 30 cm风向：常年主导的风向为东南凤，风频为123 10 月以东南风为主11 月次年 3 月以北、东风为主风速：最大风速29.8m/s5月 常风速5 6m/s1.2.2 交通运输铁路： 有铁路专用线通往连云港，可依据当地实际情形配置装卸线，并在厂区旁边设有一个分支，便于把空的装料箱运走，把生产成品运出；大路： 厂区邻近大路路面宽阔，可容纳两辆装运卡车并排而行，路面结构为水泥路，交通便利；水路： 厂区不仅接近蔷薇河、盐河

8、，且滨临黄海，水路的运输才能很好，在各个季节，行道宽度、水深变化情形不大；通过水路运输，在码头卸货，再通过大路运输到达厂区；1.2.3 水源、能源水源充分，厂区滨临黄海，接近蔷薇河、盐河，在厂区邻近有供电站，能源供应方便；水：水质：浊度 20mg/L水压：0.3 MPa水量：常态 81.2 t/h；最大 139 t/h；消防 54 t/h用电设备台数： 149 台蒸汽：压力： 0.2 MPa 表压 0.7表压气量： 8 t/h1.3 厂址的挑选依据厂址的挑选是工业基本建设的一个重要环节；厂址挑选工作的好坏对工厂的建设进度、投资数量、经济效益以及环境爱护等方面会带来重大的影响；1.3.1 地理位

9、置、地势地貌国家四大磷矿之一的锦屏磷矿位于海州区，其地势以平原为主，境内地势低平，平原高山齐观，河湖丘陵、滩涂俱备，平均海拔为5m；锦屏山马耳峰海拔为 427.7m，为全区最高；平原占总面积80；地区南侧有锦屏山、白虎山，东部有较闻名的孔望山、石棚山等；境内河流纵交叉，水陆交通便利，连云港白塔埠机场距海州25km，有飞往上海、广州、厦门、北京、沈阳等地的航班；南面是与灌云县交界的泊阳河，向东直通黄海；城西有全市最大的蔷薇河；1.3.2 水文、地质条件潜表地下水初见水位一般，相宜建造厂房，地质坚硬，对混凝土基础无腐蚀性；无洪水，泥石流，滑坡等危害，地震基本烈度符合化学工厂选址的原就；1.3.3

10、原材料的供应与产品贮存、运输条件原材料：(1) 磷矿中国磷矿资源比较丰富；全国26 个省 区 有磷矿产出；探明储量的矿区有412 处， 总保有储量矿石 152 亿吨，居世界第 2 位；从分布看，以湖北、云南为多，分别占22%和21%；贵州、湖南次之；以上4 省合计占全国储量的 71%；我国重要磷矿床有云南昆阳磷矿、贵州开阳磷矿、湖北王集磷矿、湖南浏阳磷矿、四川金河磷矿、江苏锦屏磷矿等；磷矿矿床类型以沉积磷块岩型为主，储量约占80%；多为磷灰石矿床、沉积变质型磷矿床次之；鸟粪型磷矿探明储量极少；我国磷矿的成矿时代主要为震旦纪和早寒武世，前震旦纪、古生代也有磷矿产出； “海州式”磷矿；分布于海州至

11、大浦一带，主要工业矿体集中在锦屏、陶湾、新浦 、 大 浦 、 顾 庄 等 地 ， 王 寨 、 小 李 庄 、 穆 跳 、 新 浦 南 部 也 有 矿 点 ；海州式磷矿矿体形状呈层状、似层状、透镜状，产于大理岩、云母片岩中，与围岩呈过渡关系，规模大者断续长2000m 多，一般长 200 800m；矿体延深 550 m 多，平均厚度23m；矿石品位较高，含 P2O5 一般在 13.22 24.18%，最高达 29.82%；(2) 硫酸本设计采纳浓度为 98%H2SO4 ，由火车送来，卸车后贮存在硫酸大罐中，经泵送至本装置硫酸计量槽内；(3) 成品包装袋采纳规格为 50kg 的编织袋，外购；(4)

12、原料需要量名称及规格单位每小时量磷精矿 P2O5 ：32.39%t19.99硫酸98% H2SO4 t16.70包装袋 50kg/ 个装置的运输量：t2运入：磷矿134912.8t/y硫酸119407.5t/y包装袋13500t/y运出：磷酸（ P2O5 计）41000t/y磷石膏12147.7t/y1.3.4 原材料的供应与产品贮存、运输条件厂区布置如图（附后） 21.3.5 “ 三废” 治理(1) 废气磷矿中含有 F 约 4.58%，在磷矿萃取反应时，氟的分布因磷矿种类及所用的工艺不同而有所不同，以二水法为例，呈气态逸出的氟约占磷矿含氟量的212%，留在磷酸中的约为 2075%，石膏中约占

13、磷酸含氟量的15 25%，排出的氟的形状，主要以四氟化硅SiF 4 存在，排出的气量同反应热的排出方式有关；萃取反应排出的含氟尾气，在吸取器内用水将四氟化硅SiF 4 吸取生成氟硅酸溶液，然后送污水处理站处理，经洗涤后的尾气由排气筒放空；(2) 废水磷酸生产中当滤盘翻转倾倒石膏后，残存在滤盘滤布上的磷石膏需用水冲洗，以使 滤布再生；冲洗后产生含有少量磷石膏的含P2O5,F 的污水，将污水封闭循环使用，即将冲洗滤盘后的污水通过稀浆槽经旋流器将少量颗粒较大的磷石膏先行分别进入稠浆槽， 含有细小磷石膏颗粒的浆液 沉降速度很慢 ，由漩流器顶部流出流入混合槽，在此加入已配制好的絮凝液，使污水中的石膏细颗

14、粒形成絮团状沉降，然后进入沉降槽进行其次次分别；由底部流出的稠浆也流入稠浆槽；清液 含颗粒 200mg/Kg的液体 溢流至清液槽；该清液连续用来冲洗滤盘的滤布，循环使用；而一、二分别后所得的含P2O5 、F 及含石膏固相达 25 35%的稠浆，用泵送至过滤机的二洗区，由于此时滤盘上已有肯定厚度的滤饼，故稠浆中的石膏会掩盖在滤饼的表面，而含P2O5、F 的污水进入磷酸液相系统；这一技术不但不外排含 P2O5、F 的污水，节约了新奇水用量而且仍使污水中的P2O5 进入磷酸成品中，提高了磷酸生产P2O5 总收率；当磷酸装置刚开车或生产不正常需要排出含P2O5,F 的污水时，可进入废水收集池，待生产正

15、常后，适当削减进入文丘里吸取塔的水量，而将废水收集池中的污水渐渐补充 入清液池，就可做到污水不外排；(3) 废渣萃取磷酸过滤机排出的磷石膏是推存仍是综合利用，往往是大，中型磷酸工程建设的重大讨论内容之一；由于磷石膏排放量大，常年堆存不但占用大量土地，耗用巨额资金，而且处理不好会于推存过程造成水溶性 P2O5,F 对环境的污染；排放磷石膏最简洁的方法是把石膏用水调成稀浆 一般石膏 10%，再把石膏浆经泵送到水流量大的河流或海洋里；为加大经济收入，磷石膏堆放在厂区内，由卡车送出外卖，磷石膏可以制成熟石膏、石膏板、水泥缓凝剂及石膏砖等建筑材料；1.4 产品方案和技术指标等1.4.1 产品的方案及建设

16、规模(1) 产品名称：磷酸副产品：磷石膏2 设计规模：磷酸 , 41000tP2O5 计3 产品规格：磷酸， P2O5 约 30%1.4.2 设计指导思想(1) 技术方案的挑选在已学学问的基础上，力求先进，运行牢靠，护理，修理便利，以期取得较好的经济效益；(2) 磷酸的主要设备立足于国内自己开发，制造，运行牢靠；(3) 贯彻工厂布置一体化，部分装置露天化，建 构 筑物轻型化，公用工程社会化， 引进技术国产化等“五化”原就，以求达到节约投资和用地之目的；1.4.3 生产方法和主要技术方案本设计萃取磷酸采纳二水物流程；萃取磷酸的生产，由于反应生成硫酸钙结晶中的水合物形成不同而有多种流程，其中二水物

17、流程比较成熟，而且对磷矿的品位和类型的适应性较广，因而在国内外获得广泛的采纳；本设计的萃取磷酸的生产采纳传统的二水物流程；1.4.4 操作制度本装置磷酸每天三班连续操作，每年运行300 天，每天运行22.5h即每年运行6750h；大修一次： 30 天中修三次： 15 天，每次 5 天小修十次： 20 天，每次 2 天1.4.5 存在问题及建设在磷石膏的长期积累处，自然铀系列放射性元素和其他杂质严峻影响了环境也阻挡了石膏本身的使用；2 总图运输2.1 概述锦屏镇属近郊区，位于风景秀丽的锦屏山南麓；历史悠久，古迹众多，资源丰富， 交通便利，东临运输繁忙的东盐河，西傍景色如画的蔷薇河地理位置非常优越

18、，距市政2府所在地 5km，距连云港市民航机场 8km，距中国八大港口之一连云港港口 20km，连徐、同三高速大路交汇于此，东陇海铁路延长至镇区；全镇面积 56.6km ，辖 10 个行政村， 总人口 3.5 万人；工厂位于西矿区东南 200m左右，西 2km 为矿区总部，及选矿厂，家属区等，西临磷肥厂，东临木材厂，北有饲料厂，南有通往连云港之铁路专用线，北南紧临厂区均为西矿井之职工宿舍区，并有矿区通往连云港大路在此通过；厂区地势平整，最高为5.2m，最低为 4.8m 左右，铁路轨顶标高 6.39 6.44m 之间， 故厂区低洼，常常积水，为保证雨天不积水，厂区标高需抬高到5.6 6.0m；2

19、.2 总平面布置从工厂的组成、运输、气象及地质等情形，共排三个方案，均以磷酸为主体，其他帮助装置环绕磷酸装置布置，经过比较差异不大，仅是物料输送皮带机的长短和管线长短而已，最终经过比较确定此方案为初步设计总平面布置，该方案的特点是物料输送距离最短，主厂房布置在地质条件较好之地段，污水处理站和污水排放泵房布置在磷酸厂房东侧，有利于污水排放；外来硫酸的装卸站台及罐区紧临铁路，且于磷酸装置硫酸中间罐区仅一路之隔，磷矿库在磷酸厂北侧，因磷精矿用汽车运输入厂，这样汽车运距 短，不用穿过厂区，仅磷石膏需用汽车运至尾矿堆场，而磷石膏堆放依据工艺要求只能布置在磷酸厂房南面，紧临铁路，假如磷石膏的有了新的开发和

20、利用可以直接用火车运走；2.3 竖向布置由于原厂区比较低洼，常常的积水，为了保证厂区自身的废水和雨水便利的排放， 厂区标高必需由原先的4.8 5.2m 抬高到 5.6 6.0m，厂区需填土近 3 万立方 M；3 工艺设计3.1 生产工艺综述本设计采纳锦屏精选矿及外购商品硫酸制成浓度约为30%P2O5 的稀磷酸；3.2 生产方法和工艺流程的挑选与评述磷酸的基本生产方法有热法和湿法；热法是以黄磷为原料，使之在过量的空气中燃烧再水合而制得；其特点是产品纯度高，可得到食品级、试剂级的磷酸；缺点是成本 高；而湿法磷酸是由酸性较强的无机酸分解磷矿而得；其优点是成本低；缺点是产品的浓度低，杂质含量高，提纯困

21、难；目前世界各国大多采纳湿法，并不断讨论湿法磷酸的提纯技术以达到以较低的生产成本制得纯度较高的磷酸；本设计采纳湿法磷酸；3.2.1 湿法磷酸工艺流程 3湿法磷酸生产中，用来分解磷矿的无机酸有硫酸、硝酸、磷酸、盐酸、氟硅酸等；用这些酸与磷矿反应都生成磷酸和氟化氢，而不同的酸根就与磷矿中的钙结合生成不同的钙盐；从磷酸溶液中分别这些不同的钙盐，因其性质不同，分别的方法各异，从而生成了各种不同的湿法磷酸生产工艺过程；所以，通常用生成硫酸钙结晶的水合物来命名工艺流程；(1) 二水物流程硫酸分解磷矿制湿法磷酸时，掌握硫酸钙以二水物 石膏 CaSO42H2O形式沉淀的工艺流程称为二水物流程，反应式如下：Ca

22、5FPO4 3 + 5H 2SO4 + 10H2O 3H3 PO4 + 5CaSO42H2 O + HF二水物流程的反应机理和工艺条件与半水物流程，无水物流程等截然不同，这就是湿法磷酸生产流程要以硫酸钙结晶水形式来分类的缘由；二水物湿法磷酸生产工艺流程图4 ：1- 硫酸计量槽； 2- 硫酸泵； 3- 鼓风机； 4- 料浆泵； 5- 酸解 萃取 槽； 6- 盘式过滤机；7- 氟吸取液循环泵；8- 文丘里吸取塔； 9- 排风机； 10- 排气筒； 11,12- 气液分别器；13- 冷凝器； 14- 石膏运输皮带； 15a,15b,15c,15d-滤洗液中间槽； 16,18- 水环式真空泵；17-

23、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位置，其优点是：二水物结晶在稀磷酸溶液中具有很好的稳固性，能形成足够大而且比较整齐的结晶有利于过滤和洗涤，相应的削减磷酸的缺失；生产中工艺条件掌握幅度相对地大一些，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 298333 天；对设备，材料腐蚀也相对小一些；对矿种的适应性强，生产用矿可以转变；正由于上述的缘由，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，二水物流程已进展成为

24、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固形式存在；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掌握形成粗大的聚合晶体，这类晶体过滤速度快，洗涤简洁，且稳固性好；然而，作为工业扮装置，半水物流程也有它的不足；第一是P2O5 转化率低，影响经济效益，在一般掌握条件下，转化率可降至92% 94%，其实，介稳固的半水物结晶在操作运转中，常会带来很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

25、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；同全部的再结晶流程一样，稀酸 一步法 流程也是由磷矿分解过程 半水部分 与结晶转化过程 二水部分 组成的；由于只支配了最终一次过滤，这就打算了前，后两个过程的磷酸浓度相同，或基本相同；一般选用3032% 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，流程中实行的措施是提高分解温度到80110；(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

26、分解过程及结晶转化 再结晶 过程；磷矿在分解过程中酸化，并第一析出二水物，在转化过程中又脱水转化为半水物；该流程的特点是：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；只能得到与二水物相像的磷酸浓度；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型 -CaSO41/2H2O；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；其次，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

27、一个稳固的固相，在稀磷酸溶液中形成的半水物的稳固性更差；因此，对滤渣的处理常常遇到麻烦，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，挑选二水物流程生成磷酸是最好的工艺流程；3.2.2 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肯定的配比计量混合后加入萃取槽；磷精矿的年耗量约 134912.8t/y ，粒度 0.075 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

28、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剂，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；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取塔用水循环吸取，吸取液用氟吸取循环泵送至文丘里吸取塔进行循环吸 收，净化尾气经排气机和排气筒排空；为削减污水排放，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，通过气液分别

29、器分别后，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；滤饼的洗涤采纳逆流三次洗涤流程；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；各洗液进入气液分别器的相应格内，被分别出的液体经三洗泵，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

30、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取塔；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；3.3 工艺过程的物料和热量衡算3.3.1 物料平稳运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 ： 32.39 ； F： 4.02 ； CaO： 44.98 ； Fe2O3：1.46 ； Al 2O3： 1.63 ； A I ： 2.27 ； CO： 2.56 ； SiO2：2.17 ；MgO： 0.4(2) 硫酸用量：为理论

31、用量的 104%(3) 硫酸浓度：含 H2SO498%4 转化率： 98.1%5 洗涤效率： 98.6%(6) 料浆液固比： 2.8(7) 成品稀磷酸浓度：含 P2O530%8 氟逸出率（ %）：二水法： 1.42 ；半水法： 45；9 机械缺失（ P2O5）： 3 %(10) 水份蒸发量（以 100kg 磷矿为基准）： 18.65kg ；如采纳真空冷却，就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： 68.30 ；一次洗涤后滤饼： 45.52 ； 二次洗涤后滤饼： 26.11 ；三次洗涤后滤饼： 10.4312 洗液浓度（ P205）%：一次洗液：

32、19；二次洗液： 6.5 ；三次洗液： 1.9(13) 返回淡磷酸的温度（）： 63(14) 萃取槽排出料浆的温度（）： 77(15) 萃取槽排出废气的温度（）： 56(16) 料浆循环比： 7217 磷灰石分解率：（ %）98.7(18) 萃取槽排出废气的相对湿度： 0.96(19) 料浆在萃取槽中的停留时间： 4h3(20) 料浆的密度（ kg/m ）： 1470(21) 夏季最高月平均温度（）： 30(22) 不考虑萃取槽中的热量缺失；23 喷嘴风压：废气温度为 60时取 5000 6000Pa，废气温度为 55时取 1300- 2800Pa；(24) 过滤机漏气量： 1.35m3/m2

33、min（按过滤机总面积运算）；(25) 原料硫酸温度： 27；3226 过滤常数： qe=0.94m /m ；K 过滤=5.25 ；K一洗=3.42 ；-3-3-27 洗液粘度： 一 洗=1.6 10 Pa s； 二 洗 =1.2 10 Pa s ； 三 洗=1.1 1033Pas；28 密度：成品磷酸 1260kg/m3；一洗液 1210kg/m3；二洗液 1060kg/m3 ；三洗液 1020kg/m依据上述已知条件，运算物料平稳如下 以 100kg 磷矿来运算 5 6：(1) 硫酸用量 kg100%的 H2SO41000.4498 104%98/56=81.86498%的 H2 SO48

34、1.864/0.98=83.53(2) 逸出气体量 kgCO2： 1002.56%=2.56F ： 100 4.02%1.42%=0.05708以 SiF 4 运算0.05708104/76=0.07811 H2O： 18.65合计： 2.56+0.07811+18.65=16.95(3) 磷石膏值 kg100 44.98%172.1/56+100 2.27%=140.50其中总含 P2O5： 100 32.39%1-98.1% 98.6%=1.06未分解 P2 O5：32.39 1-98.1%=0.62水溶性 P2 O5：1.06-0.62=0.44(4) 生成循环料浆量 kg140.50

35、2.8+1=533.9液相量： 533.9-140.5=393.4含 P2O5：393.4 30%=118.02(5) 成品磷酸量 kg100 32.39%98.1% 98.6%100-3% 30%=101.3含 P2O5:101.3 30% =30.39(6) 机械缺失 kg32.39 3%=0.97(7) 过滤后滤饼含液量 kg140.5 68.3%=95.96含 P2O5：95.96 30%=28.79(8) 一次洗涤后滤饼含液量 kg 140.5 45.52%=63.96(9) 二次洗涤后滤饼含液量 kg 140.5 26.11%=36.68(10) 三次洗涤后滤饼含液量 kg 140

36、.5 10.43%=14.65(11) 回入系统的滤液量 kg393.4-101.3-95.96=196.14含 P2O5: 196.14 30%=58.84(12) 洗涤用水量 kg101.3+140.5+14.65+16.95-100+83.53=89.87(13) 淡磷酸量 kg533.9+16.95-100+83.53=367.32含 P2O5：118.02+0.97+0.62-32.39=87.22 P2O5 浓度： 87.22/362.35 100%=24.07%(14) 一次洗涤量 kg362.35-196.14=166.21含 P2O5：87.22-58.84=28.38P2O

37、5 的浓度： 28.38/166.21 100%=17.07%(15) 二次洗涤量 kg166.21+63.96-95.96=134.21含 P2O5：134.21 6.5%=8.72(16) 三次洗涤量 kg84.90+36.68-14.65=106.93含 P2O5：106.93 1.9%=2.03(17) 一次洗涤后滤饼液相含P2O5kg 28.79+8.72-28.38=9.13液相 P2O5 浓度： 9.13/63.96 100%=14.27%(18) 吸干滤液运算 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 YXY=166.21 19%X=30%Y+28.38解得： X

38、=195.3Y=29.09(19) 吸干滤液含 P2O5kg29.09 30%=8.73(20) 吸干溶液与一次洗涤混合液含 P2 O5kg195.3 19%=37.11(21) 回磷酸量 kg196.14 29.09=167.05含 P2O5：167.05 30%=50.123.3.2 热量平稳运算 7在工艺概述中已经阐述的那样采纳鼓凤机吹入空气带走萃取槽中的热量；按每年生产 300 天，每天工作 22.5h 运算，为了完成 41000 吨/ 年 P2O5 湿法磷酸的生产；每小时的消耗量为：磷矿19.99 吨， 100%硫酸 16.36 吨， 98 %硫酸 16.70 吨，返回淡磷酸量 72

39、.43 吨，料浆量 106.73 吨，原料硫酸温度 27，淡磷酸含 24.07%P2O5，返回淡磷酸的温度 :63 ，空气温度30，萃取槽排出料浆的温度77，排出废气的温度56，废气相对湿度 0.96 ；(1) 收入热量：总的热量由以下物料带入的热量确定：磷矿粉（Q磷矿）；硫酸（ Q硫酸）；淡磷酸（ Q淡磷酸 ），以及反应热（ Q 反应）和萃取槽中硫酸稀释热（ Q 稀释 ）；另外，仍有空气（ Q 空气）即：Q进=Q磷矿+Q硫酸+Q淡磷酸+Q反应+Q稀释+Q空气下面分别求每一项带入的热量：Q6磷矿=199900.783 30 469.6 10 J0.783 磷精矿比热， kJ/kg K；30夏季

40、月平均温度，即车间热负荷最大期间的温度Q6硫酸=167001.803 27 813.0 10 J1.803 98%H2SO4 的比热， kJ/kg KQ 淡磷酸 =72430 3.246 63 14811.8 106J （ 3.246 24.07%P2O5 磷酸溶液的比热kJ/kg K）硫酸与磷精矿的反应热（磷精矿中的全部P2 O5 都按氟磷灰石计）： Ca5FPO4 3+5H2SO4+10H2 O=5CaS4O 2H2O+3H3PO4+HF+q2根 据 盖 斯 定 律 ： q2=5 2022.6+3 1278.2+269.6-6828.7+5 839.5+10 286.4=327kJ/mol

41、q2=327（kJ/mol ）上式中反应物和生成物的生成热（ kJ/mol ）：CaSO4.2H2O固体 ： 2022.6；H3PO4 （溶液）：1278.2；Ca5FPO4 3 固体 ： 6828.7 ；H2SO4 （溶液）：839.5；H2O（液体）：286.4；HF（气体）：269.6由此可得：Q6反应=199900.766 0.987 327 1000/504 9805.6 10 J0.3239 3 142 2 504=0.766磷精矿中氟磷灰石含量，单位分数； 0.987 氟磷灰石的分解率，单位分数；504氟磷灰石的分子量；142 P2O5 的分子量； 萃取槽中 H2SO4 稀释热按下式确定：Q稀释=G硫酸 q2/98= （ 16360q2）/98上式中： G硫酸 无水硫酸的量；q2 硫酸的比稀释热 kJ/mol，按下式确定：n 21 . 7983