年產(chǎn)2萬(wàn)噸硫酸法磷酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

1、摘 要 本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是 2 萬(wàn)噸/年硫酸法磷酸生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。磷酸為中強(qiáng)三元酸，具有 酸的一切通性，在室溫下磷酸的化學(xué)性質(zhì)是很活潑的，高溫下磷酸可與大部分金屬及 其氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，磷酸的氧化能力很弱，即使在 350-400下，與氫，碳等強(qiáng) 還原劑也不發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)。 本文首先介紹了磷酸的基本性質(zhì)及用途，隨后確定了濕法制磷酸的生產(chǎn)方案。通 過(guò)工藝衡算包括物料衡算和熱量衡算來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中所需要的設(shè)備進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和選 型，主要設(shè)備就是反應(yīng)攪拌釜。還對(duì)濕法制磷酸的消耗定額和所產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)行 了合理的綜合利用進(jìn)行了描述。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：磷酸 濕法制磷酸 工藝設(shè)計(jì) 三廢 abstract t

2、he aim of this design is 20,000 ton per year manufacturing the phosphoric acid using wet method with sulfuric acid. the phosphoric acid for the strong tribasic acid, has acid all general characteristics, under the room temperature the phosphoric acid chemical property is very lively, under the high

3、temperature the phosphoric acid may has the chemical reaction with the majority of metals and the oxide compound. first,this article introduce the character of the phosphoric acid and its application. we design the method of manufacturing is the phosphoric acid,its name is the manufacturing the phos

4、phoric acid with wet method.we also detail material and the energy graduated arm calculated which is the base of design the devices .in the design also includes the flow chart, the equipment assembly drawing, the workshop general arrangement, the equipment general arrangement plan. involves raw mate

5、rial and the power consumption fixed quantity budgetary estimate in the article, and to produced the environmental protection which and the security measure existed has carried on the simple introduction. keywords: phosphoric acid ; the manufacturing of phosphoric acid with wet method; technological

6、 design;the three polluthion 第一章 總論 1.1 磷酸的性質(zhì) 1.1.1 磷酸的物理性質(zhì) 純磷酸在常溫下為透明單斜結(jié)晶，在空氣中易潮解，密度 1.88g/cm3,熔點(diǎn) 42.3，高沸點(diǎn)酸，可與水以任意比互溶。市售磷酸試劑是粘稠的、不揮發(fā)的濃溶液， 磷酸含量 83-98%。 磷酸的稀釋熱隨著稀釋倍數(shù)的增大而增大。1mol h3po4在 1mol 水中的熔解熱為 7.285jmol，而在 100 mol 水中則增大為 22.0446 jmol。 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(dāng)從 19.6% p2o5增加到

7、 70.5%p2o5時(shí)，磷酸水溶液的粘度相應(yīng)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 20100范圍內(nèi)的比熱容可按下式計(jì)算： cp=1.0109-0.00514x 式中 x 為磷酸中 p2o5含量, p2o5%。 1.1.2 磷酸的化學(xué)性質(zhì) 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(jiǎn) 稱，其分子式為 h3po4。五氧化二磷結(jié)合的水的比例低于正磷酸時(shí)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

8、代磷酸鹽和三代磷酸鹽。在水溶液中 25時(shí)，磷酸三個(gè)氫離 子的離解常數(shù)分別為： h3po4 h+ +h2po4- k10.93*10-2 h2po4- h+ hpo42- k20.99*10-8 hpo42- h+ po43- k11.8* 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(dāng) ph=2 時(shí)，溶液中約有一半以一代磷酸鹽離子存在，當(dāng) ph=4.5 時(shí)（弱酸性） ，一代磷酸鹽離 子才是穩(wěn)定的；二代磷酸離子在 ph=9.5 時(shí)才是穩(wěn)定的；而磷酸根則必須在強(qiáng)堿性溶 液中才能穩(wěn)定存在。 磷酸為中強(qiáng)三元酸，具有酸的一切通性，在室溫下磷酸的化學(xué)性質(zhì)是很活潑的。 高

9、溫下磷酸可與大部分金屬及其氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 當(dāng)加熱至漿狀時(shí)，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(qiáng)還原劑作用也不 發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)。 純磷酸在常溫下為透明單斜結(jié)晶，在空氣中易潮解，密度 1.88g 每立方厘米，熔 點(diǎn) 42.4，含五氧化二磷 72.4。此外，還存在半水物結(jié)晶區(qū)，熔點(diǎn) 29.3，含 91.6的磷酸。 1.2.1 用于化學(xué)肥料的生產(chǎn) 制造高濃度磷肥和復(fù)合肥料，如重過(guò)磷酸鈣、沉淀磷肥、磷酸銨類氮磷復(fù)合肥料 以及氮磷鉀混配復(fù)合肥料等。 1.2.2 用于工業(yè)磷級(jí)酸鹽生產(chǎn) 用磷酸制取的工業(yè)及磷酸鹽產(chǎn)品很多。熱法磷酸由于雜質(zhì)含量少，絕大部

10、分用于 生產(chǎn)三聚磷酸鈉和其他工業(yè)用磷酸鹽。濕法磷酸經(jīng)過(guò)凈化也可以用于工業(yè)級(jí)磷酸鹽生 產(chǎn)。 工業(yè)級(jí)磷酸銨是用作酵母培養(yǎng)劑及防火劑。 工業(yè)級(jí)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(fā)酵劑和蔗糖的脫色劑。磷酸二鈣用作動(dòng)物的輔助飼料和牙膏的填 料，優(yōu)質(zhì)的磷酸二鈣可用于醫(yī)藥。磷酸三鈣用作粉狀物料流動(dòng)性的調(diào)節(jié)劑和陶瓷制品 的增白劑。 磷酸鉀鹽的工業(yè)應(yīng)用比較少。只有焦磷酸鉀幾乎全部用于液體洗滌劑的生產(chǎn)。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(yáng)離 子;也可以用于醫(yī)藥和織物染色以及陶瓷釉料。

11、磷酸三鈉用作軟化劑或重質(zhì)洗滌劑的 配料。酸式焦磷酸鈉用于發(fā)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?yàn)樗泻軓?qiáng)的螯合力。 1.2.3 用于飼料級(jí)磷酸鹽的生產(chǎn) 在飼料添加劑中，飼料級(jí)磷酸鹽占有很大的比重，目前中國(guó)飼料工業(yè)發(fā)展很快， 飼料級(jí)磷酸鹽年需求只在 60 萬(wàn)噸以上。飼料級(jí)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(jí)磷酸鹽的生產(chǎn) 磷酸鹽在食品或飲料加工中主要是作為品質(zhì)改良劑和營(yíng)養(yǎng)劑。食品級(jí)磷酸鹽的品 種比較多，美國(guó)目前使用的有 31 種，日本有 26 種，中國(guó)正式批準(zhǔn)的有磷酸、磷酸氫 鈣、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、焦

12、磷酸鈉、焦磷酸二氫鈣、焦磷酸二氫鈉等。過(guò)去食 品級(jí)磷酸鹽都是以熱法磷酸為原料。近年來(lái)，隨著濕法磷酸凈化技術(shù)的進(jìn)步，濕法磷 酸也用于品級(jí)磷酸鹽的生產(chǎn)。 1.2.5 其他的應(yīng)用 電鍍，拋光工業(yè)，水處理行業(yè)，洗滌劑行業(yè)等等。 1.3 磷酸的發(fā)展現(xiàn)狀及前景 磷酸鹽是無(wú)機(jī)鹽中的重要系列產(chǎn)品，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和人民生活中已被廣泛 應(yīng)用。除在農(nóng)業(yè)中大量用作肥料和農(nóng)藥、飼料外，在鋼鐵、機(jī)械、選礦、磚井、電鍍、 顏料、制革、紡織印染、食品、醫(yī)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(yīng)用。近年來(lái)，高純磷酸鹽、特 種磷酸鹽、功能磷酸鹽等，在國(guó)防工業(yè)等方面又得到進(jìn)

13、一步推廣應(yīng)用，出現(xiàn)了許多新 型磷酸鹽產(chǎn)品。如磷酸鹽電子電氣材料、磷酸鹽光學(xué)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(lái)，大量磷酸及其鹽類 用于風(fēng)味軟性飲料，如可樂(lè)、香檳、果凍等。磷酸與枸櫞酸、酒石酸等有機(jī)酸不同， 它是人類的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 第二章 濕法磷酸生產(chǎn)方案的確定 2.1 磷酸的生產(chǎn)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(tǒng)稱濕法磷酸。濕法磷酸生產(chǎn) 中，硫酸分解磷礦是在大量磷酸溶液介質(zhì)中進(jìn)行的： ca5f(po4)3+5h2so4+nh3po4+aq=(n+3)h3po4+5gaso4.mh2o+hf+aq 根據(jù)磷

14、酸溶液中的磷酸濃度、溫度及游離硫酸濃度的不同，反應(yīng)生成的硫酸鈣可能是 無(wú)水硫酸鈣、半水硫酸鈣、或者二水硫酸鈣。即對(duì)應(yīng)的方法是無(wú)水物法、半水物法、 二水物法。 在生產(chǎn)流程里，分解過(guò)程實(shí)際分為兩個(gè)階段進(jìn)行，首先是氟磷酸鈣溶解在磷酸溶 液中反應(yīng)生產(chǎn)磷酸一鈣，接著硫酸與磷酸一鈣反應(yīng)，從溶液中析出硫酸鈣。 磷礦中所含的雜質(zhì)能與酸作用，發(fā)生各種副反應(yīng)，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(chǎn)中氟磷灰石和硫酸、磷酸反應(yīng)以及過(guò)量硫 酸反應(yīng)的稀釋都能放出熱量。用二水物法生產(chǎn)磷酸時(shí)，靠對(duì)流、輻射、熱傳導(dǎo)和水分 蒸發(fā)等方式的自然熱損失不能消除過(guò)剩熱量，因此應(yīng)采用空氣冷卻或真空冷卻等方法 以

15、除去過(guò)剩熱量。半水法生產(chǎn)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(bǔ)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(chǎn)的黃磷為原料，經(jīng)過(guò)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(tài)磷燃燒法制熱法磷酸，現(xiàn)將各種 方法簡(jiǎn)述如下： 1、完全燃燒法 將電升華磷時(shí)所得的含磷爐氣去、直接燃燒，此時(shí)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(yīng)要放出大量熱，但由于磷酸酐有強(qiáng)烈腐蝕作用，此反應(yīng)熱實(shí)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

16、水作用時(shí)首先生成偏磷酸，冷卻后在轉(zhuǎn)化成正 磷酸： p4o10+2h2o4hpo3 hpo3 +h2o h3po4 因此法效果較差，在工業(yè)上未被采用 2、液態(tài)磷燃燒法（又稱二步法） 此法有多種工藝流程，在工業(yè)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(chǎn)物五氧化二磷用預(yù)先冷卻的磷酸進(jìn)行冷卻和吸收而值得磷酸，此法成為酸冷流程。 3、優(yōu)先氧化法 在 454523條件下，與為理論量 120%130%的空氣混合，使磷蒸汽和磷化氫氣 體氧化，而 co 僅氧化了 5.6%7%，然后用稀磷酸吸收磷酸酐制成熱法磷酸，此法尚 未工業(yè)化

17、。 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 600800溫度下 用水蒸汽氧化黃磷可以制得磷酸并副產(chǎn)氫氣： p4+16 h2o= 4h3po4+10h2 此法尚未用于工業(yè)生產(chǎn)。 5、窯法磷酸 最近美國(guó)西方研究公司為了進(jìn)一步減少電耗，研究在以油為燃料的旋轉(zhuǎn)窯中，用 磷礦石、焦炭、和硅石的混合物生產(chǎn)熱磷酸，在旋轉(zhuǎn)窯中有兩個(gè)性質(zhì)完全不同的區(qū)域： 在底層的還原區(qū)中球狀的反應(yīng)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(qū)，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(yīng)熱

18、和反應(yīng)溫度 1600，由林氧化燃燒所產(chǎn)生的熱提供，這樣可大量節(jié)省電能。西方研究公司僅在爐 內(nèi)進(jìn)行過(guò)數(shù)次開(kāi)發(fā)性研究，在窯體內(nèi)嚴(yán)格分開(kāi)氧化和還原區(qū)域使一項(xiàng)有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā) 的難題。 二步法中，液態(tài)磷用壓縮空氣從噴嘴口噴入燃燒水化塔進(jìn)行燃燒，冷酸沿塔內(nèi)壁 表面淋灑，在塔壁上形成一層酸膜使燃燒氣體冷卻，同時(shí) 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 85100條件下進(jìn)入電除霧器。電除霧器流出的磷酸濃度 75%77%h3po4，其 量約為酸總量的 25%。 從水化塔和電除霧器來(lái)的熱磷酸先進(jìn)入浸沒(méi)式冷卻器。后再在淋灑冷

19、卻器冷卻到 3035.一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(chǔ)庫(kù)。 熱法磷酸不僅比濕法磷酸濃度高，而且產(chǎn)品較純，但電耗高。因而價(jià)格昂貴，在 水力發(fā)電充分發(fā)達(dá)的電價(jià)低廉的地區(qū)，熱法是有發(fā)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(fā)展?fàn)顩r，尤其是二水法制磷酸。 2.2 生產(chǎn)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(fā)展?fàn)顩r，尤其是二水法制磷酸。 2.2.1 濕法磷酸生產(chǎn)的理論基礎(chǔ) 用酸（硫酸、硝酸、鹽酸等）分解磷礦制得的磷酸統(tǒng)稱濕法磷酸。濕法磷酸生產(chǎn) 中，硫酸分解磷礦是在大量磷酸溶液介質(zhì)中進(jìn)行的： ca5f(po4)3+5h2so4+nh3po4+aq=(n+

20、3)h3po4+5gaso4.mh2o+hf+aq 根據(jù)磷酸溶液中的磷酸濃度、溫度及游離硫酸濃度的不同，反應(yīng)生成的硫酸鈣可能是 無(wú)水硫酸鈣、半水硫酸鈣、或者二水硫酸鈣。即對(duì)應(yīng)的方法是無(wú)水物法、半水物法、 二水物法。 在生產(chǎn)流程里，分解過(guò)程實(shí)際分為兩個(gè)階段進(jìn)行，首先是氟磷酸鈣溶解在磷酸溶 液中反應(yīng)生產(chǎn)磷酸一鈣，接著硫酸與磷酸一鈣反應(yīng)，從溶液中析出硫酸鈣。 磷礦中所含的雜質(zhì)能與酸作用，發(fā)生各種副反應(yīng)，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(chǎn)中氟磷灰石和硫酸、磷酸反應(yīng)以及過(guò)量硫 酸反應(yīng)的稀釋都能放出熱量。用二水物法生產(chǎn)磷酸時(shí)，靠對(duì)流、輻射、熱傳導(dǎo)和水分 蒸發(fā)等方式的自然熱損

21、失不能消除過(guò)剩熱量，因此應(yīng)采用空氣冷卻或真空冷卻等方法 以除去過(guò)剩熱量。半水法生產(chǎn)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(bǔ)償自然熱損失. 2.2.2 濕法磷酸生產(chǎn)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(gè)主要部分組成。濕法磷酸的生產(chǎn)工藝指標(biāo)主要是保證達(dá)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(wěn)定過(guò)濾強(qiáng)度高和洗滌率高，盡量

22、減少水溶性 p2o5損失。 根據(jù)我國(guó)研究工作和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，濕法磷酸制造過(guò)程中應(yīng)選擇和控制號(hào)下述生產(chǎn)操作條 件，以滿足工藝指標(biāo)的要求。 （1） 液相 so3濃度 液相 so3濃度是操作控制中的一個(gè)重要因素，它表示液相中游離硫酸的含量。實(shí)驗(yàn) 證明他對(duì)磷礦分解、硫酸鈣晶核形成、晶體成長(zhǎng)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(rèn)為，按二水物法制濕法磷酸時(shí)，so3控制在 0.0250.035g/ml；按半水物法 操作時(shí)控制在 0.0150.025 g/ml.礦種不同，操作控制的 so3范圍也有一些差異，應(yīng) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。操作的要點(diǎn)是控制液相中 so3濃度，使

23、其波動(dòng)盡可能的 小。 （2） 反應(yīng)溫度 反應(yīng)溫度的選擇和控制是非常重要的，提高反應(yīng)溫度能加速反應(yīng)、提高分解率、降 低液相粘度；同時(shí)又由于溶液中硫酸鈣溶解度隨溫度升高而增加，并相應(yīng)的降低過(guò)飽 和度，這些有利于形成粗大晶體和提高過(guò)濾強(qiáng)度。但溫度過(guò)高將導(dǎo)致生成不穩(wěn)定地半 水物，甚至生成一些無(wú)水物，使過(guò)濾困難。而且隨著溫度的升高，雜質(zhì)溶解度也相應(yīng) 增大，勢(shì)必影響產(chǎn)品質(zhì)量。一般二水物流程控制的溫度為 6580;半水物流程一般 為 95105.在生產(chǎn)上多采用空氣冷卻或真空閃蒸冷卻以除去料漿中過(guò)多的熱量，并 要求在生產(chǎn)操作中溫度波動(dòng)幅度不大。 （3） 反應(yīng)料漿中 p2o5濃度 硫酸鈣晶體是在磷酸介質(zhì)中形成晶

24、核和長(zhǎng)成晶體。因此反應(yīng)料漿中 p2o5濃度穩(wěn)定， 可以保證硫酸鈣溶解度變化不大和相應(yīng)的過(guò)飽和度穩(wěn)定，這在濕法磷酸生產(chǎn)控制中也 很重要。反應(yīng)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(dāng)操作溫度控制在 7080范圍內(nèi)，料漿中 p2o5濃度為 2530； 含雜質(zhì)較多的磷礦料漿中 p2o5濃度為 2225?？刂品磻?yīng)料漿中磷酸濃度，就在 于控制進(jìn)入系統(tǒng)中的水量，實(shí)質(zhì)上是控制因洗滌濾餅而進(jìn)入系統(tǒng)中的水量。 （4）反應(yīng)料漿中固體物的濃度 反應(yīng)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(guò)高，會(huì)使料漿粘 度增高，對(duì)磷礦分解和晶體長(zhǎng)大都不利；同時(shí)，過(guò)高的固相含量，會(huì)增大

25、晶體和攪拌 槳葉的碰撞幾率，從而增大二次成核量并導(dǎo)致結(jié)晶細(xì)小。提高液相含量會(huì)改善操作條 件；但液固比過(guò)大會(huì)降低設(shè)備生產(chǎn)能力。一般二水物流程液固比控制在 2.5：13：1；半水物流程控制在 3.5：14：1，如果所用礦種鎂鐵鋁等雜質(zhì)含量高 時(shí)，液固比應(yīng)適當(dāng)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(guò)高可以降低過(guò) 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(shí)際生產(chǎn) 操作中，回漿量一般為形成料將加入物料量的 100150 倍。 （6）反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)時(shí)間是指物料在反映槽內(nèi)的停留時(shí)間，由于硫酸分解磷礦的反應(yīng)速度快，反 應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短主要取決與硫酸

26、鈣晶體的成長(zhǎng)時(shí)間，一般反應(yīng)時(shí)間控制在 46 小時(shí)左右。 （7） 料漿的攪拌 攪拌可以改善反應(yīng)條件和結(jié)晶成長(zhǎng)條件，有利于顆粒表面更新和消除局部游離硫酸 濃度過(guò)高，對(duì)防止包裹現(xiàn)象和消除泡沫起一定作用。但攪拌強(qiáng)度也不宜過(guò)高，以免碰 碎大量晶體導(dǎo)致二次成核過(guò)多。 第三章 濕法磷酸生產(chǎn)流程及主要設(shè)備 3.1 生產(chǎn)流程及主要設(shè)備 濕法磷酸包括酸解和過(guò)濾兩個(gè)主要工序。從原料工段送來(lái)的礦漿經(jīng)計(jì)量后送入酸 解曹，硫酸經(jīng)計(jì)量槽用硫酸泵送入酸解曹，通過(guò)自控調(diào)節(jié)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(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾分離。為了降 低酸解槽中料漿溫度，用鼓風(fēng)機(jī)鼓入空氣進(jìn)行冷卻。酸解曹排

27、出的含氟氣體通過(guò)文丘 里吸收塔用水循環(huán)吸收。吸收液用循環(huán)泵送至文丘里吸收塔進(jìn)行循環(huán)吸收。凈化尾氣 經(jīng)排風(fēng)機(jī)和排氣筒排空。 過(guò)濾所用的石膏濾餅經(jīng)洗滌后卸如螺旋輸送疾病竟交待輸送機(jī)送到磷石膏廠內(nèi)堆 場(chǎng)。濾餅采用三次逆流洗滌流程沖洗過(guò)濾機(jī)濾盤(pán)及地坪的污水送至污水封閉循環(huán)系統(tǒng)。 各次濾洗液集于氣也分離器的相應(yīng)格內(nèi)，經(jīng)氣液分離后，濾洗液也相應(yīng)進(jìn)入濾洗液中 間槽的濾洗液格內(nèi)。濾液磷酸經(jīng)濾液泵，一部分送至磷酸中間槽儲(chǔ)存。生產(chǎn)磷銨時(shí)， 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(nèi)。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(jīng)二洗液泵和三洗液泵返回過(guò)濾機(jī)逆流洗滌濾 餅。吸干液經(jīng)氣液分離器

28、進(jìn)濾洗液中間槽三洗格內(nèi)。水環(huán)真空泵的壓出氣則送至過(guò)濾 機(jī)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 在上述工藝流程圖的基礎(chǔ)上，畫(huà)出供物料平衡計(jì)算的簡(jiǎn)化方框圖1 含氟廢氣 硫酸 返回稀硫酸 磷礦 機(jī)械損失 成品酸 二洗液 水 二水石膏 （2）明確計(jì)算任務(wù)和目的 任務(wù)：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(jì)算料漿量、排出廢氣量、各次洗液量等。 （3）列出已知條件 規(guī)模 兩萬(wàn)噸每年磷酸生產(chǎn) 年操作日 300 天 每天 22.5 小時(shí) 磷礦化學(xué)組成 組成 p2o5 cao fe2o3 al2o3 mgo f co2

29、ai % 26.84 40.23 2.70 4.03 1.50 2.65 5.78 11.43 硫酸 為 98h2so4 用量為理論量的 105 轉(zhuǎn)化率 磷礦中主要組分進(jìn)入磷酸中的百分率 組分 p2o5 fe2o3 al2o3 mgo 96 45 60 100 洗滌率 97.5 成品磷酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) 22p2o5 料漿液固比 3：1 酸 解 過(guò) 濾 混 合 二 洗 一 洗 全 系 統(tǒng) 機(jī)械損失 2.5（磷酸溶液） 水分蒸發(fā)量 20100磷礦 氟分配 相態(tài) 氣相 液相 固相 損失 3 70 17 10 濾餅含濕量（濕基） 濾餅 過(guò)濾后濾餅 一洗濾餅 二洗濾餅 45 35 25 二洗液 p2o5含量

30、2 （4）選取計(jì)算基準(zhǔn) 100磷礦 (5) 進(jìn)行物料衡算 全系統(tǒng)平衡 磷礦 100 廢氣 成品酸 h2so4 機(jī)械損失 二水石膏 水 a 進(jìn)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 c126.84100（10096）（10097.5）2.5 /22111.0 其中 so375.4*0.05*0.98/1.05*80/98*95/111.02.46 fe2o32.70*45*95/111.01.04 al2o34.03*605*95%/111.0=2.07% mgo%=1.50*95%/111.0=

31、1.28% f%=2.65*70%*95%/111.0=1.59% 以上計(jì)算中 95是扣除洗滌和機(jī)械損失后的收率。 磷酸組成為： 組分 p2o5 so3 fe2o3 al2o3 mgo f 酸解 系統(tǒng) 22.00 2.46 1.04 2.07 1.28 1.59 b 逸出廢氣 c2 （a）co2 100*5.785.8 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積 v co25.8*22.4/443.0 (b) f 100*2.65*30.079 折合 sif4 0.079*104/76=0.1 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積 v sif4=0.1*22.4/104=0.02 m3 (c) 水汽 100*0.2020.0 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的

32、體積 v水汽20.0*22.4/1824.9 m3 c25.8+0.1+20=25.9 標(biāo)準(zhǔn)狀況下廢氣的體積 3.00.0224.927.9 m3 c 機(jī)械損失 2.5 c326.84*2.5/223.1，其中 p2o5 0.67 d磷石膏 (a)石膏值=40.23172/56+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

33、酸解系統(tǒng)平衡 磷礦 廢氣 h2so4 稀磷酸 酸解料漿 a.進(jìn)料 a磷礦 j1=100kg b硫酸 j2=75.4kg c稀磷酸 j3=? b.出料 a廢氣 c1=25.9kg b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 過(guò) 濾 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(tǒng)稀磷酸 j3=565.9-175.4=390.5kg 過(guò)濾系統(tǒng)平衡 成品磷酸 料 漿 濾 餅 機(jī)械損失 配酸用濾液 a進(jìn)料 酸解料漿

34、 j=540.0kg b出料 a成品磷酸 c1=111.0kg b過(guò)濾濾餅（含水分 45%） c2=135.0/(1-0.45)=245.5kg 其中固相 135.0kg，液相 110.5kg c機(jī)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=180.4kg 二次洗滌平衡 a進(jìn)料 a洗水 j1=144.6kg b一洗石膏（含水分 35%） j2=135.0/(1-0.35)=207.7kg 其中固相 135.0

35、kg，液相 72.7kg b出料 a二洗石膏 c1=180.0kg b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=172.3kg 一次洗滌平衡 a進(jìn)料 a過(guò)濾濾餅 j1=245.5kg b二洗液 j2=172.3kg 進(jìn)料總和 j=j1+j2=245.5+172.3=417.8kg b出料 a一洗濾餅 c1=207.0kg b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=210.1kg p2o5平衡 a磷

36、礦中 p2o5量=26.84kg b石膏中 p2o5 不容量=26.84（1-96%）=1.07kg c酸解料漿中的 p2o5 水容量 =40522%=89.10kg d返回稀磷酸中的 p2o5 水容量=89.10+1.07-26.84=63.33kg 返酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)=63.33/390.5100%=16.2% e成品酸中 p2o5 水容量=111.022%=24.42kg f配酸用濾液濃度與成品酸相同，所含的 p2o5 水容量 =180.422%=39.69 g過(guò)濾濾餅液濃度與成品酸濃度相同，所含的 p2o5 水容量 =110.522%=24.31kg h一洗液中含 p2o5 水容量=返酸中

37、p2o5 水容量 配酸濾液中 p2o5 水容量 =63.33-39.69=23.64kg i一洗液質(zhì)量分?jǐn)?shù)=23.64/210.1100%=11.3% j二洗液中 p2o5 水容量=172.32%=3.45kg k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 （1） 列出總物料平衡表并畫(huà)出物料平衡圖 生產(chǎn)中，以小時(shí)物料量為基準(zhǔn)比較實(shí)用。因此，總物料平衡表與物料平衡圖最終均 換算成以小時(shí)為單位。 先算出裝置每小時(shí)成品磷酸成品磷酸產(chǎn)量：（20000103）/(30022.5)=2963 kg 由于以 1

38、00kg 磷礦為基準(zhǔn)可得成品磷酸 111.0kg，所以換算為上列無(wú)聊時(shí)的系數(shù)為： 2963/111.0=26.7 將物料平衡中的各項(xiàng)均乘以系數(shù) 26.7，即得以小時(shí)物料量為基準(zhǔn)的物料平衡。 以 100kg 磷酸為基準(zhǔn)的物料平衡圖見(jiàn)圖 1。以小時(shí)物料量為基準(zhǔn)的物料平衡列于表 1 并繪于 2 上。 生產(chǎn) 1t 實(shí)物磷銨消耗的磷礦（26.84% p2o5）： 廢氣 25.9 單位：kg 其中 co25.8 sif40.1 h2o20.0 硫酸（98%）75.4 返回稀磷酸（16.2p2o5） 磷礦 100 390.5 （總 p2o5 26.84） 料漿 540.0（水溶性 p2o5 63.38） 固

39、相 135.0 成品酸(22% p2o5) 液相 405.0 不溶性 p2o5 1.07 水溶性 p2o5 89.10 111.0 配酸（22% p2o5） （水溶性 p2o5 4.42） 180.4 機(jī)械損失 3.1 （水溶性 p2o5 39.69） 濾餅 245.5 固相 135.0 水溶性 p2o5 0.68 液相 110.5 不溶性 p2o5 1.07 水溶性 p2o5 24.31 二洗液（2% p2o5） 一洗液 （11.3% p2o5） 172.3 210.1 濾餅 207.7（水溶性 p2o523.64） 固相 135.0 水溶性 p2o5 3.45 液相 7 2.7 不溶性 p

40、2o5 1.07 水溶性 p2o5 4.12 洗水 144.6 石膏 18.0 固相 135.0 液相 45.0 不溶性 p2o5 1.07 水溶性 p2o5 0.67 圖 4-1 濕法磷酸物料平衡圖（一） （以 100kg 磷礦為基準(zhǔn)） 萃 取 過(guò) 濾 二 洗 一 洗 混 合 二 洗 上述主要原料的消耗定額列于表 4-2 廢氣 691.5 單位：kg 其中 co2 154.8 sif4 2.7 h2o 534 硫酸 2013.2 返回稀磷酸（16.2p2o5） 磷礦 2670 10426.35 （總 p2o5 716.6） 料漿 14418（水溶性 p2o5 1692.246） 固 3604

41、.5 成品酸(22%p2o5) 液相 10813.5 不溶性 p2o5 28.569 水溶性 p2o5 2378.97 2963.7 配酸（22% p2o5） （水溶性 p2o5 118.014） 4816.68 機(jī)械損失 82.77 濾餅 6554.85（水溶性 p2o5 1059.723） 固相 3604.5 水溶性 p2o5 18.156 液相 2950.35 不溶性 p2o5 28.569 水溶性 p2o5 649.077 二洗液（2% p2o5） 一洗液 （11.3% p2o5） 4600.41 5609.67 濾餅 5545.59（水溶性 p2o5631.188） 固相 / 液相

42、3604.5 水溶性 p2o5 92.115 不溶性 p2o5 28.569 水溶性 p2o5 110.004 洗水 3860.82 石膏 480.6 固相 3604.5 萃 取 過(guò) 濾 一 洗 混 合 液相 1201.5 不溶性 p2o5 28.569 水溶性 p2o5 17.889 圖 4-2 濕法磷酸物料平衡圖（二） （以小時(shí)物料量計(jì)） 表 4-1 濕法磷酸總物料平衡表 進(jìn) 料 序號(hào)名稱及規(guī)格流量/(kg/h)% 1磷礦粉（26.84%）2670.031.25 2硫酸（98%）2013.1823.56 3洗水3860.8245.19 合 計(jì)8544.0100.0 出 料 序號(hào)名稱及規(guī)格流

43、量/(kg/h)% 1成品磷酸（22%p2o5）2963.7.034.69 2廢氣691.538.09 3機(jī)械損失82.770.97 4二水石膏480656.25 合 計(jì)8544.0100.0 表 4-2 主要原料消耗定額 序號(hào)名稱及規(guī)格每噸 p2o5 磷酸消耗/t每噸磷銨產(chǎn)品消耗/t 1磷礦（26.84%p2o5）4.0951.904 2硫酸（98%h2so4）3.0881.436 3水5.9212.753 4.2 濕法磷酸的熱量衡算 熱量衡算是在物料衡算基礎(chǔ)上進(jìn)行的5。熱量衡算的參考溫度選為 0 攝氏度。化 學(xué)反應(yīng)熱和稀釋熱均按標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱計(jì)算。忽略標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱（25，0.1013mpa）與參

44、 考溫度下的反應(yīng)熱（0，0.1013mpa）之間的差別。 （1） 反應(yīng)熱的計(jì)算 以 1kg 磷礦為基準(zhǔn)，計(jì)算礦中各組分的量。 p2o5： （26.84/1001000）/142=1.89mol cao： 402.3/56=7.18mol fe2o3： 27/160=0.17mol al2o3： 40.3/102=0.40mol mgo： 15.0/40.32=0.37mol co2： 57.8/44=1.31mol f： 26.5/19=1.39mol ai： （以 sio2 計(jì)）144.3/60=1.91mol 將以上結(jié)果列表如下： 組分p2o5caofe2o3al2o3co2fmgoai

45、%26.8440.232.704.035.782.651.5011.43 mol/kg 礦 1.897.180.170.401.311.390.371.91 將化學(xué)分析結(jié)果按礦中可能存在的化合物形式組成各種化合物，并計(jì)算各物質(zhì)的 量。 ca5f(po4)3。磷礦中 1.5mol p2o5相當(dāng)于 1mol ca5f(po4)3，故 ca5f(po4)3=1.89/1.5=1.26mol caf2。磷礦中 1.39mol，其中 1.26mol 來(lái)自 ca5f(po4)3，故 caf2=（1.39-1.26）/2=0.065mol mgco3。因 1molmgo 相當(dāng)于 1mol mgco3,1kg

46、 礦中含 mgo0.37mol，故 mgco3=0.37mol caco3。礦中 cao 為 7.18mol，扣除 ca5f(po4)3中 cao 51.26mol 以及 caf2中 cao0.065mol 后，剩下應(yīng)為 caco3，故 caco3=7.18-（51.26+0.065）=0.82mol 將計(jì)算結(jié)果列表如下 組分ca5f(po4)3 caco3 mgco3 fe2o3 al2o3 caf2 sio2 mol/kg 礦 1.26 0.82 0.37 0.17 0.40 0.065 1.91 下面計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱是從反應(yīng)物和生成物的標(biāo)準(zhǔn)生成熱得到的。各種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn) 生成熱均寫(xiě)在反應(yīng)式

47、中該物質(zhì)的下方。 ca5f(po4)3（s）+5h2so4（98%）+10h2o( l ) -6872 -5815 -10286 5caso42 h2o（s）+3h3po4（30%）+hf（ aq ） -52023 -31292 -316 h1= -(52023+31292+316)-(-6872-5815-10286) =-500kg/mol ca5f(po4)3 caf2 ( s )+ h2so4（98%）+2h2o（1） -1215 -815 -2286 5caso42 h2o（s）+2hf( aq ) -2023 -2316 h2= -(-2023+-2316) -(-1215-815

48、-2286) =-53 kj/mol caf2 hf( aq ) + 1/6sio2( s ) -316 -1/6841 1/6h2sif6（aq）+2/6 h2o( l ) -1/62331 -2/6286 h3=-(1/62331+2/6286)-( -316+1/6841)=-27.7 kj/mol hf fe2o3 +2h3po4（30%）+ h2o( l ) -824 -21292 -286 2 fe po42 h2o（s） -21871 h4=-21871-( -824-21292-286)=-48 kj/mol fe2o3 al2o3 (s )+ 2h3po4（30%）+ h2o

49、( l ) -1610 -21292 -286 2al po42 h2o（s） -22353 h5= -22353-（-1610-21292-286）=-226 kj/mol al2o3 caco3 (s )+ h2 so4（98%）+ h2o( l ) -1207 -815 -286 caso42 h2o（s）+ co2（g） -2023 -394 h6 =-(2023+394)-( -1207-815-286)=-109 kj/mol caco3 mgco3 (s )+ h2 so4（98%） -1110 -815 mg so4（aq）+ h2o( l ) + co2（g） -1369 -

50、286 -394 h7=-(1369+286+394)-(-1110+815)=-124kg/mol mgco3 根據(jù)每千克磷礦各反應(yīng)物的量，計(jì)算 1kg 礦的反應(yīng)熱： hr=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(jì)算 在計(jì)算磷礦酸解過(guò)程的反應(yīng)熱3時(shí)，參加反應(yīng)的硫酸和磷酸都是采用始末態(tài)世紀(jì) 濃度的標(biāo)準(zhǔn)生成熱。按照蓋斯定律，定壓反應(yīng)熱只與始末態(tài)有關(guān)，因而不應(yīng)該在計(jì)稀 釋熱。但所加過(guò)量硫酸部分則應(yīng)計(jì)算稀釋熱。 酸解礦的理論用酸量是按礦中的 ca

51、o 計(jì)算的，沒(méi)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(shí)際的過(guò)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(shí)際用 98% h2 so40.754kg。因此 h2 so4的理論過(guò)量亦應(yīng)為： 0.754（0.005/1.05）0.98=0.0352kg/kg 礦。 1kg 礦中有 mgco30.37mol，消耗 h2 so4也應(yīng)是 0.037mol，即： 0.03798/1000=0.036kg 因此實(shí)際過(guò)量硫酸為零。故作熱衡算時(shí)可不計(jì)硫酸稀釋熱。 （3）熱量衡算 物料衡算流量物流量和相關(guān)各物質(zhì)的比熱容數(shù)據(jù)如下： 編號(hào)物料名稱流量

52、（kg/h）溫度/比熱容/(kj/kgk) 1磷礦粉（26.84% p2o5）2670250.770 2硫酸（98% h2 so4）2013.18251.445 3稀磷酸（16.3% p2o5）10426.35703.506 4酸解料漿14418802.745 5co2（g）154.8700.843 6sif4（g）2.7700.708 7h2o( g)53470汽化熱 2625 kj/kg 輸入熱量 a.磷礦粉帶入濕熱： q1=26700.77025=0.514106kj/h b.硫酸帶入濕熱 q2=2013.181.44525=0.073106 kj/h c.稀硫酸帶入濕熱： q3=104

53、26.353.50670=2.559106 kj/h d.化學(xué)反應(yīng)熱 q4=9022670=2.408106 kj/h e 攪拌器做功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚?酸解槽共 9 臺(tái)攪拌漿，實(shí)測(cè)功率平均為 16kw，設(shè)這部分功全變?yōu)闊岱磻?yīng)為： q5=1693600=0.518106 kj/h q輸入=q1+ q2+ q3 +q4+q5=6.687106 kj/h 輸出熱量 a.酸解料漿帶出熱 q6=144182.74580=3.166106 kj/h b.co2氣體帶出熱 q7=154.80.84370=0.009106 kj/h c. sif4氣體帶出熱 q8=2.70.78770=0.00001106 kj

54、/h d.水蒸氣帶出熱 q9=5342625=1.402106 kj/h e.熱損失 設(shè)熱損失為輸入量的 5% q10= q輸入0.05=6.0721060.05=0.3036106 kj/h f.冷卻空氣帶走熱量 q11= q輸入-（q6+ q7+ q8+ q9+ q10）=1.191106 kj/h 這部分熱量全由進(jìn)入冷卻空氣以顯熱形式帶出。設(shè)進(jìn)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(fēng)機(jī)排除溫度為 70。空氣比熱容為 1.03kj/（kgk）則所需空氣量： 1.191106/1.03（70-25）=25696 kj/h 出酸解槽空氣的濕含量： h=5

55、34/（25696/1.015）+0.015=0.0211 熱量衡算結(jié)果列于下表： 輸 入輸 出 項(xiàng)目名稱熱量106 kj/h%項(xiàng)目名稱熱量106 kj/h% 磷礦粉帶入 硫酸帶入 稀硫酸帶入 反應(yīng)熱 攪拌功能轉(zhuǎn) 換熱 0.514 0.073 2.559 2.408 0.518 8.5 1.2 42.1 39.7 8.5 酸解料將帶出 水分蒸發(fā)帶出 冷卻空氣帶出 co2 及 sif4氣體帶出 熱損失 3.166 1.402 1.191 0.009 0.3036 52.1 0.2 19.6 23.1 5 合計(jì)6.072100合計(jì)6.072100 第五章第五章 設(shè)備計(jì)算與選型設(shè)備計(jì)算與選型 5.1

56、 攪拌釜的設(shè)計(jì) 5.1.1 罐體和夾套的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 筒體和封頭形式的選擇 在固-液系統(tǒng)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(kuò)散阻力即促進(jìn)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(huán)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(gè)用鋼筋混凝土搗制的同心圓筒組成內(nèi)筒與外筒的比例一般按 1：3 進(jìn)行分配， 即外筒的容積為內(nèi)筒的 8 倍外筒的料漿溢流到內(nèi)筒后再泵送去過(guò)濾。同心圓環(huán)室按相 等圓心角設(shè)置了 8 臺(tái)攪拌槳并從工藝上依次相應(yīng)分為 8 個(gè)區(qū)；中心圓筒設(shè)置 1 臺(tái)攪拌 槳為第 9 區(qū)。每個(gè)攪拌軸上裝有同向雙層開(kāi)啟式渦

57、輪攪拌器，9 臺(tái)漿的方向與攪拌率 都相同。除第 1 漿向下翻動(dòng)外，其余各漿均向上翻動(dòng)。反應(yīng)攪拌釜一般選擇圓柱形筒 體，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。 2. 筒體的直徑和高度 因?yàn)槿萜鲀?nèi)的介質(zhì)為硫酸、磷礦粉。平均反應(yīng)時(shí)間為 5 小時(shí)，物料為酸性介質(zhì)料 將密度為 1.46gcm3 介質(zhì)為液固相物料，選取一般反應(yīng)釜 h/di。 表 5-1 幾種攪拌罐的 h/di 值 種類罐內(nèi)物料性質(zhì) h/di 液液相或液固相物料 11.3 一般攪拌罐 氣液相物料 12 發(fā)酵罐類 1.72.5 所以取 h/di=1.3，又因?yàn)槿莘e m3 7 . 51 10346 . 1 510 1 . 45 3 v 反應(yīng)槽體積： m374 .

58、5 9 7 . 51 v = 51.7 m3 4 2h d v 取 h/d=1.3 =3.1416 則m778 . 1 3 . 1*1416 . 3 74 . 5 *4 )/( 4 3 3 dh v d 圓整后取 d=2m 所以 h=2.6m 選取封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的容積為 v封頭料液 封頭料液= m305 . 1 24 21415 . 3 24 33 d 由 h=v-v/(/4*d3)=1.493 m 圓整 h 取 hi=2000mm 核算 h/di，h/di=20002000=1 3.夾套的直徑與高度 夾套直徑 dj 的選取 dimm 500600700800200030

59、00 djmmdi+50di+100di+200 由上表可得，夾套的直徑為 dj= di+200=2200mm 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 hjh-v封頭 4 2 d 裝料系數(shù)通常取 0.60.85 磷礦反應(yīng)有阻抗性取 0.6 hj=0.762m 4/4*1415 . 3 05 . 1 74 . 5 *6 . 0 圓整后取 hj=8000mm 校核傳熱面積 a 工藝要求傳熱面積大于 3，查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的的內(nèi)表面積 a=0.35 di2=1.4 8000mm 高的筒體的表面積 a=5.0246 總傳熱面積 a=1.4+5.0246=6.42

60、643 4.內(nèi)筒體及夾套的壁厚的計(jì)算11 選擇材料確定設(shè)計(jì)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(qiáng)，內(nèi)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 235 mpa 夾套為 一內(nèi)壓容器，去設(shè)計(jì)壓力等于夾套內(nèi)最高工作壓力 0.1 mpa.內(nèi)筒體和底封頭即受內(nèi)壓 又受外壓的作用，按內(nèi)壓取設(shè)計(jì)壓力等于夾套內(nèi)最高工作壓力 0.2 mpa，按外壓取設(shè) 計(jì)壓力 0.1 mpa. 夾套筒體和夾套封頭壁厚計(jì)算 a 夾套筒體計(jì)算厚度 應(yīng)力要求 c 外壓試驗(yàn)校核 已計(jì)算當(dāng)內(nèi)筒筒體取 7mm，他的許用因?yàn)閵A套采用雙面焊，局部探傷。由表知，夾 套