山東輕工業學院2011屆本科生畢業設計（論文）PAGE41摘要本設計主要任務是2萬噸/年硫酸法磷酸生產工藝設計。磷酸為中強三元酸，具有酸的一切通性，在室溫下磷酸的化學性質是很活潑的，高溫下磷酸可與大部分金屬及其氧化物發生化學反應，磷酸的氧化能力很弱，即使在350-400℃本文首先介紹了磷酸的基本性質及用途，隨后確定了濕法制磷酸的生產方案。通過工藝衡算包括物料衡算和熱量衡算來對生產過程中所需要的設備進行工藝設計和選型，主要設備就是反應攪拌釜。還對濕法制磷酸的消耗定額和所產生的“三廢”進行了合理的綜合利用進行了描述。關鍵詞：磷酸濕法制磷酸工藝設計三廢ABSTRACTTheaimofthisdesignis20,000tonperyearmanufacturingthephosphoricacidusingwetmethodwithsulfuricacid.Thephosphoricacidforthestrongtribasicacid,hasacidallgeneralcharacteristics,undertheroomtemperaturethephosphoricacidchemicalpropertyisverylively,underthehightemperaturethephosphoricacidmayhasthechemicalreactionwiththemajorityofmetalsandtheoxidecompound.First,thisarticleintroducethecharacterofthephosphoricacidanditsapplication.Wedesignthemethodofmanufacturingisthephosphoricacid,itsnameisthemanufacturingthephosphoricacidwithwetmethod.wealsodetailmaterialandtheenergygraduatedarmcalculatedwhichisthebaseofdesignthedevices.Inthedesignalsoincludestheflowchart,theequipmentassemblydrawing,theworkshopgeneralarrangement,theequipmentgeneralarrangementplan.Involvesrawmaterialandthepowerconsumptionfixedquantitybudgetaryestimateinthearticle,andtoproducedtheenvironmentalprotectionwhichandthesecuritymeasureexistedhascarriedonthesimpleintroduction.Keywords:phosphoricacid;themanufacturingofphosphoricacidwithwetmethod;technologicaldesign;thethreepolluthion第一章總論1.1磷酸的性質1.1.1磷酸的物理性質純磷酸在常溫下為透明單斜結晶，在空氣中易潮解，密度1.88g/cm3,熔點42.3℃，高沸點酸，可與水以任意比互溶。市售磷酸試劑是粘稠的、不揮發的濃溶液，磷酸含量83-98%磷酸的稀釋熱隨著稀釋倍數的增大而增大。1molH3PO4在1mol水中的熔解熱為7.285J／mol，而在100mol水中則增大為22.0446J／mol。磷酸溶液的密度與粘度在一定溫度下，均隨磷酸中P2O5含量的增加而增加。在75攝氏度下，當從19.6%P2O5增加到70.5%P2O5時，磷酸水溶液的粘度相應從1.976*10-3帕每秒增加到59.24*10-2帕每秒。而密度從1.15克每立方厘米增加1.49克每立方厘米。磷酸水溶液在20~100℃Cp=1.0109-0.00514X式中X為磷酸中P2O5含量,P2O5%。1.1.2磷酸的化學性質磷酸是由五氧化二磷與水反映得到的化合物。一般情況下，磷酸系正磷酸的簡稱，其分子式為H3PO4。五氧化二磷結合的水的比例低于正磷酸時可形成焦磷酸、三聚磷酸、四聚磷酸、偏磷酸和多聚偏磷酸等。磷酸是三元酸，可以生成三種不同的取代鹽，即一代磷酸鹽，二代磷酸鹽和三代磷酸鹽。在水溶液中25℃H3PO4→H++H2PO4-K1＝0.93*10-2H2PO4-→H++HPO42-K2＝0.99*10-8HPO42-→H++PO43-K1＝1.8*10-12磷酸后磷酸鹽的溶液中，各種離子的存在及其濃度由溶液的pH值決定。當pH=2時，溶液中約有一半以一代磷酸鹽離子存在，當pH=4.5時（弱酸性），一代磷酸鹽離子才是穩定的；二代磷酸離子在pH=9.5時才是穩定的；而磷酸根則必須在強堿性溶液中才能穩定存在。磷酸為中強三元酸，具有酸的一切通性，在室溫下磷酸的化學性質是很活潑的。高溫下磷酸可與大部分金屬及其氧化物發生化學反應。當加熱至漿狀時，磷酸能侵蝕石英。磷酸的氧化能力很弱，即使在350至400攝氏度下與氫、碳等強還原劑作用也不發生明顯的化學反應。純磷酸在常溫下為透明單斜結晶，在空氣中易潮解，密度1.88g每立方厘米，熔點42.4℃，含五氧化二磷72.4％。此外，還存在半水物結晶區，熔點用于化學肥料的生產制造高濃度磷肥和復合肥料，如重過磷酸鈣、沉淀磷肥、磷酸銨類氮磷復合肥料以及氮磷鉀混配復合肥料等。1.2.2用于工業磷級酸鹽生產用磷酸制取的工業及磷酸鹽產品很多。熱法磷酸由于雜質含量少，絕大部分用于生產三聚磷酸鈉和其他工業用磷酸鹽。濕法磷酸經過凈化也可以用于工業級磷酸鹽生產。工業級磷酸銨是用作酵母培養劑及防火劑。工業級磷酸鈣是用氫氧化鈣中和熱法磷酸而制成。控制中和液的酸度可制的各種磷酸鈣鹽。磷酸一鈣用作發酵劑和蔗糖的脫色劑。磷酸二鈣用作動物的輔助飼料和牙膏的填料，優質的磷酸二鈣可用于醫藥。磷酸三鈣用作粉狀物料流動性的調節劑和陶瓷制品的增白劑。磷酸鉀鹽的工業應用比較少。只有焦磷酸鉀幾乎全部用于液體洗滌劑的生產。焦磷酸鉀可由磷酸氫二鉀在高溫下脫水而成。磷酸一鈉用于酸型去垢劑的緩沖劑，磷酸二鈉用作軟化劑，除去水中的金屬陽離子;也可以用于醫藥和織物染色以及陶瓷釉料。磷酸三鈉用作軟化劑或重質洗滌劑的配料。酸式焦磷酸鈉用于發酵劑和配制油井鉆孔泥漿。焦磷酸鈉是肥皂和合成洗滌劑的主要助劑，因為它有很強的螯合力。1.2.3用于飼料級磷酸鹽的生產在飼料添加劑中，飼料級磷酸鹽占有很大的比重，目前中國飼料工業發展很快，飼料級磷酸鹽年需求只在60萬噸以上。飼料級磷酸鹽主要有磷酸氫鈣、脫氟磷酸鈣、磷酸氫二鈉、磷酸氫二銨、尿素磷酸鹽等。1.2.4用于食品級磷酸鹽的生產磷酸鹽在食品或飲料加工中主要是作為品質改良劑和營養劑。食品級磷酸鹽的品種比較多，美國目前使用的有31種，日本有26種，中國正式批準的有磷酸、磷酸氫鈣、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸二氫鈣、焦磷酸二氫鈉等。過去食品級磷酸鹽都是以熱法磷酸為原料。近年來，隨著濕法磷酸凈化技術的進步，濕法磷酸也用于品級磷酸鹽的生產。1.2.5其他的應用電鍍，拋光工業，水處理行業，洗滌劑行業等等。1.3磷酸的發展現狀及前景磷酸鹽是無機鹽中的重要系列產品，在工業、農業、國防和人民生活中已被廣泛應用。除在農業中大量用作肥料和農藥、飼料外，在鋼鐵、機械、選礦、磚井、電鍍、顏料、制革、紡織印染、食品、醫藥、玻璃、陶瓷、耐火材料、日用化工、造紙、洗滌劑、水處理、阻燃劑、滅火劑等方面也得到了廣泛應用。近年來，高純磷酸鹽、特種磷酸鹽、功能磷酸鹽等，在國防工業等方面又得到進一步推廣應用，出現了許多新型磷酸鹽產品。如磷酸鹽電子電氣材料、磷酸鹽光學材料、磷酸鹽電池材料、磷酸鹽傳感元件材料、人工生物材料、催化劑、離子交換劑等。近年來，大量磷酸及其鹽類用于風味軟性飲料，如可樂、香檳、果凍等。磷酸與枸櫞酸、酒石酸等有機酸不同，它是人類的基本營養物質。第二章濕法磷酸生產方案的確定2.1磷酸的生產方法2.1.1濕法磷酸用酸（硫酸、硝酸、鹽酸等）分解磷礦制得的磷酸統稱濕法磷酸。濕法磷酸生產中，硫酸分解磷礦是在大量磷酸溶液介質中進行的：Ca5F(PO4)3+5H2SO4+nH3PO4+aq=(n+3)H3PO4+5GaSO4.mH2O根據磷酸溶液中的磷酸濃度、溫度及游離硫酸濃度的不同，反應生成的硫酸鈣可能是無水硫酸鈣、半水硫酸鈣、或者二水硫酸鈣。即對應的方法是無水物法、半水物法、二水物法。在生產流程里，分解過程實際分為兩個階段進行，首先是氟磷酸鈣溶解在磷酸溶液中反應生產磷酸一鈣，接著硫酸與磷酸一鈣反應，從溶液中析出硫酸鈣。磷礦中所含的雜質能與酸作用，發生各種副反應，如碳酸鈣悲酸分解生成硫酸鹽和磷酸鹽，并放出二氧化碳。濕法磷酸生產中氟磷灰石和硫酸、磷酸反應以及過量硫酸反應的稀釋都能放出熱量。用二水物法生產磷酸時，靠對流、輻射、熱傳導和水分蒸發等方式的自然熱損失不能消除過剩熱量，因此應采用空氣冷卻或真空冷卻等方法以除去過剩熱量。半水法生產中放出的熱量較少，若采用90%～95%的硫酸，則多余的熱量正好補償自然熱損失.2.1.2熱法磷酸熱法磷酸工藝[8]即以電熱法生產的黃磷為原料，經過燃燒水合而制成含量85%的磷酸。制造熱法磷酸的方法很多，目前普遍采用液態磷燃燒法制熱法磷酸，現將各種方法簡述如下：完全燃燒法將電升華磷時所得的含磷爐氣去、直接燃燒，此時不僅磷氧化為五氧化二磷一氧化碳也被氧化：P4+10CO+10O2=P4O10+10CO2反應要放出大量熱，但由于磷酸酐有強烈腐蝕作用，此反應熱實際上不能利用，燃燒后的氣體必須冷卻，以保證磷酸酐能完全吸收。由于氣體溫度較高，所以磷酸酐與水作用時首先生成偏磷酸，冷卻后在轉化成正磷酸：P4O10+2H2O→4HPO3HPO3+H2O→H3PO4因此法效果較差，在工業上未被采用2、液態磷燃燒法（又稱二步法）此法有多種工藝流程，在工業上采用較為普遍的有兩種：第一種是將黃磷燃燒，得到五氧化二磷用水冷卻和吸收值得磷酸，此法稱為為水冷流程；第二種流程是將燃燒產物五氧化二磷用預先冷卻的磷酸進行冷卻和吸收而值得磷酸，此法成為酸冷流程。3、優先氧化法在454～523℃4、水蒸氣氧化黃磷法用鉑、鎘、銅作催化劑，用焦磷酸鎬或偏磷酸鋁作載體，使在600～800℃溫度下用水蒸汽氧化黃磷可以制得磷酸并副產氫氣：P4+16H2O=4H3PO4+10H2此法尚未用于工業生產。5、窯法磷酸最近美國西方研究公司為了進一步減少電耗，研究在以油為燃料的旋轉窯中，用磷礦石、焦炭、和硅石的混合物生產熱磷酸，在旋轉窯中有兩個性質完全不同的區域：在底層的還原區中球狀的反應物料用碳將磷還原并升華出磷蒸汽；在固體層上的磚窯空間為氧化區，在這里升華出的磷蒸汽被氧化燃燒生成五氧化二磷，再將含P2O5的熱爐氣送入吸收裝置冷卻，吸收制成熱法磷酸。碳還原磷酸鈣所需的反應熱和反應溫度1600℃二步法中，液態磷用壓縮空氣從噴嘴口噴入燃燒水化塔進行燃燒，冷酸沿塔內壁表面淋灑，在塔壁上形成一層酸膜使燃燒氣體冷卻，同時P2O5與水化合生成磷酸。塔中流出的磷酸濃度微微86%～88%H3PO4，酸的溫度約為85℃，出酸量為總量的75%。氣體在85～100℃條件下進入電除霧器。電除霧器流出的磷酸濃度75%～77%H3PO從水化塔和電除霧器來的熱磷酸先進入浸沒式冷卻器。后再在淋灑冷卻器冷卻到30～35℃.一部分磷酸送至燃燒水化塔作為噴灑酸;另一部分作為成品送酸儲庫。熱法磷酸不僅比濕法磷酸濃度高，而且產品較純，但電耗高。因而價格昂貴，在水力發電充分發達的電價低廉的地區，熱法是有發展前途的。綜上分析可知選用是法制磷酸比較符合目前的發展狀況，尤其是二水法制磷酸。2.2生產方案的確定綜上分析可知選用是法制磷酸比較符合目前的發展狀況，尤其是二水法制磷酸。2.2.1濕法磷酸生產的理論基礎用酸（硫酸、硝酸、鹽酸等）分解磷礦制得的磷酸統稱濕法磷酸。濕法磷酸生產中，硫酸分解磷礦是在大量磷酸溶液介質中進行的：Ca5F(PO4)3+5H2SO4+nH3PO4+aq=(n+3)H3PO4+5GaSO4.mH2O根據磷酸溶液中的磷酸濃度、溫度及游離硫酸濃度的不同，反應生成的硫酸鈣可能是無水硫酸鈣、半水硫酸鈣、或者二水硫酸鈣。即對應的方法是無水物法、半水物法、二水物法。在生產流程里，分解過程實際分為兩個階段進行，首先是氟磷酸鈣溶解在磷酸溶液中反應生產磷酸一鈣，接著硫酸與磷酸一鈣反應，從溶液中析出硫酸鈣。磷礦中所含的雜質能與酸作用，發生各種副反應，如碳酸鈣悲酸分解生成硫酸鹽和磷酸鹽，并放出二氧化碳。濕法磷酸生產中氟磷灰石和硫酸、磷酸反應以及過量硫酸反應的稀釋都能放出熱量。用二水物法生產磷酸時，靠對流、輻射、熱傳導和水分蒸發等方式的自然熱損失不能消除過剩熱量，因此應采用空氣冷卻或真空冷卻等方法以除去過剩熱量。半水法生產中放出的熱量較少，若采用90%～95%的硫酸，則多余的熱量正好補償自然熱損失.2.2.2濕法磷酸生產工藝條件的選擇及操作控制制造濕法磷酸是由硫酸分解磷礦制成硫酸鈣和磷酸[10]，以及將硫酸鈣晶體離和洗凈兩個主要部分組成。濕法磷酸的生產工藝指標主要是保證達到最大的P2O5回收率和最地的硫酸消耗量。這就在要求分解磷礦部分硫酸耗量要低，磷礦分解率要高，并盡量減少由于磷礦顆粒被包裹和HPO42-同晶取代了SO42-所造成的P2O5損失。在分離部分則要求硫酸鈣晶體粗大、均勻穩定過濾強度高和洗滌率高，盡量減少水溶性P2O5損失。根據我國研究工作和生產經驗，濕法磷酸制造過程中應選擇和控制號下述生產操作條件，以滿足工藝指標的要求。液相SO3濃度液相SO3濃度是操作控制中的一個重要因素，它表示液相中游離硫酸的含量。實驗證明他對磷礦分解、硫酸鈣晶核形成、晶體成長速度、晶體外形以及在HPO42-晶格上取代SO42均有很大影響。一般認為，按二水物法制濕法磷酸時，SO3控制在0.025～0.035g/ml；按半水物法操作時控制在0.015～0.025g/ml.礦種不同，操作控制的SO3范圍也有一些差異，應根據實驗情況做適當的調整。操作的要點是控制液相中SO3濃度，使其波動盡可能的小。反應溫度反應溫度的選擇和控制是非常重要的，提高反應溫度能加速反應、提高分解率、降低液相粘度；同時又由于溶液中硫酸鈣溶解度隨溫度升高而增加，并相應的降低過飽和度，這些有利于形成粗大晶體和提高過濾強度。但溫度過高將導致生成不穩定地半水物，甚至生成一些無水物，使過濾困難。而且隨著溫度的升高，雜質溶解度也相應增大，勢必影響產品質量。一般二水物流程控制的溫度為65～80℃;半水物流程一般為95～105反應料漿中P2O5濃度硫酸鈣晶體是在磷酸介質中形成晶核和長成晶體。因此反應料漿中P2O5濃度穩定，可以保證硫酸鈣溶解度變化不大和相應的過飽和度穩定，這在濕法磷酸生產控制中也很重要。反應料漿中P2O5濃度由硫酸鈣－五氧化二磷－水體系平衡圖確定。一般在二水法流程中，當操作溫度控制在70～80℃范圍內，料漿中P2O5濃度為25％～30％；含雜質較多的磷礦料漿中P2O5（4）反應料漿中固體物的濃度反應料漿中固體物的濃度既是料漿的液固比。料漿中固體含量過高，會使料漿粘度增高，對磷礦分解和晶體長大都不利；同時，過高的固相含量，會增大晶體和攪拌槳葉的碰撞幾率，從而增大二次成核量并導致結晶細小。提高液相含量會改善操作條件；但液固比過大會降低設備生產能力。一般二水物流程液固比控制在2.5：1～3：1；半水物流程控制在3.5：1～4：1，如果所用礦種鎂鐵鋁等雜質含量高時，液固比應適當提高一些。（5）回漿返回大量料漿可以提供大量晶種，并可以防止局部游離硫酸濃度過高可以降低過飽和度和減少新生晶核量，這樣。就有可能獲得粗大均勻的硫酸鈣晶體。在實際生產操作中，回漿量一般為形成料將加入物料量的100～150倍。（6）反應時間反應時間是指物料在反映槽內的停留時間，由于硫酸分解磷礦的反應速度快，反應時間長短主要取決與硫酸鈣晶體的成長時間，一般反應時間控制在4～6小時左右。料漿的攪拌攪拌可以改善反應條件和結晶成長條件，有利于顆粒表面更新和消除局部游離硫酸濃度過高，對防止包裹現象和消除泡沫起一定作用。但攪拌強度也不宜過高，以免碰碎大量晶體導致二次成核過多。第三章濕法磷酸生產流程及主要設備3.1生產流程及主要設備濕法磷酸包括酸解和過濾兩個主要工序。從原料工段送來的礦漿經計量后送入酸解曹，硫酸經計量槽用硫酸泵送入酸解曹，通過自控調節確保礦漿和硫酸按比例加入。酸解得道德磷酸和磷石膏的混合料漿用料漿泵送值班室過濾機進行過濾分離。為了降低酸解槽中料漿溫度，用鼓風機鼓入空氣進行冷卻。酸解曹排出的含氟氣體通過文丘里吸收塔用水循環吸收。吸收液用循環泵送至文丘里吸收塔進行循環吸收。凈化尾氣經排風機和排氣筒排空。過濾所用的石膏濾餅經洗滌后卸如螺旋輸送疾病竟交待輸送機送到磷石膏廠內堆場。濾餅采用三次逆流洗滌流程沖洗過濾機濾盤及地坪的污水送至污水封閉循環系統。各次濾洗液集于氣也分離器的相應格內，經氣液分離后，濾洗液也相應進入濾洗液中間槽的濾洗液格內。濾液磷酸經濾液泵，一部分送至磷酸中間槽儲存。生產磷銨時，用泵將磷酸送往磷銨工段的尾氣吸收塔;另一部分返回一洗液格內。一洗液有一洗液泵全部送至酸解曹。二洗液和三洗液分別經二洗液泵和三洗液泵返回過濾機逆流洗滌濾餅。吸干液經氣液分離器進濾洗液中間槽三洗格內。水環真空泵的壓出氣則送至過濾機作反吹石膏渣卸。第四章濕法磷酸的物料及熱量衡算4.1濕法磷酸的物料衡算（1）繪出物料衡算圖酸解過濾混合酸解過濾混合二洗一洗含氟廢氣硫酸返回稀硫酸磷礦機械損失成品酸二洗液水二水石膏（2）明確計算任務和目的任務：加入水量、硫酸量、成品酸量、返回稀磷酸及排出石膏量等。此外還要計算料漿量、排出廢氣量、各次洗液量等。（3）列出已知條件①規模兩萬噸每年磷酸生產年操作日300天每天22.5小時②磷礦化學組成組成P2O5CaOFe2O3Al2O3MgOFCO2AI%26.8440.232.704.031.502.655.7811.43③硫酸為98％H2SO4用量為理論量的105％④轉化率磷礦中主要組分進入磷酸中的百分率組分P2O5Fe2O3Al2O3MgO％964560100⑤洗滌率97.5％⑥成品磷酸質量分數22％P2O5⑦料漿液固比3：1⑧機械損失2.5％（磷酸溶液）⑨水分蒸發量20㎏／100㎏磷礦⑩氟分配相態氣相液相固相損失％3701710⑾濾餅含濕量（濕基）濾餅過濾后濾餅一洗濾餅二洗濾餅％453525⑿二洗液P2O5含量2％（4）選取計算基準100㎏磷礦(5)進行物料衡算①全系統平衡全系全系統磷礦100廢氣成品酸H2SO4機械損失二水石膏水A進料a磷礦J1=100㎏b硫酸J2=40.23*98*1.05/56*0.98=75.4㎏c浠水J3＝？B出料a成品磷酸C1＝26.84〔100％－（100％－96％）－（100％－97.5％）－2.5％〕/22％＝111.0㎏其中SO3％＝75.4*0.05*0.98/1.05*80/98*95％/111.0＝2.46％Fe2O3％＝2.70*45％*95％/111.0＝1.04％Al2O3％＝4.03*605*95%/111.0=2.07%MgO%=1.50*95%/111.0=1.28%F%=2.65*70%*95%/111.0=1.59%以上計算中95％是扣除洗滌和機械損失后的收率。磷酸組成為：組分P2O5SO3Fe2O3Al2O3MgOF％22.002.461.042.071.281.59b逸出廢氣C2（a）CO2100*5.78％＝5.8㎏標準狀況下的體積VCO2＝5.8*22.4/44＝3.0(b)F100*2.65％*3％＝0.079㎏折合SiF40.079*104/76=0.1㎏標準狀況下的體積VSiF4=0.1*22.4/104=0.02m(c)水汽100*0.20＝20.0㎏標準狀況下的體積V水汽＝20.0*22.4/18＝24.9C2＝5.8+0.1+20=25.9㎏標準狀況下廢氣的體積3.0＋0.02＋24.9＝27.9mc機械損失2.5％C3＝26.84*2.5％/22％＝3.1㎏，其中P2O50.67㎏d．磷石膏(a)石膏值=40.23×172/56+11.43=135.0kg(b)濕石膏量（含濕量25%C4=135.0/(1-0.25)=180.0kg其中液相45kg總出料量：∑C=C1+C2+C3+C4=111.0+25.9+3.1+180.0=320.0k∵∑C=∑J,即175.4+J3=320.0∴加水量J3=320.0-175.4=144.6k酸解系統②酸解系統磷礦廢氣H2SO4稀磷酸酸解料漿A.進料磷礦J1=100kg硫酸J2=75.4kg稀磷酸J3=?B.出料廢氣C1=25.9kg料漿已知磷礦石膏值為135.0kg，料漿液固比為3：1∴生成料漿量C2=135.0×(1+3)=540.0kg其中固相135.0kg，液相565.5kg出料總和∑C=C1+C2=25.9+540.0=565.9kg∵∑C=∑J,即175.4+J3=565.5∴返回系統稀磷酸J3=565.9-175.4=390.5kg③過濾系統平衡過濾過濾料漿濾餅機械損失配酸用濾液A．進料酸解料漿J=540.0kgB．出料a．成品磷酸C1=111.0kgb．過濾濾餅（含水分45%）C2=135.0/(1-0.45)=245.5kg其中固相135.0kg，液相110.5c．機械損失C3=3.1kg（磷酸）d．用于配酸用的溶液C4=？出料總和：∑C=C1+C2+C3+C4=111.0+245.5+3.1+C4=359.6+C4∵∑C=∑J,即540.0=359.6+C4∴C4=540.0-359.6=180.4kg④二次洗滌平衡A．進料a．洗水J1=144.6kgb．一洗石膏（含水分35%）J2=135.0/(1-0.35)=207.7kg其中固相135.0kg，液相72.7kgB．出料a．二洗石膏C1=180.0kgb．二洗液C2=?出料總和∑C=C1+C2=180.0+C2∵∑C=∑J,即352.3=180.0+C2∴二洗液C2=352.3-180.0=172.3kg⑤一次洗滌平衡A．進料a．過濾濾餅J1=245.5kgb．二洗液J2=172.3kg進料總和∑J=J1+J2=245.5+172.3=417.8kgB．出料a．一洗濾餅C1=207.0kgb．一洗液C2=？出料總和∑C=C1+C2=207.7+C2∵∑C=∑J,即417.8=207.7+C2∴一洗液C2=417.8-207.7=210.1kg⑥P2O5平衡A．磷礦中P2O5量=26.84kgB．石膏中P2O5不容量=26.84×（1-96%）=1.07kgC．酸解料漿中的P2O5水容量=405×22%=89.10kgD．返回稀磷酸中的P2O5水容量=89.10+1.07-26.84=63.33kg返酸質量分數=63.33/390.5×100%=16.2%E．成品酸中P2O5水容量=111.0×22%=24.42kgF．配酸用濾液濃度與成品酸相同，所含的P2O5水容量=180.4×22%=39.69G．過濾濾餅液濃度與成品酸濃度相同，所含的P2O5水容量=110.5×22%=24.31kgH．一洗液中含P2O5水容量=返酸中P2O5水容量－配酸濾液中P2O5水容量=63.33-39.69=23.64kgI．一洗液質量分數=23.64/210.1×100%=11.3%J．二洗液中P2O5水容量=172.3×2%=3.45kgK．一洗濾餅中P2O5水容量=24.31+3.45-23.64=4.12kg二洗濾液中P2O5水容量=4.12-3.45=0.67kg列出總物料平衡表并畫出物料平衡圖生產中，以小時物料量為基準比較實用。因此，總物料平衡表與物料平衡圖最終均換算成以小時為單位。先算出裝置每小時成品磷酸成品磷酸產量：（20000×103）/(300×22.5)=2963由于以100kg磷礦為基準可得成品磷酸111.0kg，所以換算為上列無聊時的系數為：2963/111.0=26.7將物料平衡中的各項均乘以系數26.7，即得以小時物料量為基準的物料平衡。以100kg磷酸為基準的物料平衡圖見圖1。以小時物料量為基準的物料平衡列于表1并繪于2上。生產1t實物磷銨消耗的磷礦（26.84%P2O5）：廢氣25.9萃取過萃取過濾二洗一洗混合SiF40.1H2O20.0硫酸（98%）75.4返回稀磷酸（16.2P2O5）磷礦100390.5（總P2O526.84）料漿540.0（水溶性P2O563.38）固相135.0成品酸(22%P2O5)液相405.0不溶性P2O51.07水溶性P2O589.10111.0配酸（22%P2O5）（水溶性P2O54.42）180.4機械損失3.1（水溶性P2O539.69）濾餅245.5固相135.0水溶性P2O50.68液相110.5不溶性P2O51.07水溶性P2O524.31二洗液（2%P2O5）一洗液（11.3%P2O5）172.3210.1濾餅207.7（水溶性P2O523.64）固相135.0水溶性P2O53.45液相72.7不溶性P2O51.07水溶性P2O54.12洗水144.6石膏18.0固相135.0液相45.0不溶性P2O51.07水溶性P2O50.67圖4-1濕法磷酸物料平衡圖（一）（以100kg磷礦為基準）上述主要原料的消耗定額列于表4-2廢氣691.5萃取過濾一洗萃取過濾一洗混合SiF42.7H2O534硫酸2013.2返回稀磷酸（16.2P2O5）磷礦267010426.35（總P2O5716.6）料漿14418（水溶性P2O51692.246）固3604.5成品酸(22%P2O5)液相10813.5不溶性P2O528.569水溶性P2O52378.972963.7配酸（22%P2O5）（水溶性P2O5118.014）4816.68機械損失82.77濾餅6554.85（水溶性P2O51059.723）固相3604.5水溶性P2O518.156液相2950.35不溶性P2O528.569水溶性P2O5649.077二洗液（2%P2O5）一洗液（11.3%P2O5）4600.415609.67濾餅5545.59（水溶性P2O5631.188）固相/液相3604.5水溶性P2O592.115不溶性P2O528.569水溶性P2O5110.004二洗洗水二洗石膏480.6固相3604.5液相1201.5不溶性P2O528.569水溶性P2O517.889圖4-2濕法磷酸物料平衡圖（二）（以小時物料量計）表4-1濕法磷酸總物料平衡表進料序號名稱及規格流量/(kg/h)%1磷礦粉（26.84%）2670.031.252硫酸（98%）2013.1823.563洗水3860.8245.19合計8544.0100.0出料序號名稱及規格流量/(kg/h)%1成品磷酸（22%P2O5）2963.7.034.692廢氣691.538.093機械損失82.770.974二水石膏480656.25合計8544.0100.0表4-2主要原料消耗定額序號名稱及規格每噸P2O5磷酸消耗/t每噸磷銨產品消耗/t1磷礦（26.84%P2O5）4.0951.9042硫酸（98%H2SO4）3.0881.4363水5.9212.7534.2濕法磷酸的熱量衡算熱量衡算是在物料衡算基礎上進行的[5]。熱量衡算的參考溫度選為0攝氏度。化學反應熱和稀釋熱均按標準反應熱計算。忽略標準反應熱（25℃，0.1013MPa）與參考溫度下的反應熱（0℃，0.1013MPa）之間的差別。（1）反應熱的計算以1kg磷礦為基準，計算礦中各組分的量。P2O5：（26.84/100×1000）/142=1.89molCaO：402.3/56=7.18molFe2O3：27/160=0.17molAl2O3：40.3/102=0.40molMgO：15.0/40.32=0.37molCO2：57.8/44=1.31molF：26.5/19=1.39molAi：（以SiO2計）144.3/60=1.91mol將以上結果列表如下：組分P2O5CaOFe2O3Al2O3CO2FMgOAi%26.8440.232.704.035.782.651.5011.43mol/kg礦1.801.311.390.371.91將化學分析結果按礦中可能存在的化合物形式組成各種化合物，并計算各物質的量。①Ca5F(PO4)3。磷礦中1.5molP2O5相當于1molCa5F(PO4)Ca5F(PO4)3②CaF2。磷礦中1.39mol，其中1.26mol來自Ca5F(PO4)3CaF2=（1.39-1.26）/2=0.065mol③MgCO3。因1molMgO相當于1molMgCO3,1kg礦中含MgO0.37mol，故MgCO3=0.37mol④CaCO3。礦中CaO為7.18mol，扣除Ca5F(PO4)3中CaO5×1.26mol以及CaF2中CaO0.065mol后，剩下應為CaCO3CaCO3=7.18-（5×1.26+0.065）=0.82mol將計算結果列表如下組分Ca5F(PO4)3CaCO3MgCO3Fe2O3Al2O3CaF2SiOmol/kg礦1.260.820.370.170.400.0651.91下面計算的標準反應熱是從反應物和生成物的標準生成熱得到的。各種物質的標準生成熱均寫在反應式中該物質的下方。①Ca5F(PO4)3（s）+5H2SO4（98%）+10H2-6872-5×815-10×2865CaSO4·2H2O（s）+3H3PO4（30%）+HF（aq）-5×2023-3×1292-316△H○1=-(5×2023+3×1292+316)-(-6872-5×815-10×286)=-500kg/molCa5F(PO4)②CaF2(s)+H2SO4（98%）+2H2O（1）→-1215-815-2×2865CaSO4·2H2O（s）+2HF(aq)-2023-2×316△H○2=-(-2023+-2×316) -(-1215-815-2×286)=-53kJ/molCaF2③HF(aq)+1/6SiO2(s)→-316-1/6×8411/6H2SiF6（aq）+2/6H2O(l)-1/6×2331-2/6×286△H○3=-(1/6×2331+2/6×286)-(-316+1/6×841)=-27.7kJ/molHF④Fe2O3+2H3PO4（30%）+H2O(l)→-824-2×1292-2862FePO4·2H2O（s）-2×1871△H○4=-2×1871-(-824-2×1292-286)=-48kJ/molFe2O3⑤Al2O3(s)+2H3PO4（30%）+H2O(l)→-1610-2×1292-2862AlPO4·2H2O（s）-2×2353△H○5=-2×2353-（-1610-2×1292-286）=-226kJ/molAl2O3⑥CaCO3(s)+H2SO4（98%）+H2O(l)→-1207-815-286CaSO4·2H2O（s）+CO2（g）-2023-394△H○6=-(2023+394)-(-1207-815-286)=-109kJ/molCaCO3⑦MgCO3(s)+H2SO4（98%）→-1110-815MgSO4（aq）+H2O(l)+CO2（g）-1369-286-394△H○7=-(1369+286+394)-(-1110+815)=-124kg/molMgCO3根據每千克磷礦各反應物的量，計算1kg礦的反應熱：△H○r=1.26(-500)+0.065(-53)+1.26(-27.7)+0.17(-48)+0.40(-226)+0.82(-109)+0.37(-124)=-902kJ/kg礦（2）稀釋熱的計算在計算磷礦酸解過程的反應熱[3]時，參加反應的硫酸和磷酸都是采用始末態世紀濃度的標準生成熱。按照蓋斯定律，定壓反應熱只與始末態有關，因而不應該在計稀釋熱。但所加過量硫酸部分則應計算稀釋熱。酸解礦的理論用酸量是按礦中的CaO計算的，沒有考慮消耗MgCO3的硫酸，因而還用扣除MgCO3消耗掉的硫酸才是酸解液中實際的過量硫酸。從前面的物料衡算可知，硫酸用量為理論量的105%，1kg礦實際用98%H2SO40.754kg。因此H2SO40.754×（0.005/1.05）×0.98=0.0352kg/kg礦。1kg礦中有MgCO30.37mol，消耗H2SO4也應是0.037mol，即：0.037×98/1000=0.036kg因此實際過量硫酸為零。故作熱衡算時可不計硫酸稀釋熱。（3）熱量衡算物料衡算流量物流量和相關各物質的比熱容數據如下：編號物料名稱流量（kg/h）溫度/℃比熱容/(kJ/kg·k)1磷礦粉（26.84%P2O5）2670250.7702硫酸（98%H2SO4）2013.18251.4453稀磷酸（16.3%P2O5）10426.35703.5064酸解料漿14418802.7455CO2（g）154.8700.8436SiF4（g）2.7700.7087H2O(g)53470汽化熱2625kJ/kg①輸入熱量A.磷礦粉帶入濕熱：Q1=2670×0.770×25=0.514×106kJ/hB.硫酸帶入濕熱Q2=2013.18×1.445×25=0.073×106kJ/hC.稀硫酸帶入濕熱：Q3=10426.35×3.506×70=2.559×106kJ/hD.化學反應熱Q4=902×2670=2.408×106kJ/hE攪拌器做功轉變為熱量：酸解槽共9臺攪拌漿，實測功率平均為16kw，設這部分功全變為熱反應為：Q5=16×9×3600=0.518×106kJ/hQ輸入=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=6.687×106kJ/h②輸出熱量A.酸解料漿帶出熱Q6=14418×2.745×80=3.166×106kJ/hB.CO2氣體帶出熱Q7=154.8×0.843×70=0.009×106kJ/hC.SiF4氣體帶出熱Q8=2.7×0.787×70=0.00001×106kJ/hD.水蒸氣帶出熱Q9=534×2625=1.402×106kJ/hE.熱損失設熱損失為輸入量的5%Q10=Q輸入×0.05=6.072×106×0.05=0.3036×106kJ/hF.冷卻空氣帶走熱量Q11=Q輸入-（Q6+Q7+Q8+Q9+Q10）=1.191×106kJ/h這部分熱量全由進入冷卻空氣以顯熱形式帶出。設進入酸解槽的空氣溫度為25℃，含濕量為0.015kg水汽/kg干空氣，鼓風機排除溫度為70℃1.191×106/1.03×（70-25）=25696kJ/h出酸解槽空氣的濕含量：H=534/（25696/1.015）+0.015=0.0211熱量衡算結果列于下表：輸入輸出項目名稱熱量×106kJ/h%項目名稱熱量×106kJ/h%磷礦粉帶入硫酸帶入稀硫酸帶入反應熱攪拌功能轉換熱0.5140.0732.5592.4080.539.78.5酸解料將帶出水分蒸發帶出冷卻空氣帶出CO2及SiF4氣體帶出熱損失3.1661.4021.1910.0090.303623.15合計6.072100合計6.072100第五章設備計算與選型5.1攪拌釜的設計5.1.1罐體和夾套的設計計算1筒體和封頭形式的選擇在固-液系統中攪拌的主要目的是固體顆粒在液體中的均勻懸浮，降低固體顆粒周圍的擴散阻力即促進固體顆粒在液體中的溶解。在低粘度牛頓型液體中的固體或固體溶解要求攪拌器的溶液循環好，而且剪切作用只居次位，因此首選渦輪式攪拌器，槽體為兩個用鋼筋混凝土搗制的同心圓筒組成內筒與外筒的比例一般按1：3進行分配，即外筒的容積為內筒的8倍外筒的料漿溢流到內筒后再泵送去過濾。同心圓環室按相等圓心角設置了8臺攪拌槳并從工藝上依次相應分為8個區；中心圓筒設置1臺攪拌槳為第9區。每個攪拌軸上裝有同向雙層開啟式渦輪攪拌器，9臺漿的方向與攪拌率都相同。除第1漿向下翻動外，其余各漿均向上翻動。反應攪拌釜一般選擇圓柱形筒體，標準橢圓形封頭。2.筒體的直徑和高度①因為容器內的介質為硫酸、磷礦粉。平均反應時間為5小時，物料為酸性介質料將密度為1.46g∕cm3介質為液固相物料，選取一般反應釜H/Di。表5-1幾種攪拌罐的H/Di值種類罐內物料性質H/Di一般攪拌罐液—液相或液—固相物料1—1.3氣—液相物料1—2發酵罐類1.7—2.5所以取H/Di=1.3，又因為全容積m3反應槽體積：m3=51.7m3取H/D=1.3π=3.1416則m圓整后取D=2m所以H=2.6m②選取封頭為標準橢圓形封頭，標準橢圓形封頭的容積為V封頭料液=m3由H=V-V/(π/4*D3)=1.493m圓整H取HI=2000mm核算H/Di，H/Di=2000∕2000=13.夾套的直徑與高度①夾套直徑Dj的選取Di∕mm500～600700～8002000～3000Dj∕mmDi+50Di+100Di+200由上表可得，夾套的直徑為Dj=Di+200=2200mm②夾套的高度Hj夾套的高度取決于傳熱面積F的要求，一般不低于液面高度故Hj＞h-V封頭∕裝料系數通常取0.6～0.85磷礦反應有阻抗性取0.6Hj==0.762m圓整后取Hj=8000mm③校核傳熱面積A工藝要求傳熱面積大于3㎡，查表得標準橢圓形封頭的的內表面積A=0.35Di2=1.4㎡8000mm高的筒體的表面積A=5.0246㎡總傳熱面積A=1.4+5.0246=6.4264＞3㎡4.內筒體及夾套的壁厚的計算[11]①選擇材料確定設計壓力由建議分析工藝要求和腐蝕因素，推薦材料為Q-235-A，腐蝕較強，內襯聚乙烯則在150攝氏度以下許用壓力表查得需用壓力為113Mpa。常溫屈服極限為235Mpa夾套為一內壓容器，去設計壓力等于夾套內最高工作壓力0.1Mpa.內筒體和底封頭即受內壓又受外壓的作用，按內壓取設計壓力等于夾套內最高工作壓力0.2Mpa，按外壓取設計壓力0.1Mpa.②夾套筒體和夾套封頭壁厚計算A夾套筒體計算厚度應力要求C外壓試驗校核已計算當內筒筒體取7mm，他的許用因為夾套采用雙面焊，局部探傷。由表知，夾套筒體計算厚度為1.147m。去鋼板的負偏差為C0.25mm腐蝕裕量C2mm故厚度附加量C為2.25mm1.147+2.25=3.397mm圓整后取4mmB夾套封頭壁厚夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同均為4mm③內筒體壁厚計算按承受0.2Mpa內壓計算其焊縫系數與夾套相同，取系數為0.85，則內筒體計算壁厚為2.08mm按承受0.23Mpa外壓計算A設內筒體名義厚度為10mm，取C1=0.25mmC2=2mmC=C1+C2=2.25mm10-2.25=7.75mm內筒外半徑1000+20=1020mm內桶計算長度為970mm.L/D=0.951D/§e=131.6.查圖可得A=0.00096又有圖可得B=115Mpa故取名義厚度為10mm不合適B.再假設名義厚度為7mm取C1=0.25mmC2=2mmC=C1+C2=2.257-2.25=4.75mm內筒體外徑1014mm內筒體計算長度為969mmL/D=0.95D/§e=213.5查圖可得A=0.00048又有圖可得B=67Mpa故取名義厚度為7mm可滿足設計要求。④內筒封頭壁厚計算考慮到加工制造方便，取封頭與筒體壁厚相等，即取封頭名義厚度為7mm按內壓計算肯定是滿足要求。僅按封頭受外壓情況進行校核。風頭有效厚度為4.75mm，橢圓形風頭的當量球殼外半徑R0=K1D0對于標準橢圓形封頭K1=0.9而D0=1014mm則R0=912.6mm計算系數0.00065查圖可得92Mpa封頭壁厚取7mm可滿足穩定性要求。⑤水壓試驗校核[12]a試驗壓力內筒試驗壓力取0.3Mpa夾套試驗壓力取0.34Mpab內壓試驗校核內筒筒體應力§t=0.3(2000+4.75)/(2*4.75)=63.3夾套筒體應力§t=0.4*（2200+（4-2.25））/（2*（4-2.25））=117.5內筒體外筒體均滿足水壓試驗的外壓為0.314Mpa小于夾套0.4Mpa的水壓試驗壓力，故在夾套的試驗壓力時，必須在內桶內保持一定壓力，以使整個實驗過程中的任意時間內，夾套和內筒的壓力差不超過允許壓差。5.1.2支座的選擇夾套反應釜多為立式安裝，最常用的支座為耳式支座，由于需要反應攪拌釜恒溫為70—100℃5.1.3手孔校核試驗手孔是用來檢查設備和偏于安裝與拆卸設備內部構件對于公稱尺寸100的手孔，外徑為108mm厚度為4mm，殼體計算厚度為1.04mm接管的計算厚度為0.112mm開孔直徑為104.5mm橢圓形封頭因開孔消弱所需補強面積為97.97mm2有效補強區尺寸為20.45mmB=2*104.5=209mm在有效補強區內，殼體承受內壓所需設計厚度之外的多余金屬面積計算A1=387.7mm2所以不需要另行補強。5.1.4接管法蘭和設備法蘭的選擇據附表標準凸面形式管法蘭公稱直徑管外徑3245657689100108板式平焊法蘭表示方法法蘭PL25-1.0RF接管伸長長度一般為法蘭密封面到殼體外徑為150mm設備法蘭JB4701-92與筒體的封頭連接的法蘭長采用甲型平焊法蘭筒體法蘭法蘭-T1000-0.6凸面封頭法蘭法蘭-A1000-0.6凸面M2010號栓36個，內徑為1000mm厚度為8mm5.1.5罐內攪拌軸的結構設計1攪拌裝置選用的攪拌器應為渦輪式攪拌器直徑約取反應釜筒體內徑的1/4~1/3，1/4Di=500mm；1/3Di=666.66mm；直徑可取600mm；切向線速度可達5~15m/s；轉速為300~600r/min該反應器的攪拌軸轉速為200r/min，一般小直徑轉速高，大直徑轉速低渦輪式式攪拌器常用鑄鐵、鑄鋼整體鑄找加工方便，而采用焊接需模鍛后再與軸套焊接加工比較困難，采用M12螺釘。2.攪拌軸的計算①軸的強度計算攪拌軸的材料常用45號鋼，取許用剪切應力35Mpa隨剪切應力變化的參數A=112，d》30.40mm45號鋼在P=4KW。N=200r/min時查表5-13可得d=32mm軸徑符合要求②軸的剛度計算P=4KW。N=200r/min時查表5-15可得d=41mm在選取軸頸時，應同時滿足剛度和硬度兩個要求且按強度計算的軸徑較之強度計算較大，故通常以剛度條件確定軸徑。若軸的對象開對傳銷孔。軸頸應增加15%以上。③攪拌軸的臨界轉速的計算反應釜的攪拌軸工作轉速在200r/min以上，都要對州的臨界轉速進行計算，本設計不需要。5.1.6機架結構凸緣及安裝底蓋結構的選擇1機架是用來暗訪減速機的三角皮帶把減速機與機架連成整體2凸緣法蘭一般焊接與攪拌攪拌器封頭上可作安置維修檢查用孔。其分整體和襯里結構形式，密封面分凸面和凹面3安裝底蓋選用安裝底蓋采用螺栓等緊固體。上與機架連接，下與凸緣法蘭連接，時整個攪拌傳動裝置與容器連接的主要連接件。選RS型，DN=200mmS=40mm傳動軸直徑d取100mm標準HG21565-955.2主要設備選型5.2F4-72型玻璃鋼離心通風機[6]是參照金屬4-72型通風機性參數而采用玻璃鋼復合材質制作而成。該系列風機可輸送含酸堿成分及化學成分的腐蝕性氣體。所輸送氣體不允許含有粘性物質、所含粉塵及硬質顆粒≤150mg/m3、氣體溫度≤60℃、相對濕度≤100％.該系列風機具有強度高、重量輕、不易老化、耐腐蝕性能良好、噪音低、運轉平穩等特點。是一種較為理想的通用型防腐風機冷卻氣體的質量流量為8.395t/h,溫度為常溫，進口為常壓。操作環境為室外。體積流量：Q0=w空氣/ρ空氣=(8.395t/h)/(1.2kg/m3)=6995.8m3所選風機:BBF4-72(A式)玻璃鋼離心通風機表5-3BBF4-72(A式)玻璃鋼離心通風機機號功率(KW)轉速(r/min)流量(m3/h)全壓(pa)6A414506677~133531139~724排風機體積流量：Q1=9100m3/h所選風機:BBF4-72(C式)玻璃鋼離心通風機表5-4BBF4-72(C式)玻璃鋼離心通風機機號功率(KW)轉速(r/min)流量(m3/h)全壓(pa)67.518008688~165751760~111165.2.2文丘里洗滌塔的選擇：反應槽逸出氣體溫度65~70℃,噴嘴壓力約0.3Mp表5-5文丘里洗滌塔工藝參數喉管氣速15~20m/s噴嘴壓力0.0~0.15MP液氣比0.5~1.7L/m3壓力降1.0~2.0KPa5.2.3過濾機的選擇：已知過濾機的有效過濾35m3,過濾機的轉速范圍0.2~0.5r/min，過濾真空度為66.66K操作條件，真空度53.3Kpa(400mmHg)計算QstP2O5/(d/m2)計算Qmax最大轉速2r/min對應最大生產能力表5-6轉盤真空過濾機規格型號表型號公稱面積(m2)有效面積(m2)外徑(mm)內徑(mm)HDZP-240240200195708800特點：占地面積小，安裝高度低，節省過濾機廠房土建費用1/3-1/2（舊裝置改造，原翻盤過濾機的廠房和基礎可以直接安裝面積大1倍的轉盤真空過濾機）。干、濕排渣任選，同時克服了翻盤過濾機反吹酸的缺點。轉盤變頻調速，變速范圍增加，濾液流速快近4倍，過濾強度增加20%左右。結構巧妙、緊湊。濾液管傾角大，濾液流速快，所以不易堵，生產強度高；真空泄漏量小，能耗降低20%左右。真空箱面積大，自潤滑特殊密封，真空度高；低速驅使，傳動及受磨損部件少。.1泵的選擇計算在料漿槽液面及出口管內側面間列柏努利方程并以料漿槽液面為基準面由Z1=0，取Z2=3m；P1=P2=0(表壓)；u1=0，u2=3.43m/s；取Σhf=15m。he=20.998m安全系數取1.1則泵的揚程：He=1.1he=20.998×1.1=23.0978m由Qmax=w料漿/ρ料漿=35.6/1.47=24.218m3泵的流量：Qe=1.1Qmax=26.64m3泵的理論功率：P=HeQeρ料漿g=23.0978×26.64×1.47×9.81=8.873kw取η=0.6則泵的實際功率：pe=p/η=8.873/0.6=14.789kw泵的選型表5-7料漿泵的特性型

號流量(m3/h)揚程(m)轉速(r/min)效率電機功率45LJYA35-44535145063.215LJYA系列料漿泵為單級單吸立式懸臂式離心液下泵。葉輪為半開式，葉輪前后均配有耐磨蓋，廣泛應用于化工流程輸送含30%以下固體顆粒，粘度低于200CP的磨、腐蝕交互作用的介質。特別適用于磷肥工業中輸送磷酸、磷銨料漿等介質。特點：輸送介質一般低于110℃性能范圍：流量Q=10～400m3/h揚程H=5～80m型號意義：45LJYA-35-4LJYA：立式懸臂式泵代號45：泵進口直徑35：額定揚程4：葉輪切割直徑順序.1泵的選擇計算：返回磷酸的質量流量為3.945×6.5929=26t/h在磷酸貯槽液面及出口管內側面間列柏努利方程并以磷酸貯槽面為基準面由Z1=0，取Z2=5m；P1=P2=0(表壓)；u1=0，u2=0.71m/s；取Σhf=15m。he=20.0257m安全系數取1.1則泵的揚程：He=1.1he=20.0257×1.1=22.0283m由Qmax=w磷酸/ρ磷酸=26.009/1.3=20.0069m3泵的流量：Qe=1.1Qmax=22.0076m3泵的理論功率：P=HeQeρ料漿g=22.0283×22.0076×1.3×9.81=6.1825kw取η=0.6則泵的實際功率：pe=p/η=6.1826/0.6=10.304kw泵的選型表5-8磷酸泵的特性表型號流量m3/h揚程m轉速rpm功率N（kw)效率(%)允許氣蝕余量軸功率電機功率IH125-100-31510032145012.8513752.2概述：IH型化工泵是單級單吸懸臂式離心泵，其標記額定性能點和尺寸等效采用國際標準ISO2858-1975（E），是一種用以取代F型耐腐蝕泵更新換代的節能產品，適用于輸送溫度在-20℃～105性能范圍：IH型化工泵的性能范圍（按設計點）流量Q：6.3～400m3/h揚程H：5～125m泵的最高工作設計壓力為1.6MPa型號意義：IH125-100-315IH-國際標準單級單吸化工離心泵125-吸入口直徑（mm）100-排出口直徑（mm）315-葉輪名義直徑（mm）5.2.6硫酸泵的選擇計算泵的選擇計算在硫酸貯槽液面1-1及出口管內側2-2面間列柏努利方程并以1-1面為基準面由Z1=0，取Z2=5m；P1=P2=0(表壓)；u1=0，u2=0.5887m/s；取Σhf=5m。he=10.0177m安全系數取1.1則泵的揚程：He=1.1he=10.0177×1.1=11.0195m由Qmax=w硫酸/ρ硫酸=4.9710/1.8665=2.663m3泵的流量：Qe=1.1Qmax=2.9293m3泵的理論功率：P=HeQeρ料漿g=11.0195×2.9293×1.866×9.81=0.5909kw取η=0.6則泵的實際功率：pe=p/η=0.5909/0.6=0.9848kw泵的選型：表5-9硫酸泵的特性表型

號流量

(m3/h)揚程

(m)口徑(mm)轉速(r/min)配套功率(Kw)汽蝕余量

(m)效率

(%)進口出口軸功率電機功率25LSB-253.625.025252900351、研制和選擇泵的優秀水力模型，使運轉性能穩定，并且高效節能。2、研制和采用國內最先進的耐腐材料，過流部件采用XY-21、XY-31合金制造，其余部位采用特種耐蝕鑄鐵制造，使泵的使用壽命進一步加長。3、廣泛吸取國內外硫酸泵結構設計的長處，增加吸入管長度，在同一深度下較普通液下泵機組長度縮短；使泵組的剛性相對提高、運轉穩定可靠性能范圍：流量：Q=10～200m3/h、揚程：H=15-50m、使用溫度：t<125℃(98%H2SO4)t<80℃(93%H2SO型號意義：25LSB-25ALSB：高溫濃硫酸泵代號25：泵額定流量25：額定揚程表5-10設備一覽表序號名稱規格型號數量/臺材質1料漿泵45LJYA35-41Cr302硫酸泵25LSB-251XY-31合金3磷酸泵IH125-100-3151HT2004氟硅酸循環泵FM65-40,Q=28.8m3/h,H=39.5液柱，ρ=1.02~1.05g/m1A35文丘里吸收塔喉徑Ф400mm，分離室Ф3600mm1—6鼓風機BBF4-72(A式)1玻璃鋼7排風機BBF4-72(C式)1玻璃鋼8排氣筒Ф1000mm，H=40000mm1—9真空過濾機IH125-100-3151—第六章原材料、動力消耗定額及消耗量6.1原材料消耗量定額及消耗量表表6-1原材料消耗表序號名稱規格單價消耗定額消耗量/t小時年1磷礦粉26.84%P2O5340元/t6.5929t/h22.567503濃硫酸98%1250元/t4.9710t/h22.567506.2動力消耗定額及消耗量表表6-2動力消耗表序號名稱規格單價消耗量正常最大1水循環水5.4t/h6t/h2電工業電55.66元/百kwh100Kwh/h100Kwh/h第七章經濟核算設計年產2萬噸磷酸生產工藝必需考慮投資問題的綜合概算和經濟分析。在此僅將經濟核算方法作簡單介紹。7.1編制說明依據1.標準設備的價格《化工工藝設計手冊》及《化工設計手冊》計價。2.非表批準設備按《化工工藝設計手冊》提供的有關單位重量的價格進行計算。3.工藝管道的安裝費按材料費的22%計算，其中包括了支架閥門保溫防腐材料及安裝的費用。4.設備的運雜費為設備購置費的4.5%5.設備的安裝費為設備購置費的20%，其中包括了設備的基礎，設備的支架，設備的保溫劑設備的防腐材料6.工具費按設備購置費的1%計7.施工管理費按設備施工費的5%計8.設計費按設備施工費的24%計9.不可預見費按工程總費的5%計10.建筑費7.2主要設備概算表7-1主要設備概算設備名稱價格（元）反應槽（6個）850000消化槽（3個）850000鼓風機（1個）60000排風機（1個）60000過濾機（2個）108000離心泵等附屬設備350007.3經濟分析1.原料費磷礦、硫酸以及水等動力消耗費電,水蒸汽等3.車間經費（1）年折舊費：設折舊年限為20%，則年折舊率為5%（2）維修費：取折舊費的30%（3）其它費用：包括利息金、周轉資金、行政管理費等取投資費的1%（4）工資及附加費：本廠共100余人，分四班，每晝夜分三班每班12人，工作8小時取20000元/人.年（5）產品銷售總值產品市場價為7200~8500元/噸，則全年銷售總額為8000×2×=1.6億元/年（6）稅金取產品銷售總值的3%1.6億元×3%=480萬元（7）生產成本按5000元/噸成品算，則全年共有5000×2×=10000萬元/年（8）盈虧盈虧=產品銷售總額-稅金-生產費用=5.52千萬元/年經濟核算總結：本工藝是盈利的。第八章濕法磷酸生產中的三廢處理及利用8.1磷酸生產中的污染問題磷酸生產中所產生的廢氣，廢水，廢渣（簡稱“三廢”）中含有多種有害物質。這些物質不合理排放就會對空氣，水源，土壤造成污染，直接危害人類和生物。防止三廢應該貫徹預防為主和在生產裝置內自行消化的方針。新建和擴建的企業要有三廢處理設施以防止污染環境。磷酸生產中廢氣主要是含氟和粉塵的廢氣；廢水主要是含氟和含酸的酸性廢水；廢渣主要是磷石膏。這些氟化物，粉塵和磷石膏都會對水質和大氣造成嚴重危害。8.1.1氟化物濕法磷酸生產中放出氟化物大多呈SiF4形式，大約每生產1tP2O5成品磷酸只放出氟化物約4~5kg，即磷礦中的氟約有5%左右成氣態逸出。這種氣態氟化物主要在硫酸分解磷礦的酸界過程中產生。反應料漿在進行冷卻、過濾時也將有逸出一部分氟化物。一級文丘里一旋