磷酸一銨生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)課程

1、磷酸一銨生產(chǎn)技術(shù)××化工工程有限責(zé)仼公司磷酸一銨生產(chǎn)技術(shù)目錄1磷酸生產(chǎn)工藝技術(shù)方案 . .41.1礦漿制備工藝 .41.2濕磨工藝介紹 . .51.3磷酸生產(chǎn)工序 . .71.3.1磷酸生產(chǎn)工藝的介紹 . .71.3.2磷酸生產(chǎn)過程主要化學(xué)反應(yīng) . .71.4濕法磷酸工藝技術(shù)介紹 . .81.4.1工藝技術(shù)發(fā)展特點(diǎn) . .8（1）裝置大型化. .8（2）二水法流程仍占主導(dǎo)地位，同時(shí)積極發(fā)展半水法和再結(jié)晶工藝，使裝置更加節(jié)能。. 91.4.2世界上濕法磷酸工藝情況 . .91.4.3磷酸工藝技術(shù)方案的比較與選擇.111.5二水法工藝技術(shù)的比較和選擇 . .111.5.1二水法

2、工藝技術(shù)介紹 . .111.5.2二水法工藝技術(shù)的比較 .121.5.3二水法工藝技術(shù)選擇 . .121.6磷酸生產(chǎn)主要設(shè)備選擇 . .121.6.1球磨機(jī) . .121.6.2萃取槽的選擇 . .131.6.3過濾設(shè)備的選擇 . .161.6.4尾氣洗滌設(shè)備的選擇 . .172磷酸生產(chǎn)工藝 . .182.1磷酸生產(chǎn)工藝流程 . .182.1.1磷酸生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介 . .182.1.2磷酸生產(chǎn)工藝流程圖 . .192.2生產(chǎn)物料平衡 . .212.2.1年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸磷酸一銨裝置物料平衡見圖1-2 .212.2.2生產(chǎn)裝置的磷平衡 . .222.3磷酸生產(chǎn)主要設(shè)備一覽表 . .233磷酸一

3、銨生產(chǎn)技術(shù) . .243.1磷酸一銨工藝技術(shù)的選擇和比較. .243.1.1磷酸濃度的確定 . .243.1.2中和方法的確定 . .243.1.3磷銨料漿霧化方式的選擇 . .253.2磷銨生產(chǎn)工藝的介紹 . .263.2.1傳統(tǒng)法生產(chǎn)磷酸銨的工藝 . .263.2.2料漿法生產(chǎn)磷酸銨類肥料的工藝. .273.2.3磷酸一銨工藝生產(chǎn)流程 . .284磷銨生產(chǎn)工藝介紹 . .304.1生產(chǎn)工序 . .304.1.1中和工序 . .304.1.2濃縮工序 . .304.1.3干燥 . .314.2余熱利用 . .314.3氨站 .324.4磷銨生產(chǎn)過程的主要化學(xué)反應(yīng)：. .324.5磷銨系統(tǒng)主要

4、設(shè)備的選擇 . .334.5.1料漿濃縮加熱器： . .334.5.2噴霧干燥裝置： . .334.5.3噴粉塔 . .334.6磷酸一銨裝置原料及能源消耗量. .344.7磷銨裝置主要設(shè)備 . .341 磷酸生產(chǎn)工藝技術(shù)方案采用單槽單槳磷酸快速萃取轉(zhuǎn)臺(tái)真空過濾技術(shù)配套建設(shè)20 萬(wàn)噸/ 年濕法磷酸生產(chǎn)裝置一套（含磷礦制漿系統(tǒng)）。本工藝分礦漿制備及磷酸生產(chǎn)二部分。1.1 礦漿制備工藝原料生產(chǎn)中礦漿制備工藝的確定磷酸生產(chǎn)中礦漿制備工藝中磨礦通常有干磨與濕磨兩種工藝，濕磨工藝有開路磨礦和閉路磨礦二種流程。（1）干磨工藝干磨工藝是將磷礦在風(fēng)掃磨內(nèi)磨成90%通過 100 目的礦粉，水分含量在 1%以下，

5、進(jìn)磨機(jī)的磷礦塊度控制在25mm以下，水分控制在8%以下。磨機(jī)尾氣處理采用干法除塵。（2）濕磨工藝濕磨工藝是將磷礦與水一起研磨成含水約3038%的礦漿，一般采用球磨或棒磨。磨礦工藝選擇原料磨礦工藝可選擇濕磨或干磨，濕法與干法相比，它具有流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，廠房體量小，占地少，投資低；濕磨的功率消耗比干磨低，且原料不需干燥，節(jié)省了燃料，從而降低生產(chǎn)成本；操作環(huán)境好，噪聲低，并消除了粉塵污染；簡(jiǎn)化礦粉加料系統(tǒng)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。濕磨工藝的缺點(diǎn)：礦漿的含水帶入反應(yīng)系統(tǒng)，與干磨流程相比，石膏過濾時(shí)，洗滌水量需相應(yīng)減少。根據(jù)二種磨礦工藝的比較，一般都選用濕法磨礦工藝。1.2 濕磨工藝介紹磷礦石組分見表1

6、-1表 1-1 磷礦組成一覽表成份P OCaOSiOAlOFe OMgOF2522323組成 %31.043.016.51.61.40.53.25濕磨工藝分類濕法磨礦工藝分開路磨礦及閉路磨礦（ 1）閉路磨礦磷礦石進(jìn)入磨機(jī)后，在磨礦過程中進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，礦漿通過分選機(jī)將大了要求粒度的磷礦石返回至磨機(jī)進(jìn)口， 只有達(dá)到粒度要求的礦漿進(jìn)入礦漿貯槽。（ 2）開路磨礦磷礦石進(jìn)入磨機(jī)，通過（分段）粉磨后，礦漿直接由磨機(jī)出料口排入礦漿貯槽。（3）開路與閉路工藝流程優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表1-2表 1-2 開路與閉路工藝比較比較指標(biāo)流程閉路流程開路流程流程流程長(zhǎng)、復(fù)雜流程短、簡(jiǎn)單對(duì)礦的適應(yīng)性對(duì)原料礦一致性要求較高， 并且

7、要對(duì)各種礦均能適應(yīng)求原礦的含泥量低， 一般要求采用擦洗精礦可靠性對(duì)分級(jí)和濃縮設(shè)備的可靠性要求可靠性好高裝機(jī)容量稍低于開路稍高于閉路每噸礦的耗電量稍低于開路稍高于閉路占地面積大，一般為開路流程二倍以上小產(chǎn)品粒度易于控制、粒度均勻性較好粒度均勻性一般可以看出，閉路工藝流程是通過粒度分級(jí)設(shè)備，對(duì)磨過的礦漿進(jìn)行分級(jí)，主要分級(jí)方法有： 使用螺旋分級(jí)機(jī)分級(jí)、水力旋流器分級(jí)以及重力沉降等。閉路流程的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，通過分級(jí)，礦漿的粒度分布比較均勻， 并且成品粒度容易保證。 但是，他的缺點(diǎn)也比較多，如生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、占地面積大，設(shè)備多、水耗大、需要有濃縮過程等。濃縮過程對(duì)磷礦本身的質(zhì)量比較挑剔，對(duì)物料的一致

8、性要求很高。當(dāng)物料的性質(zhì)有所變化時(shí)， 能直接影響到設(shè)備的效率和能力，而往往磷礦來(lái)時(shí)為統(tǒng)礦， 不易控制物性。 因此該種流程的運(yùn)用中受到一定的限制。就開路工藝流程而言，優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單、占地少，設(shè)備少和水耗少、原料的適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠。其缺點(diǎn)是粒度分布較難控制。為了解決上述問題， 針對(duì)各種不同礦種的物理特性， 設(shè)計(jì)了各種新規(guī)格磨機(jī)，加長(zhǎng)了長(zhǎng)徑比，以滿足工藝生產(chǎn)對(duì)粒度的要求，如3200×8000、 3200×7000、 2700×6000、 2700×9000 等。 3200×7000 已用于云南磷肥工業(yè)有限公司 8 萬(wàn)噸 / 年磷酸裝置、昆陽(yáng)磷肥廠

9、 8 萬(wàn)噸 / 年磷酸裝置。而 2700×6000 則用于云南紅磷公司以及××洋豐集團(tuán) 6 萬(wàn)噸 / 年磷酸裝置。××洋豐集團(tuán)已生產(chǎn)數(shù)年，運(yùn)行情況良好。另外在新的磨機(jī)中，使用雙倉(cāng)溢流型球磨機(jī)，一個(gè)倉(cāng)為棒磨，另一個(gè)倉(cāng)為球磨，以保證粒度均勻，并能提高產(chǎn)量。磷礦采用兩級(jí)破碎磷礦， 第二級(jí)破碎采用反擊式破碎機(jī)， 保證磷礦進(jìn)球蘑機(jī)時(shí)粒度大大小于以往要求 25mm。從而大幅度提高球磨機(jī)產(chǎn)量。通過以上比較，很清楚的反映出開路與閉路的各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)具體項(xiàng)目的工藝流程選擇有決定作用。 結(jié)合貴州磷復(fù)肥項(xiàng)目的實(shí)際情況和要求，決定該項(xiàng)目采用礦漿制備工藝流程為濕法球磨的

10、開路流程。1.3磷酸生產(chǎn)工序磷酸生產(chǎn)工藝的介紹在濕法磷酸生產(chǎn)過程中，主要是得到均勻、粗大、易于過濾和洗滌的磷石膏結(jié)晶， 因此，濕法磷酸的生產(chǎn)工藝實(shí)際上是磷石膏的結(jié)晶工藝。從磷石膏的結(jié)晶水分類，其工藝可分為以下幾種：（ 1）二水法（ CaSO4·2HSO4）；（ 2）半水法（ CaSO4·0.5H2SO4）；（ 3）半水- 二水法（ CaSO4·0.5H2SO4- CaSO4·2H2SO4）；（ 4）二 水 - 半 水 法 （ 又 稱 再 結(jié) 晶 法 ）（ CaSO4·2HSO4-CaSO4·0.5H2SO4）；（ 5）其中半水法和再結(jié)

11、晶法對(duì)磷礦的質(zhì)量要求非常高，我國(guó)的磷礦儲(chǔ)量雖然較豐富，但都是以含雜質(zhì)較高的中低品位磷礦為主，該磷礦無(wú)法滿足半水法和再結(jié)晶法濕法磷酸生產(chǎn)的需要， 因此，國(guó)內(nèi)的濕法磷酸生產(chǎn)主要以二水法工藝為主；磷酸生產(chǎn)過程主要化學(xué)反應(yīng)硫酸分解磷礦生成磷酸溶液和難溶性的硫酸鈣結(jié)晶，總化學(xué)反應(yīng)式為：Ca5F(PO4) 3 + 5H2SO4 + 5nH2O = 3H3PO4 + 5CaSO4·nH2O + HF實(shí)際上，反應(yīng)是分兩步進(jìn)行的。第一步是磷礦和循環(huán)料漿（或返回系統(tǒng)磷酸）進(jìn)行預(yù)分解反應(yīng)， 磷礦首先溶解在過量的磷酸溶液中生成磷酸一鈣：Ca5F(PO4) 3 + 7 H 3PO4 = 5Ca(H 2PO4)

12、 2 + HF第二步以上述的磷酸一鈣料漿與稍過量的硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣結(jié)晶和磷酸溶液：5Ca(H2PO4) 2 + 5H2SO4 + 5nH 2O = 5CaSO4·nH2O + 10 H 3 PO4根據(jù)生產(chǎn)條件的不同，可以生成二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）、半水硫酸鈣（ CaSO4·0.5H2O）和無(wú)水硫酸鈣（CaSO4）三種，故上述分子式 CaSO4·nH2O中的 n 可以等于 2、0.5 或 0。相應(yīng)的在濕法磷酸生產(chǎn)上三種基本方法即為二水物法、半水物法和無(wú)水物法。 本項(xiàng)目采取二水物法工藝生產(chǎn)濕法磷酸。反應(yīng)生成的氟化氫（ HF）與磷礦中帶入的二氧化

13、硅（SiO2）生成氟硅酸（ H2SiF 6）：6HF + SiO 2 = H 2SiF 6 +2 H 2O少量的 H2SiF 6 將于 SiO2 反應(yīng)生成 SiF 4：2 H2 SiF6 + SiO 2 = 3SiF 4 +2HO氣相中的氟主要以SiF4 的形式存在，用水吸收后生成氟硅酸（H2SiF 6）水溶液并析出硅膠（ SiO2·nH2O）沉淀：3 SiF 4 + （n+2）H2O = 2 H 2SiF6 + SiO 2·nH2O磷礦中的鐵、鋁、鈉、鉀等雜質(zhì)將發(fā)生下述反應(yīng)：（Fe，Al ）2O3 + 2H 3PO4 = 2(Fe ，Al)PO4 + 3H 2O（Na，K

14、）O + HSiF6=（Na，K）SiF6+ H O2222鎂主要存在于碳酸鹽中，磷礦中的碳酸鹽如白云石、方解石等在萃取槽酸解過程中首先被硫酸分解并放出二氧化碳（CO2）：CaCO3+ H 2SO4 = CaSO4 + H 2O + CO2CaCO3·MgCO3+ 2 H 2SO4 = CaSO4+ MgSO4 + 2 H 2O +2 CO2 1.4 濕法磷酸工藝技術(shù)介紹工藝技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)（1）裝置大型化隨著市場(chǎng)對(duì)濕法磷酸需求量的增加，為增加產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低單位產(chǎn)品投資成本和日常的維修管理費(fèi)用，從七十年代末，世界磷酸裝置的單系列生產(chǎn)能力 （指反應(yīng)槽）不斷增加，到目前為止，日產(chǎn)

15、 1000 噸 P2O5 以上的裝置有數(shù)十套，最大單系列能力已達(dá)到 1800噸 P2O5/ 天，而更大的 2650 噸 P2O5/ 天裝置正在建設(shè)之中。（ 2）二水法流程仍占主導(dǎo)地位，同時(shí)積極發(fā)展半水法和再結(jié)晶工藝，使裝置更加節(jié)能。目前世界上共有濕法磷酸生產(chǎn)裝置350 套左右，其中80%以上用二水法生產(chǎn) , 二水法生產(chǎn)的磷酸約占世界濕法磷酸生產(chǎn)總量的 85%。為進(jìn)一步節(jié)約能耗， 降低磷礦和硫酸消耗， 世界各國(guó)競(jìng)相研究開發(fā)半水法 (HH)和再結(jié)晶法 (HDH 或 DHH)工藝。目前半水法最大能力已達(dá) 1500t/d P 2O5，半水二水法的單系列最大能力為 1100 噸 P2O5/ 天。但隨著世

16、界磷礦品位的降低和雜質(zhì)含量的增加，二水法流程因其對(duì)磷礦的適應(yīng)性和工藝的可靠性，穩(wěn)定性較強(qiáng)， 在大型磷酸裝置工藝中仍占主導(dǎo)地位，正在建設(shè)的2650 噸 P2 O5/ 天裝置即采用二水法JACOBS工藝。世界上濕法磷酸工藝情況下表 1-1 列出了世界上濕法磷酸工藝情況：表 1-3濕法工藝概況工藝路線工藝專利及其擁有者建廠數(shù)備注普萊昂 Prayon140吉科布斯 - 道爾科 Jacobs-Dorr29羅納普朗克 Rhone-Poulenc70現(xiàn)為 Krebs-SpeichimSIAPE11二水法工藝費(fèi)森斯 (N.H) Fisons8辛馬斯特 - 布雷耶7斯溫森 Swenson8凱洛格 - 洛普克 K

17、elloy-Lupka1費(fèi)森斯 (N.H)7西方石油公司 OXY5半水法工藝前蘇聯(lián)半水法流程許多未出口多木 Tomo1建在本公司TVA泡沫法僅作試驗(yàn)室試驗(yàn)日本鋼管公司 (NKK)和魯姆斯流程僅作工業(yè)試驗(yàn)-Lumas日本日產(chǎn) H 法 Nissan H26半水二水再日本鋼管公司 (NKK)11結(jié)晶工藝日本三菱7厄爾泰流程二水半水再辛特雷爾普萊昂11結(jié)晶工藝費(fèi)雷格特 (DDR)流程半水二水再費(fèi)森斯3結(jié)晶濃酸流日產(chǎn) C法2另一個(gè)在建程吉科布斯道爾科 HYS1后改為二水法西方石油公司 OXY僅作中試鋼管公司 (NKK)和魯姆斯流程僅作試驗(yàn)室試驗(yàn)阿爾巴特羅流程1后停產(chǎn)辛馬斯特布雷耶和厄爾泰流程僅有專利由上

18、表可以看出，由比利時(shí)普萊昂(Prayon) 公司的二水物工藝，在世界各地的二水法流程中被采用的數(shù)目最多，其產(chǎn)量約占磷酸總產(chǎn)量的一半。其次是法國(guó)的羅納普朗克(Rhone-Poulenc) 流程、吉科布斯道爾科 (Jacobs-Dorr)等。國(guó)內(nèi)近幾年陸續(xù)建成的十幾套大型磷酸裝置以及六七十年代建成的中小型磷酸裝置幾乎全部采用的是二水法工藝。磷酸工藝技術(shù)方案的比較與選擇二水法工藝技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定可靠，單系列規(guī)模大，對(duì)磷礦的適用性強(qiáng)，操作靈活，作業(yè)率高，維修工作量小。磷礦可采用濕磨，礦漿加料，能耗低，投資省，環(huán)境好，計(jì)量容易，國(guó)內(nèi)通過引進(jìn)技術(shù)已建成了幾個(gè)規(guī)模較大的工廠，在設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、生產(chǎn)操作等多

19、方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)， 對(duì)于中小型規(guī)模的磷酸裝置，所有設(shè)備均可以國(guó)產(chǎn)化，從而降低總投資。因此，本工程選用二水法磷酸工藝。1.5二水法工藝技術(shù)的比較和選擇二水法工藝技術(shù)介紹二水法工藝技術(shù)有多種，在國(guó)內(nèi)大型裝置中已有Prayon 工藝、R-P 工藝和 Jacobs-Dorr 工藝，這幾種工藝過濾部分的機(jī)型有帶式過濾機(jī)、翻盤式過濾機(jī)和轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)，反應(yīng)部分各有特點(diǎn)：（ 1） Prayon 工藝采用多格槽反應(yīng)器， 每格中安裝一臺(tái)軸流式透平槳， 通過建立硫酸濃度梯度來(lái)保持未反應(yīng)和共晶的 P2O5 損失最低，提高了 P2O5 回收率，降低了動(dòng)力消耗。采用低位閃蒸冷卻技術(shù)，利用大流量軸流泵把循環(huán)料漿通過真空

20、冷卻器蒸發(fā)水來(lái)冷卻， 料漿進(jìn)出溫度差約 2，大大降低了系統(tǒng)結(jié)垢。反應(yīng)槽的溫度可以通過調(diào)節(jié)閃蒸冷卻器內(nèi)的真空度來(lái)控制，操作簡(jiǎn)便可靠。（ 2） Jacobs-Dorr 工藝采用環(huán)形單槽反應(yīng)器，單槽中每區(qū)安裝一個(gè) 45°折葉透平槳。也采用低位閃蒸冷卻技術(shù)， 除大流量的冷卻料漿循環(huán)外， 還專門安裝了一臺(tái)熱料漿循環(huán)泵，大大增加了了整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)比，改善了石膏的結(jié)晶，并具有高的過濾強(qiáng)度。（ 3）R-P 工藝采用無(wú)分室?guī)е行臄嚢杵鞯膯尾鄯磻?yīng)器，磷礦的溶解和生成石膏都是在均勻 SO3 濃度條件下完成 . 采用料漿拋灑冷卻技術(shù)， 為增加空氣流與料漿的高效傳熱，安裝了多臺(tái)表面冷卻器和硫酸加料分布器。

21、料漿過濾采用 UCEGO轉(zhuǎn)臺(tái)過濾機(jī)。二水法工藝技術(shù)的比較（ 1）Prayon 工藝和 Jacobs 工藝均配有熟化槽， R-P 工藝也由單槽發(fā)展為雙槽，其設(shè)計(jì)對(duì)礦種變化具化較強(qiáng)的適用性，可根據(jù)礦種變化，改變硫酸加料點(diǎn)，控制反應(yīng)料漿的硫酸濃度梯度，優(yōu)化反應(yīng)操作條件，以獲得最高的 P2O5 回收率。（ 2）以上三種磷酸反應(yīng)工藝技術(shù)在世界上都有相當(dāng)數(shù)量的建廠實(shí)例，技術(shù)成熟可靠，在國(guó)內(nèi)這三種技術(shù)都已引進(jìn)。二水法工藝技術(shù)選擇經(jīng)比較看出，采用R-P 雙槽能耗低，流程簡(jiǎn)單，投資低，設(shè)備臺(tái)數(shù)少等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合工程特點(diǎn)及業(yè)主要求， 本可研報(bào)告采用二水物工藝，磷酸反應(yīng)槽采用雙槽單槳，攪拌器選用可調(diào)角度，變截面，節(jié)能型

22、攪拌器，盤式過濾機(jī)過濾。該流程在國(guó)內(nèi)已有成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可節(jié)省投資，靈活操作，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化。1.6 磷酸生產(chǎn)主要設(shè)備選擇球磨機(jī)磨礦設(shè)備有多種，如較早出現(xiàn)的雷蒙磨，近年國(guó)內(nèi)引進(jìn)裝置中有過的棒磨機(jī)以及國(guó)內(nèi)迄今在磷銨裝置中使用最普遍的球磨機(jī)。雷蒙磨能耗和噪聲較大，引進(jìn)的棒磨機(jī)使用效果并不十分理想，故本裝置仍選用球磨機(jī)( 濕磨 ) ，其操作穩(wěn)定可靠，噪聲小，環(huán)境潔凈。磨機(jī)規(guī)格為： 2700×6000萃取槽的選擇國(guó)內(nèi)推薦使用的萃取技術(shù)在我國(guó)前期建設(shè)的濕法磷酸生產(chǎn)線一般采用同心圓多槳單槽流程，隨著國(guó)外技術(shù)的不斷引進(jìn)及單套磷酸生產(chǎn)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大， 單槽單槳及方格多槽在我國(guó)也不斷得到采用。 但多格

23、方槽在生產(chǎn)過程中所需的回漿需要一臺(tái)低揚(yáng)程、 大流量的料漿泵提供， 而且物料在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量需要特殊的料漿真空冷卻裝置移出， 一次投資相應(yīng)較大；單槳單槽流程采用沒有分隔的單體萃取槽， 而且槽上只設(shè)置一只攪拌槳，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；同時(shí)單槽單槳裝置由于槽內(nèi)沒有分隔區(qū)，上部具有較大的空間， 有利于料漿的傳熱過程， 因此在該槽中采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的料漿表面冷卻器即可達(dá)到移走萃取槽中多余反應(yīng)熱的目的。 單槽單槳在滿足磷酸生產(chǎn)主要目標(biāo)方面具有以下獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)： 可獲取最大的磷得率單槽單槳萃取流程除能滿足磷石膏結(jié)晶長(zhǎng)大所需的充分的時(shí)間外，同時(shí)較大的回漿可消除萃取槽加料處的過飽和狀況， 為磷石膏晶體成長(zhǎng)提供有利的條件，

24、 同時(shí)均勻的、具有一定強(qiáng)度的攪拌也使系統(tǒng)中得到均一的 SO3-2 濃度，減少萃取過程造成的晶間損失， 以獲得較高的磷得率。 最少的投資對(duì)于一定的料漿停留時(shí)間而言， 采用單槽單槳時(shí)的建設(shè)投資比采用其它流程要少得多。 同時(shí)，采用單槽單槳可為結(jié)晶過程提供良好的條件，所需反應(yīng)時(shí)間可以比相應(yīng)的多槽系統(tǒng)短一些， 得到的磷石膏結(jié)晶也相應(yīng)的要好一些。 最小的維修工作量由于采用了單槳，又不需要料漿循環(huán)泵，不僅消耗動(dòng)力省，而且對(duì)設(shè)備的維修工作也要比一般流程少得多。 最大的磷酸純度成品磷酸中游離硫酸含量比一般為低，在1.3 1.7%H2SO4之間，為此，磷酸的純度顯然比較高。 磷礦的反應(yīng)完全單槽系統(tǒng)中，磷礦的加入和

25、成熟料漿的取出都在同一單槽中進(jìn)行，難免會(huì)有一小部分未分解的料漿走短路跑出來(lái)。但是，長(zhǎng)期以來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明， 由于磷礦的反應(yīng)速度非?？?，這類損失已經(jīng)減少到了不重要的程度。3在國(guó)外，摩洛哥的最大單槽容積為800m，同時(shí)羅納普朗克公司3已經(jīng)能夠提供容積為2000m的單槽。我國(guó)早在 19 世紀(jì) 90 年代初于江3西貴溪化肥廠成功地引進(jìn)了法國(guó)羅納- 普朗克公司的容積為775m 單槽單槳，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為12 萬(wàn)噸/年100%P2O5。綜上所述，單槽單槳濕法磷酸萃取流程在實(shí)際生產(chǎn)過程中具有較大的優(yōu)勢(shì)，因此本流程擬采用該流程制取磷酸。萃取槽的比較在二水法濕法磷酸生產(chǎn)工藝中，具有代表性的萃取槽工藝技術(shù)為：（

26、1）同心圓多槳單槽流程 吉科布斯 - 道爾（ Jacobs-Dorr ） ；（ 2）方格多槽（第四代） 普萊昂（ Prayon） ；（ 3）單槽單槳 羅納 - 普朗克（ Rhone-Poulenc） 等流程。（ 4）萃取槽的比較詳見表 1-4表 1-4萃取槽技術(shù)比較序號(hào)比較內(nèi)容多格方槽單槳單槽同心圓槽1磷酸能力275t/d P 2O5400 t/d P 2O5670 t/d P 2 O52操作容積333494m780m1563m3攪拌槳功率 KW1852808634料漿冷卻低位閃蒸冷卻拋灑冷卻低位閃蒸冷卻5單位體積功率3330.3745KW/m0.36KW/m0.5521 KW/m6每天每噸

27、P2O5 需要容1.801.952.333積 m/(d tP2O5)1.6.2.3 萃取槽的選擇 萃取槽：磷銨主萃取槽槽體采用以花崗巖為骨料的300#鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽體內(nèi)壁襯丁基橡膠板、碳磚防腐層，底部設(shè)圓臺(tái)防磨層；槽體內(nèi)部均布六塊擋板， 其主要目的是為了消除槽中心的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，改變槽內(nèi)料漿流態(tài)，使料漿的徑向、周向和軸向流速重新分布，由于軸向流速明顯增大，使料漿形成強(qiáng)大的循環(huán)流，這股循環(huán)流，既有很強(qiáng)的對(duì)流循環(huán)作用，又有很強(qiáng)的湍流擴(kuò)散能力，因而能獲得均勻的 CaSO4·2HO結(jié)晶顆粒，同時(shí)攪拌功率較小。 萃取槽攪拌槳：萃取槽攪拌槳采用螺旋變截面推進(jìn)式攪拌槳，該種攪拌槳軸向流速大

28、， 體積循環(huán)倍率大， 自葉片軸向推出的料漿流速較高，并吸收周圍低速漿流， 使得低速料漿和高速料漿合成全部循環(huán)流量。槽內(nèi)料漿的這種循環(huán)流動(dòng)涉及到整個(gè)攪拌槽， 起到體積循環(huán)作用，把槳葉排出料漿的能量傳遞到槽體各處， 同時(shí)將槽內(nèi)各處流體順次循環(huán)到具有強(qiáng)烈攪拌作用的槳葉近旁，造成強(qiáng)烈的混合與擴(kuò)散，料漿表面液膜不斷更換新， 確保萃取反應(yīng)順利進(jìn)行。 該種攪拌槳可使槽內(nèi)料漿每 24 秒循環(huán)一次，循環(huán)量為 32.8m3/s ，循環(huán)倍率（循環(huán)量與排出量之比）約為 700；萃取槽的單位容積能耗為 0.36kwh/m3。由于采用軸向推力槳葉料漿循環(huán)倍率大， 使料漿中游離 SO4-2 含量的濃度小于 1.5g/t ，

29、防止了因局部 SO4-2 過量造成磷礦包裹現(xiàn)象，降低了為-2過低而產(chǎn)生的共晶 P2O5 損失。分解磷礦 P2O5 損失，也防止了因局部 SO4 萃取槽料漿表面冷卻器：萃取槽槽頂裝有4 臺(tái)料漿表面冷卻器，均為螺旋狀。料漿表面冷卻器螺旋直徑為280mm，轉(zhuǎn)速為1040r/min ，螺旋插入料漿深度為350mm。表面冷卻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，浸入料漿的螺旋槳料漿拋灑成液滴狀， 增大料漿液面與空氣接觸的比表面積，強(qiáng)化冷卻空氣的冷卻效果。該種料漿冷卻方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，冷卻效果較好。過濾設(shè)備的選擇轉(zhuǎn)臺(tái)過濾機(jī)介紹：UCEGO轉(zhuǎn)臺(tái)過濾機(jī)是法國(guó)比奇內(nèi)- 圣戈邦與比利時(shí)聯(lián)合化學(xué)公司聯(lián)合開發(fā)的，現(xiàn)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有廠家進(jìn)行生產(chǎn)

30、。 該機(jī)主要部件有水平轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置、真空錯(cuò)氣盤、周邊膠帶擋料裝置、卸料螺旋裝置、濾布沖洗裝置、料漿及洗滌水加料箱等。 轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)按過濾程序化分為初濾區(qū)、過濾區(qū)、一洗區(qū)、二洗區(qū)、三洗區(qū)、濾餅卸料區(qū)、濾布沖洗區(qū)和濾布吸干區(qū)。有效過濾面積分配為初濾區(qū)5%、過濾區(qū) 18%、一洗區(qū) 29.5%、二洗區(qū) 19.5%、三洗區(qū) 28%。該機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，磷石膏過濾、洗滌效果較好，磷損失、裝置運(yùn)行費(fèi)用都相對(duì)較低。轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)2對(duì) 5 萬(wàn)噸 / 年磷酸裝置的規(guī)模， 按過濾強(qiáng)度 4t/d ·m計(jì)算，需要的有效過濾面積為41.7m 2。國(guó)內(nèi)已有成熟的中、小型轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)的制造經(jīng)驗(yàn)。因此，在考慮一

31、定的富裕量后，擬選用1 臺(tái)總過濾面積255m的國(guó)產(chǎn)過濾機(jī)。其規(guī)格為：2總過濾面積： 55m有效過濾面積： 42 m2功率： 11kW過濾機(jī)的選擇過濾機(jī)是磷酸與石膏分離的關(guān)鍵設(shè)備。磷酸裝置的過濾機(jī)常用的有三種：盤式過濾機(jī)、帶式過濾機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)式 (UCEGO)過濾機(jī)。大型 UCEGO過濾機(jī)國(guó)內(nèi)已能制造， 帶式過濾機(jī)在國(guó)內(nèi)磷酸工廠中雖已應(yīng)用，但大2型的機(jī)器仍需依賴進(jìn)口， 一臺(tái) 80m 的帶式過濾機(jī)價(jià)格高達(dá)70 萬(wàn)美元，槽型橡膠帶及濾布使用壽命短，國(guó)產(chǎn)化也有困難，均需進(jìn)口，使工廠的操作費(fèi)用增加。傾覆盤式過濾機(jī)性能穩(wěn)定、可靠，容易控制，使用壽命長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)已有多年制造和使用經(jīng)驗(yàn)。 總面積為 120m2的過濾機(jī)

32、已在運(yùn)行中。 而轉(zhuǎn)臺(tái)式過濾機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，占地面積省，維修工作量少，本可研選用轉(zhuǎn)臺(tái)過濾機(jī)。尾氣洗滌設(shè)備的選擇國(guó)外目前使用最多的是噴淋錯(cuò)流填料床尾氣洗滌系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是氣體呈水平運(yùn)動(dòng)，而液體呈垂直運(yùn)動(dòng)，液氣比較高，填料可充分沖洗；可采用逐段降低洗滌液濃度的方法將各洗滌段串聯(lián)，以達(dá)到很高的洗滌效率。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的磷酸裝置中多采用這種洗滌器。國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的尾氣洗滌器多采用文丘里洗滌器。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，易操作。因此，尾氣洗滌系統(tǒng)擬選用文丘里洗滌器，同時(shí)為彌補(bǔ)單級(jí)吸收效率低的缺點(diǎn)，擬在文丘里之后加一個(gè)旋風(fēng)噴淋洗滌塔或填料塔。2 磷酸生產(chǎn)工藝2.1磷酸生產(chǎn)工藝流程磷酸生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介自礦漿崗位來(lái)的磷

33、礦漿經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入萃取槽； 硫酸自硫酸計(jì)量槽硫酸泵來(lái)，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入萃取槽； 淡磷酸由過濾崗位的濾液、 一洗液、二洗液混配后組成， 經(jīng)過濾泵崗位計(jì)量后進(jìn)入萃取槽。 在萃取槽中磷礦漿和硫酸反應(yīng)生成磷酸和二水硫酸鈣結(jié)晶， 同時(shí)逸出含氟廢氣。 成熟料漿經(jīng)料漿泵送去過濾崗位進(jìn)行過濾。萃取反應(yīng)過程產(chǎn)生的含氟廢氣、 水蒸氣由尾氣風(fēng)機(jī)抽出， 經(jīng)洗滌后排放。為保證萃取槽反應(yīng)溫度的穩(wěn)定， 利用料漿拋撒冷卻器將料漿在萃取槽上部空間形成液滴狀， 以增大液體與空氣接觸的表面積， 起到降低料漿溫度的作用， 同時(shí)采取調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的措施來(lái)達(dá)到維持料漿溫度的目的。由過濾崗位大氣冷凝器來(lái)的冷凝液進(jìn)入除沫塔， 經(jīng)洗滌循環(huán)泵打入文氏管

34、洗滌器對(duì)由萃取槽逸出的含氟廢氣進(jìn)行洗滌， 廢氣經(jīng)洗滌降溫后，由除沫器除去氣體中夾帶的霧沫， 經(jīng)排風(fēng)機(jī)抽送至尾氣煙囪放空。含有氟硅酸的洗滌液經(jīng)洗水泵打至過濾崗位沖洗濾布。由萃取崗位送來(lái)的磷酸料漿經(jīng)料漿布料器布料后進(jìn)入翻盤式過濾機(jī)，完成初濾、過濾、一洗、二洗、反吹、排渣、沖洗、吸干等程序，獲得的初濾液、濾液、一洗液和二洗液通過過濾機(jī)下錯(cuò)氣盤各區(qū)及連接管道至各自的三通管式氣液分離管， 三通分離器上部與環(huán)形真空氣室連接，在真空抽吸的作用下氣體進(jìn)入環(huán)形氣室， 經(jīng)除沫器除去霧沫后，進(jìn)入大氣冷凝器與來(lái)自冷卻水槽的水接觸， 使氣體中的水蒸氣、酸性氣體等經(jīng)冷凝除去，進(jìn)入真空泵進(jìn)口，并經(jīng)出口管道排空。過濾、洗滌由

35、一臺(tái)真空泵完成； 濾布吸干及反吹由另一臺(tái)真空泵完成，該泵利用負(fù)壓抽吸沖洗后的濾布中所含的水分， 抽出的氣體則作為濾餅反吹用。液相靠自身重力經(jīng)各自的大氣腿連接至濾液、一洗和二洗液泵，按萃取崗位對(duì)淡磷酸濃度的要求配酸后送至萃取槽， 多余的濾液作為成品酸送入成品酸儲(chǔ)槽。經(jīng)充分洗滌的磷石膏經(jīng)反吹排渣后進(jìn)入干渣斗， 并經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送至石膏堆場(chǎng)。沖洗濾布水進(jìn)入石膏漿槽， 經(jīng)石膏漿泵加壓后送至過濾崗位一洗水分布器作為磷石膏一洗水用。二洗水由磷銨工段送來(lái)， 經(jīng)加熱調(diào)整溫度后進(jìn)入過濾崗位二洗水分布器對(duì)磷石膏進(jìn)行第二次洗滌。成品磷酸根據(jù)硫基復(fù)合肥及磷銨生產(chǎn)需要分別送至兩工序。磷酸生產(chǎn)工藝流程圖磷酸生產(chǎn)工藝流程詳

36、見圖2-1 磷酸生產(chǎn)工藝方框流程圖50mm 50mm磷礦石粗碎篩分細(xì)碎球磨真空過濾真空中和萃 取混 和硫酸來(lái)自硫酸裝置氟氣去氟吸收系統(tǒng)28%磷酸去磷銨工段磷石膏磷酸連磷酸儲(chǔ)槽洗滌續(xù)沉降放空尾氣洗滌圖 2-1磷酸生產(chǎn)方框工藝流程圖2.2生產(chǎn)物料平衡年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸磷酸一銨裝置物料平衡見圖1-298% 硫酸 14.06磷礦漿 2.56水 30.67空氣 3.91磷石膏 42.33磷 酸尾氣 4.520% P2O5 27.7820% P2O5 20.252爐氣 109.2粉狀磷尾氣 139.9氨 2.7酸一銨成品 20圖 2-2 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸磷酸一銨裝置物料平衡圖單位：萬(wàn)噸 / 年生產(chǎn)裝置的磷平

37、衡生產(chǎn)裝置的磷平衡詳見圖1-3 裝置磷平衡圖粉塵排放損失 2.91損耗 254.21損耗 873.23原料礦石 24513.77破 碎磷酸裝置磷酸一銨裝置24510.8641915.49P：15982.96磷酸一銨產(chǎn)品 36938.03圖 2-3裝置磷平衡圖單位：噸 / 年2.3 磷酸生產(chǎn)主要設(shè)備一覽表磷酸生產(chǎn)主要設(shè)備詳見表 2-1表 2-1磷酸生產(chǎn)主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量備注1硫酸計(jì)量槽 6000×600012硫酸泵Q=15m3/h， H=20m33反應(yīng)槽 7000×650024料漿泵Q=80m3/h， H=25m25洗滌塔循環(huán)泵Q=25m3/h， H=32m2

38、6文丘里吸收塔喉徑 50017尾氣排風(fēng)機(jī)Q=50000 m3/h18轉(zhuǎn)臺(tái)過濾機(jī)F 總=55m2， F 有效 =42m219濾洗液中間槽7200×3000× 2400110消化槽 5000×4500111濾液泵Q=50m3/h， H=25m23 磷酸一銨生產(chǎn)技術(shù)3.1磷酸一銨工藝技術(shù)的選擇和比較磷酸濃度的確定磷銨生產(chǎn)常用氣氨與磷酸中和， 因磷酸濃度的不同， 粉狀磷銨的生產(chǎn)方法又分為兩大類，一類是將萃取磷酸濃縮到 48%左右，與氣氨加壓中和，利用氨與磷酸的反應(yīng)熱在噴粉塔內(nèi)自熱干燥， 這類方法稱為“濃酸法”； 另一類是將萃取磷酸直接與氣氨中和， 通過料漿濃縮蒸發(fā)部分水分

39、后， 再進(jìn)入噴霧塔與熱空氣進(jìn)行脫水干燥， 得到粉狀磷銨，此類方法稱為“稀酸法“。與“濃酸法”相比， “稀酸法”對(duì)磷礦要求較低， 生產(chǎn)過程對(duì)設(shè)備的耐腐蝕要求也較低，且操作更為方便，由于采用熱空氣干燥，所得到的粉狀磷銨中含水量一般控制在 2.5%以下，有效地防止了粉狀磷銨因堆放而導(dǎo)致的結(jié)塊。從工程投資上分析， 磷酸濃縮裝置的投資比料漿濃縮較高， 雖然采用“稀酸法”在噴霧干燥裝置上的投資比“濃酸法”高， 但從整個(gè)工程上進(jìn)行投資比較，采用“稀酸法”的投資仍比“濃酸法”略低。從能耗上進(jìn)行比較， “濃酸法”熱利用率比“稀酸法”高， 但磷銨生產(chǎn)中原材料消耗占生產(chǎn)成本 70%以上，能耗所占的生產(chǎn)成本很低，所以

40、能耗的多少不是決定工藝方案選擇的主要因素。綜合上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)， 本項(xiàng)目可研報(bào)告選擇“稀酸法”工藝。中和方法的確定磷酸與氨中和方式有好幾種，一般有槽式中和、管式中和、加壓中和及快速氨化中和。對(duì)料漿濃縮裝置而言， 國(guó)內(nèi)大多采用槽式中和方式。而快速氨化蒸發(fā)器是前蘇聯(lián)開發(fā)的一種新型高效氨化反應(yīng)器，它借助氣氨高速噴射進(jìn)入溶液所產(chǎn)生的動(dòng)力和巨大的中和熱使溶液產(chǎn)生溫差，而使液體在循環(huán)管中高速循環(huán)流動(dòng)， 并使氣液強(qiáng)烈湍動(dòng)混合， 由于氣氨進(jìn)入磷酸的傳質(zhì)過程得到強(qiáng)化， 從而大大加快了反應(yīng)速度， 縮短了停留時(shí)間。由于循環(huán)管徑只有400mm左右，因而可充分利用中和熱蒸發(fā)水分，與槽式流程相比，可降低能耗，但該技術(shù)

41、操作要求較高。本項(xiàng)目可研報(bào)告選擇快速氨化蒸發(fā)器中和方式。磷銨料漿霧化方式的選擇霧化方式的介紹磷銨料漿的霧化一般有三種方式：即離心式、氣流式和壓力式。離心式對(duì)料漿的水分波動(dòng)適應(yīng)性較強(qiáng)，產(chǎn)量可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但噴霧塔徑較大，對(duì)噴盤的加工、安裝要求較高。氣流式操作方便，通過調(diào)節(jié)霧化介質(zhì)（壓縮空氣）的流量及壓力可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品的粒度，噴頭磨損小，維修更換少， 但動(dòng)力消耗大，一般用在中小型噴霧裝置上。壓力式操作穩(wěn)定，產(chǎn)生粒子均勻，動(dòng)力消耗少，但磨損大，噴頭更換頻繁。目前國(guó)內(nèi)同類裝置上大多采用壓力霧化方式，所以本項(xiàng)目可研報(bào)告采用壓力霧化工藝。霧化方式的選擇減少在噴霧塔上結(jié)疤的機(jī)率， 關(guān)鍵在于噴出的磷銨濕料在未碰到塔壁前其粒子表面就已干燥，與逆流方式相比， 順流方式更能使噴出的磷銨料漿在短時(shí)間內(nèi)脫去大部分水分，減少磷銨料漿在噴霧塔上結(jié)疤的機(jī)率，而采用逆流方式噴霧塔內(nèi)結(jié)疤現(xiàn)象也不嚴(yán)重，而且因?yàn)榱显谒?nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，尾氣出塔溫度只有60，不易產(chǎn)生粉狀磷銨過熱現(xiàn)象。本方案選擇逆流方式，有關(guān)測(cè)定表明，逆流方式的噴霧干燥塔的容積傳熱系數(shù)比順流方式高。干燥介質(zhì)可以選擇熱爐氣。 熱爐氣的氣溫高，相應(yīng)設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度大，投資省。本項(xiàng)目可研報(bào)告選擇逆流方式的噴霧干燥塔3.2磷銨生