畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))-年產(chǎn)50萬噸磷酸二銨及干燥機(jī)的工藝設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)50萬噸磷酸二鏤及干燥機(jī)的工藝設(shè)計(jì)1 .設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 項(xiàng)目年產(chǎn)50萬噸磷酸二錢及干燥機(jī)的工藝設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)車間工藝的設(shè)計(jì)(2)干燥機(jī)設(shè)計(jì)1.3 設(shè)計(jì)規(guī)模(1)年產(chǎn)：50萬噸；(2)年生產(chǎn)日：312天；(3)日生產(chǎn)能力：500000/312=1600噸/天1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)該設(shè)計(jì)依據(jù)#化工有限公司的生產(chǎn)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，并結(jié)合設(shè)計(jì) 任務(wù)書的內(nèi)容年產(chǎn)50萬噸磷酸氫二俊和生產(chǎn)管理規(guī)范的相關(guān)文件而設(shè)計(jì)的，1.5 產(chǎn)品方案產(chǎn)品名稱：磷酸二俊化學(xué)名稱：磷酸氫二錢英文簡(jiǎn)稱：DAP分子式：(NH4)2HPO4分子量：132性質(zhì)：白色晶體或粉末，純的磷酸二俊含氮 21.21%, P2O5含53

2、.79% 易溶于水，性質(zhì)不穩(wěn)定，在空氣中逐漸失去氨而變?yōu)榱姿岫溴X。1.6 磷酸二鏤的用途、品種規(guī)格用途：磷酸二錢是一種高濃度的速效肥料，適用于各種作物和土壤，特 別適用于喜錢需磷的作物，作基肥或追肥均可，宜深施。產(chǎn)品物理性質(zhì)：本品易溶于水，溶解后固形物較少，適用各種農(nóng)作物對(duì) 氮磷元素的需要，尤其尤其適合于干旱少雨的地區(qū)作基乃以、種肥、追肥 與尿素、硝錢、氯化俊可混性好。表 1 磷酸二錢的規(guī)格 1 (GB10205-10212-88)f產(chǎn)品等級(jí)指標(biāo)名稱j' j -優(yōu)等品一等品合格品后效磷（中性檸檬酸俊溶性磷，以 已O5計(jì)）4648>42>38水溶性（以P2O5計(jì)） >

3、423832總氮含量N%1618>15>13總養(yǎng)分（有效磷+總氮）% >645751水份含量 %1.52.02.5粒度(14mm), %9080801.7 磷酸二鏤的生產(chǎn)方法目前磷錢的合成路線主要有以下幾種21.7.1 預(yù)中和-氨化?；痗ty圖1槽式中和器本工藝中和反應(yīng)在預(yù)中和反應(yīng)器進(jìn)行，氨氣通過反應(yīng)器周圍接管噴頭噴 入，容器中磷酸和氣體由反應(yīng)本身進(jìn)行有力攪拌，因此可取消機(jī)械攪拌裝置。 中和料生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)秦皇島、大連、南京、云峰等廠先后從美國(guó)DAVY -MCKEE公司引進(jìn) 480 k t / a、240 k t / a生產(chǎn)技術(shù)，并建成投產(chǎn)。目前國(guó) 內(nèi)消化吸收和國(guó)產(chǎn)化亦投產(chǎn)了

4、多套同類裝置。1.7.2 預(yù)中和-噴漿造粒漿用泵送氨化?；鲀?nèi)再與磷酸反應(yīng)，并控制中和度在1.95。料漿與返料 細(xì)粉造粒后經(jīng)干燥、篩分、冷卻制得磷錢產(chǎn)品。該工藝技術(shù)成熟可靠，使用磷 酸濃度低，適應(yīng)性強(qiáng)，裝置操作靈活方便，能生產(chǎn)多種產(chǎn)品，國(guó)外普遍使用，有較 成熟的設(shè)計(jì)該工藝是氨和磷酸加入帶攪拌反應(yīng)槽內(nèi)反應(yīng)生成磷俊料漿，料漿直接噴 入造粒干燥窯，與返料細(xì)粉造粒，并進(jìn)行干燥，物料經(jīng)篩分、冷卻制得產(chǎn)品。該 生產(chǎn)工藝對(duì)磷酸質(zhì)量要求相對(duì)較低，操作簡(jiǎn)單、易控制。我國(guó)第一套120kt / a磷俊裝置即銅陵磷錢廠就是從羅馬利亞引進(jìn)這種工藝的。此工藝存在許多不足之處，由于使用較低濃度的磷酸，使得設(shè)備體積龐大、投資

5、高、反應(yīng)熱利 用不充分、能耗也高、返料比大、成本較高。因此近年來國(guó)外已很少采用 ， 只適于中小型規(guī)模難以濃縮的磷酸制磷錢裝置。1.7.3 加中和-噴霧造粒該工藝主要過程為磷酸與氣氨在加壓帶攪拌的反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)熱把部分水蒸發(fā)，高溫的料漿借助反應(yīng)產(chǎn)生的壓力通過一個(gè)特殊噴嘴進(jìn)入噴霧干 燥塔更多的水在閃蒸中蒸發(fā)，霧化的物料經(jīng)與上升空氣接觸、冷卻、固化，得 到粉粒狀產(chǎn)品后送包裝工段。整個(gè)生產(chǎn)工藝省去了造粒、返料和干燥過程，實(shí)現(xiàn)了流程簡(jiǎn)短、投資省、成本低的目的。不足之處是對(duì)磷酸的濃度和質(zhì)量 要求高。1.7.4 料漿法該工藝主要過程為稀磷酸與氣氨在帶攪拌的中和槽內(nèi)反應(yīng)，稀料漿進(jìn)入 收集槽，經(jīng)收集槽泵送蒸

6、發(fā)器，通過I效和n效蒸汽蒸發(fā)后送噴霧干燥塔，干燥 熱源為空氣通過空氣加熱器后通入，塔底得粉狀產(chǎn)品。該工藝在充分利用我國(guó) 中低品位磷礦生產(chǎn)高濃度復(fù)肥方面有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，近年來發(fā)展迅速，所取得的 技術(shù)進(jìn)步大部分是圍繞簡(jiǎn)化流程，降低物耗和能耗，提高設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度進(jìn)行 的。1.7.5 管式反應(yīng)-氨化?；ㄒ妶D2）本工藝主要過程為磷酸與氨在管式反應(yīng)器中產(chǎn)生高溫、高濃度料漿，借助 本身壓力噴入氨化粒化器，生成DAP時(shí)進(jìn)行進(jìn)一步氨化與返料細(xì)粉造粒，經(jīng)干 燥、篩分、冷卻后制得磷錢產(chǎn)品。管式反應(yīng)器是近年來國(guó)外新開發(fā)的技術(shù)，投資省，能耗低，返料少,流程操作簡(jiǎn)單，工藝成熟，因此，本設(shè)計(jì)采用該技術(shù)進(jìn) 行設(shè)計(jì)。1.8 設(shè)計(jì)

7、方案1.8.1 原料磷錢生產(chǎn)該產(chǎn)品所用的原料：合成氨，磷礦粉.磷礦石，硫酸液氨。1.8.2 質(zhì)量控制方法中和度控制、高效液相色譜分析法（HPLC）2磷酸二鏤生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介2.1 磷酸二俊生產(chǎn)工藝流程圖返料皮帶管式反應(yīng)干燥機(jī)大塊破碎破碎機(jī)小于2mm的粒精篩篩分機(jī)造粒機(jī)流化床冷卻系統(tǒng)成品包裹筒圖3磷錢流程框圖2.2 磷酸二鏤工段工藝流程2.2.1 原料的投入及中和2.2.1.1 固體原料填料經(jīng)鏟車上到料倉(cāng)，經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送到緩沖料倉(cāng)，再通過電子皮帶 計(jì)量稱計(jì)量后送至皮帶傳輸機(jī)，讓后送到反料皮帶，再通過斗式提升機(jī)送入 造粒機(jī)。MAP經(jīng)鏟車上到料倉(cāng)，經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送到緩沖料倉(cāng)，再通過電子皮 帶計(jì)量稱計(jì)量

8、后送至皮帶傳輸機(jī)，讓后送到反料皮帶，再通過斗式提升機(jī)送 入造粒機(jī)。2.2.1.2 液體原料液氨球罐區(qū)的液氨由氨升壓泵送入 DAP裝置，液氨進(jìn)入NPK裝置的壓 力為1.2MPa,溫度為常溫。分為兩部分分別進(jìn)入兩個(gè)氨自冷器，經(jīng)過質(zhì)量流 量計(jì)計(jì)量后加入系統(tǒng)，氨自冷器的作用是使進(jìn)入液氨流量計(jì)的氨全部為液 相，這樣可以保證液氨的計(jì)量準(zhǔn)確。一部分由調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥控制送入噴氨 軸，將液氨通入造粒機(jī)料床內(nèi)，對(duì)化肥進(jìn)行二次氨化；一部分由調(diào)節(jié)器、調(diào) 節(jié)閥控制送入造粒機(jī)管式反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。磷酸由磷酸輸送泵送入車間，分為三部分加入系統(tǒng)。一部分由調(diào)節(jié)器、 調(diào)節(jié)閥控制加入分離器D3831中，以吸收系統(tǒng)溢出的氨氣；一部分送

9、入D3835 以吸收系統(tǒng)溢出的氨氣；一部分由調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥控制加入造粒機(jī)管式反應(yīng) 器中進(jìn)行反應(yīng)。硫酸由硫酸輸送泵送入車間后分為三部分加入系統(tǒng)，一部分加入旋風(fēng)洗 滌塔中，以最大限度地吸收系統(tǒng)溢出的氣氨；一部分控制加入造粒機(jī)管式反 應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，還一部分加入洗滌液內(nèi)調(diào)節(jié)洗滌液的PH。工藝水由調(diào)節(jié)器加入系統(tǒng)，以吸收造粒系統(tǒng)溢出的細(xì)塵和控制洗滌液的 密度。洗滌廢氣形成的洗滌液由管式反應(yīng)器給料泵送入管式反應(yīng)器中，以回收利用，并調(diào)節(jié)造粒狀況，其加入量由調(diào)節(jié)器控制泵的電機(jī)來控制流量。氨、磷酸、硫酸和洗滌液在造粒機(jī)管式反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后，形成較粘稠的 料槳噴到造粒機(jī)內(nèi)料床上進(jìn)行造粒，料槳中所含水分被反應(yīng)熱蒸發(fā)一

10、部分。2.2.2 固體物料流程加入到造粒機(jī)內(nèi)的各種固體原料、返粒、造粒機(jī)管式反應(yīng)器噴射的反應(yīng) 料槳，通過控制溫度、濕度、噴氨軸噴氨量等對(duì)造粒機(jī)影響的因素，在造粒 機(jī)內(nèi)造粒后，經(jīng)過溜槽進(jìn)入干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行干燥。干燥用的熱風(fēng)由熱風(fēng)爐燃燒 的燃煤產(chǎn)生，干燥方式為并流干燥。干燥機(jī)內(nèi)的大塊化肥由設(shè)在干燥機(jī)出料 端內(nèi)部的大塊破碎機(jī)進(jìn)行破碎。經(jīng)干燥后的物料經(jīng)溜槽進(jìn)出皮帶傳送機(jī)，再 經(jīng)斗式提升機(jī)送入兩個(gè)分料閥分成 4部分分別進(jìn)入4個(gè)振動(dòng)給料篩。經(jīng)篩分 后的物料被分為三種顆粒的物料：小于 2 mm的物料經(jīng)溜槽進(jìn)入返料皮帶作 為返料回造粒機(jī)內(nèi)重新造粒；大于4 mm的物料被送入兩臺(tái)三輾式破碎機(jī)中進(jìn) 行破碎（破碎到2 m

11、m以下），破碎后粒子經(jīng)溜槽進(jìn)入返料皮帶送入造粒機(jī)內(nèi) 重新造粒；顆粒在2.04.0 mm之間的半成品由皮帶輸送機(jī)收集，并經(jīng)分料 擋板控制分成兩部分：一部分為保持系統(tǒng)有足夠的返料量，由調(diào)節(jié)器控制分 料擋板的開度，使部分合格粒子返回返料皮帶輸送機(jī)上作為返料回造粒機(jī)內(nèi) 參與造粒；另一部分合格粒子半成品經(jīng)二級(jí)篩分機(jī)篩分后，將半成品中存留 的2mm以下的細(xì)粒篩除，細(xì)粒經(jīng)溜槽送入主返料皮帶輸送機(jī)送入造粒機(jī)內(nèi) 重新造粒。合格粒子的產(chǎn)品進(jìn)入進(jìn)入斗式提升機(jī)，由斗式提升機(jī)提升送入沸 騰式流化床中進(jìn)行冷卻。冷卻用的風(fēng)經(jīng)制冷機(jī)組冷卻后的空氣（冷卻風(fēng)溫度 在1020攝氏度），經(jīng)冷卻后的成品被送入裹料筒中進(jìn)行包裹，以防成品

12、化 肥吸潮。包裹劑是由礦物油加胺片加熱至 80150攝氏度配置成，加入量由 皮帶秤通過比值調(diào)節(jié)器，計(jì)量泵控制，以每噸產(chǎn)品加入2 kg包裹劑為適。包 裹后的產(chǎn)品經(jīng)斗式提升機(jī)提升，然后由皮帶輸送機(jī)送入成品庫(kù)堆放或送至包 裝車間進(jìn)行包裝。2.3 磷酸二鏤生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述2.3.1 中和崗位網(wǎng)將磷酸和氨按比例在預(yù)中和器中反應(yīng)，生成一定中和度的磷俊料漿，泵 送至氨化粒化機(jī)，再補(bǔ)加一定數(shù)量的氨或磷酸，使反應(yīng)物達(dá)到工藝所要求的 中和度。2NH3+H3PO4=（NH4）2HPO4+2H2O中和料漿中和度：1.801.90中和度和PH的關(guān)系：磷酸中的三個(gè)氫離子被氨中和了一個(gè)，生成了磷酸一錢，則稱中和度為1,磷酸

13、中的氫被氨中和了兩個(gè)，生成磷酸二錢，則 中和度為2.依次類推。磷酸與氨的反應(yīng)，主要是酸堿中和反應(yīng)，隨著中和度的增高，溶液中 NH4+不斷增加，H+相應(yīng)減少，料漿的PH值則隨之增大，因此，只要能準(zhǔn) 確，及時(shí)地測(cè)得料漿的PH值則能控制料漿的中和度。粉錢車間的分析崗位：樣品名稱：中和料漿取樣點(diǎn)：管式反應(yīng)器分析頻率：2次/小時(shí)滴定原理：用澳甲酚綠和酚吹作指示劑，進(jìn)行酸堿滴定，如果中和度在 1-中和度-2之間，則磷酸的第一個(gè)H+已全部中和，第二個(gè)H+僅部分中和， 先用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至第一終點(diǎn) (PH=4.4)使磷酸二錢全部轉(zhuǎn)化為磷酸一 ?。? (NH4)2HPO4+H2SO4=2NH4H2PO4+ (

14、NH4)2SO4然后用堿標(biāo)液滴定至第二終點(diǎn) (PH=8.0)使磷酸一錢全部轉(zhuǎn)化為磷酸二 錢和磷酸二鈉：2NH4H2PO4+2NaOH=(NH4)2HPO4+Na2HPO4+2H2O由第一終點(diǎn)與第二終點(diǎn)之比求得中和度。如果中和度小于一，則磷酸的 第一個(gè)H+未全部中和，先用堿標(biāo)液滴定至第一終點(diǎn)，使磷酸全部轉(zhuǎn)化為磷 酸一鈉：H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O然后用堿標(biāo)液滴定至第二終點(diǎn)，使磷酸一俊和磷酸一鈉全部轉(zhuǎn)化為磷酸 二俊和磷酸二鈉：2NH4H2PO4+2NaH2PO4+4NaOH=(NH4)2HPO4+3Na2HPO4+4H2O 由第一終點(diǎn)和第二終點(diǎn)之比求得中和度。試劑及儀器：0.1%

15、澳甲酚綠指示劑，1%酚吹指示劑，0.1mol/L NaOH標(biāo)液，0.05mol/L H2SO4標(biāo)液，酸堿滴定管25ml各一只，三角瓶250ml一只測(cè)定步驟：將中和槽內(nèi)取出的中和料漿 1-2滴放入250ml三角瓶中，加 入水約50ml, 0.1%澳甲酚綠指示劑1滴，如果溶液呈藍(lán)色，表示料漿中和 度大于1,如果呈黃色，表示料漿中和度小于 1。如果中和度大于1,用0.05mol/L H2SO4標(biāo)液滴定至黃綠色為第一終點(diǎn)，記下 H2SO4用量A (mL), 再加1%酚丈指示劑10滴，用0.1mol/L NaOH標(biāo)液滴定，滴至紫色為第二終 點(diǎn)，記下NaOH用量B (mL)如果中和度小于1，則用0.1mo

16、l/L NaOH溶液滴至草綠色為第一在終點(diǎn)， 記下用量A' (mL),再加1%酚吹10滴，用0.1mol/L NaOH液滴至藍(lán)紫色為 第二終點(diǎn)，記下用量B' (mL)中和度大于1計(jì)算公式：中和度=1+A/B中和度小于1計(jì)算公式：中和度=1-A'/B'工藝控制指標(biāo)： 料漿中和度1.001.202.3.2 造粒崗位一一轉(zhuǎn)鼓造粒轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)是類似滾筒造粒機(jī)的回轉(zhuǎn)窯設(shè)備。磷俊料漿被霧化后噴入轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)，與料床接觸，涂布或粘結(jié)，經(jīng)自熱脫去部分水分后形成粒狀物料。轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)區(qū)別于滾筒造粒機(jī)在于轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)內(nèi)沒有抄板，而是防止結(jié)疤的狀似鼓皮的內(nèi)襯。一般轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)內(nèi)以通氨軸補(bǔ)入部分

17、氨，使磷錢物料達(dá)到需要的中和 度，并提供一定的中和熱。00禹圖4氨化?；瘷C(jī)a-磷酸進(jìn)口； b-料漿進(jìn)口； c-氨進(jìn)口； d-返料；e-物料出口； f-尾氣出口2.3.3 干燥崗位由造粒崗位送來的磷錢物料進(jìn)入干燥機(jī)，物料和熱風(fēng)直接接觸，進(jìn)行熱質(zhì) 傳遞.物料被干燥，在干燥機(jī)尾部由一個(gè)大塊破碎機(jī)，干燥機(jī)內(nèi)的大塊被篩網(wǎng) 濾過進(jìn)入破碎機(jī)進(jìn)行破碎，細(xì)的粒子則進(jìn)入斗提機(jī)去篩分機(jī)進(jìn)行篩分。工藝指標(biāo)：熱風(fēng)溫度，350500c干燥機(jī)尾氣溫度：90100c干燥機(jī)機(jī)頭負(fù)壓，30Pa2.3.4 返料，破碎，篩分崗位干燥機(jī)送出的物料進(jìn)入斗式提升機(jī)，被提升到振動(dòng)篩，經(jīng)過篩分，振動(dòng)篩有 兩層篩網(wǎng)，大于4mm的大塊物料被第一層

18、篩網(wǎng)篩分出，經(jīng)破碎機(jī)破碎后送 去返料皮帶.；小于2mm的則被第二層篩網(wǎng)篩分出去，被送往返料皮帶；而 24mm的粒子則在兩層篩網(wǎng)之間，被送至精篩。精篩后，不合格粒子送至 返料皮帶通過下層篩網(wǎng)的也送去返料膠帶，通過上層又不能通過下層的的合 格粒子一部分作為成品，一部分也作為返料，返料膠帶將返料送入連續(xù)不斷地 送入噴漿造粒機(jī)。工藝控制指標(biāo)合格粒子直徑：24 mm返料粒度組成： 2.5 mm,70%75%,2.54 mm,2030%2.3.5 冷卻包裹崗位篩分后的粒子進(jìn)入二級(jí)流化床系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入包裹筒，用加入 了胺片的包裹油進(jìn)行包裹，以防止成品粒子結(jié)塊。3磷鏤工段的物料衡算及熱量衡算3.1物料

19、衡算4濕法磷酸含雜質(zhì)較多，氨化產(chǎn)物組成比較復(fù)雜，在作下面的計(jì)算時(shí)對(duì)反 應(yīng)物組成作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。例 用于生產(chǎn)磷俊的濕法磷酸組成是：P2O523.0%, MgO1.65%, SO32.3%,F&O31.2%, A12O30.8%, F1.65%,要求產(chǎn)品中的磷錢由 10%以 MAP 形式，90%以DAP形式存在。求出：(1)每噸產(chǎn)品的理論氨消耗量；(2)按干基計(jì)算的磷錢的產(chǎn)品組成；(3)磷錢產(chǎn)品的P2O5總、P2O5水溶和含N量；(4)磷錢磷錢料漿校正了的NH3/H3PO4摩爾比；(5)氨化料漿含水量(未被中和熱氣化失水之前)。解：以1000kg濕法磷酸為計(jì)算基準(zhǔn)(1) 磷酸中的鐵生成FeP

20、C4 2H2O的量 Fe2O3 + P2O5+ 4H2O = 2FePC4 - 2H2C1601422X 18712X1y1生成磷酸鐵消耗P2O5的量：X1=12X 142/160=10.6 kg生成磷酸鐵的量：y二12X2X187/160=28.0 kgFePQ - 2H2O(2)磷酸中的鋁生成AIPO4 2H2O的量Al2O3+P2O5+4H2O=2AlPO4 2H2O 1021422X 1588.0 X2y2生成磷酸鋁消耗P2O5： X2=11.1 kg F2O5 生成磷酸鋁的量：y2=25.0 kg2AlPO4 2H2O (3)磷酸中的鎂生成 MgHPO4 3H2O的量MgO + 1/

21、2P2O5+ 7/2H2O=MgHPO4 - 3H2O 407117416.5X3y3生成磷酸氫鎂消耗P2O5量：X3=29.3 kg P2O5 生成磷酸氫鎂的量：y3=72 kg MgHPO4 - 3H2O (4)磷酸中的硫酸(以SO3表示)生成(NH4)2SO4的量 2NH3+SO3+ H2O=(NH4)2SO4 2X17 80132X4 23y4生成硫錢消耗氨的量：X4=9.8 kgNH3 生成硫錢的量：y4=38.0 kg(NH4)2SC4(5)磷酸中的H2SiF6生成(NH4)2SiF6的量(酸中的氟通?？梢哉J(rèn)為全以H2SiF6的形式存在)2NH3+H2SiF6=(NH4)2SiF6

22、 2X176X19176x 515.5y5生成氟硅酸俊消耗氨的量：x 5=4.9 kgNH3 生成氟硅酸俊的量：y5=25.5 kg(NH4)2SiF6 (6)磷酸中的雜質(zhì)消耗耗P2O5總量：10.6+11.1 + 29.3=51 kg P2O5(7)磷酸俊消耗P2O5量:230-51=179 kg P2O5 (8)生成磷酸一錢的量：2NH3+ P2O5+ 3H2O=2NH4H2PO42X171422X 115X6179X0.1y6生成磷酸一錢消耗NH3量：X6=4.3 kg NH3生成磷酸一俊的量：y6=29.0 kg NH4H2PO4 (9)生成磷酸二錢的量：2NH3+ 1/2 P2O5

23、+ 2/3 H2O=(NH4)2HPO4 2X1771131X7179X 0.9y7生成磷酸二俊消耗NH3量：X7=77.1 kg NH3 生成磷酸二俊的量：y7=297.2 kg(NH4)2HPO4 (10)磷酸氨化消耗NH3總量：9.8+4.9 + 4.3+ 77.1=96.1 kg NH3(11)校正了的氨化料漿NH3/H3PO4摩爾比NH3/H3PO4= (4.3+ 77.1) /17/(179X 1.38/98)=1.90 將以上計(jì)算結(jié)果即每噸濕法磷酸制的的磷錢產(chǎn)品的量及計(jì)算組成(干基)列于下表：表1物料計(jì)算結(jié)果組分NH4H2PO4(NH4)2HPO4MgHPO4 3H2OFePC4

24、 - 2H2O質(zhì)量，kg29.0297.27228%5.657.7145.4續(xù)表1組分AIPC4 2H2O(NH4)2SC4(NH4)2SiF6總計(jì)質(zhì)量，kg253825.5514.7%4.97.45.0100(12)磷錢總P2O5含量:250/514.7=48.6%(13)磷俊中水溶P2O5含量：179/514.7=34.5%(14)磷俊含氮量：96.1 X 14/ (514.7X 17) =15.4%(15)氨化料漿含水量(未氣化失水前)(1000+ 96.1) -514.7=581.4 kg H2O料漿含水百分率：581.4/ (1000+96.1) X 100%=53.03.2熱量計(jì)算

25、計(jì)算上例磷酸氨化的條件下所放出的反應(yīng)熱可能蒸發(fā)的水分。已知條件有：(1)標(biāo)準(zhǔn)生成熱表2已知條件表H3PO4NH3H2SO4NH4H2PO4 (NH4)2HPO4(23% P2C5)(氣)(水溶液)(水溶液)(水溶液)AH°t kJ/mol -1291-46.1-907-1435-15602(NH4)2SC4H2SiF6(NH4)2SiF6(水溶液)(水溶液)(水溶液)A H91 - kJ/mol-1173-2331-2602(2)氣氨比熱容為2.065 kJ/(kgK)。(3)磷酸比熱容為3.10 kJ/(kg - K)o(4)氨化料漿的比熱容為2.85 kJ/(kg K)o(5)沸

26、點(diǎn)時(shí)料漿中水的汽化熱為2250 kJ/kg。(6)磷酸從40c升到料漿沸點(diǎn)102c開始沸騰。(7)略去氨中和反應(yīng)外的其他反應(yīng)熱。解：以1000kg濕法磷酸為計(jì)算基準(zhǔn)(1)磷酸與氨的中和熱H3PO4 (23% P2O5) +NH3 (氣)=NH4H2PO4 (水溶液) 1291-46.1-1435AH=-1435- ( 1291 46.1) =-97.9 kJ/molH3PO4 (23% P2O5) +2NH3 (氣)=(NH4)2HPO4 (水溶液) 12912X46.1-1560AH92 = 1560 ( 1291 2X46.1) =-176.8 kJ/mol生成 NH4H2PC4 的量：2

27、61X103/115=2269.6mol3生成(NH4)2HPO4 的量：33X10 /131=252.0mol磷酸與氨中和共放熱：-97.9X2269.6+ ( 176.8X 252.0) =-2.667X 105kJ(2)硫酸與氨的中和熱H2SO4 (水溶液)+ 2NH3 (氣)=(NH4)2SO4 (水溶液)-9072X46.1-1173AH93= 1173 ( 9072X46.1) =173.8kJ/mol生成(NH4)2SO4 的量：38X 103/132=287.9mol硫酸與氨中和放熱：一173.8X 287.9=- 5.004X 104kJ(3)氟硅酸與氨的中和熱H2SiF6

28、(水溶液)+ 2NH3 (氣)=(NH4)2SiF6 (水溶液)-23312X46.1-2602AH93= 2602 (- 2331-2X46.1) =- 178.8 kJ/mol生成(NH4)2SiF6 的量：25.5X 103/176=145mol氟硅酸與氨中和放熱：178.8X 145= 2.59X 104kJ(4)中和熱總計(jì)：一(2.677+ 0.5004+ 0.259) X105= 3.436X 105kJ(5)氨化料漿從40c升高到102c消耗的熱：(1000 61 X 2.85X ( 10240) =1.876X 105 kJ(6)估計(jì)熱損失為中和熱的 5%: 3.436X 10

29、5kJX0.05=1.718X 104kJ(7)蒸發(fā)水量由熱平衡確定。設(shè)蒸發(fā)水 x kg 。(3.436+ 1.876+ 0.1718) X 104 + 2250x=0x=61.7 kg(8)磷酸中每吸收1kgNH3所蒸發(fā)的水量：61.7/61.9=1 kg H2O/ kg NH3(9)蒸發(fā)水量占料漿的百分?jǐn)?shù)：61.7/579.4 X100%=10.6%如果磷酸的濃度和溫度更高，則蒸發(fā)的水量將會(huì)更多。物料與熱量橫算 分別見下表：表3濕法磷酸氨化過程物料橫算表(基準(zhǔn)：1000 kg濕法磷酸)進(jìn) 料出料物質(zhì)的量， kg%項(xiàng)目物質(zhì)的量， kg%濕法磷酸100094.2中和料漿1000.294.2氣氨

30、61.95.8蒸發(fā)出水61.75.81061.9100.0合計(jì)1061.9100表4濕法磷酸氨化過程物熱量算表(基準(zhǔn)：1000kg濕法磷酸)輸 入輸 出項(xiàng)目熱量，X%項(xiàng)目熱量，x%105kJ105kJ濕法磷酸1.24026.5中和料漿3.08765.9帶入帶出氣氮帶入0.0060.1水分蒸發(fā)1.38829.6中和反應(yīng)熱3.43673.4熱損失0.2074.54.682100.04.682100.04.干燥機(jī)的設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)依據(jù)本干燥機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)湖北大峪口化工有限責(zé)任公司的磷錢車間干燥機(jī) 以及結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書內(nèi)容而設(shè)計(jì)。4.2 設(shè)備計(jì)算5已知參數(shù)YRHW180B型主要已知參數(shù)見表5。表5已知參數(shù)

31、表規(guī)格型號(hào)YRHW180B生產(chǎn)能力（T/D）1600蒸汽壓力（MPa）0.4進(jìn)料溫度（oC）60出料溫度（oQ72蒸汽流速（m/s ）20去水率9蒸汽密度（kg/ m3）2.12滾筒轉(zhuǎn)速（r pm）14表6總體方案的確定計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果4.2.1. 單位時(shí)間產(chǎn)量Wo = 66700 kg/hWo=W 1000/24=41.67W=66700 kg/hWo每小時(shí)產(chǎn)量W 日產(chǎn)量 W=1600 T/D4.2.2. 物料吸熱計(jì)算Q = Qi+ Q2Qi物料升溫?zé)崃?kJ/h)Q2水分汽化熱量(kJ/h)Qi = Wo C ztC物料比熱，磷俊比熱；C=1.65 kJ/ kg Kt = t2-ti =7

32、2-60 =12Qi = WoX1.65 12 =19.8 WoQ2= m rm物料含水量(kg/h), m = Wo>9% kg/hr水的汽化熱(kJ/kg),Q2 = Wo>9%x2250 kJ/kg=202.5W0 kJ/h所以： Q= 14821186 kJ/hQ = (19.8+2O2.5)Wo =222.3 41.67W= 9263.24W =14821186 kJ/h按熱損失5%計(jì)，需蒸汽的量ZZ=1.05 Q/AQ=1.05 9263.24W/2140Z= 7272KJ/h= 4.545W= 7272 kJ/h Q蒸汽的汽化潛熱kJ/kg, 0.4kg壓力下， Q=

33、2140 kJ/kg4.2.3蒸汽管徑計(jì)算蒸汽的體積流量：V = Z/ 尸 4.545W/2.12= 2.14W (m3/h)=2.14W /3600 = 0.0006W (m3/s)蒸汽進(jìn)汽管道直徑D =2X (V/utt) 0.5 _ _一 、 0 5=2X (0.0006W/20/3.14)/c 0.5=2X (0.000094W)2000 X (0.000094W)301 mm:(m)0.5 (mm)4.2.4加熱面積的計(jì)算設(shè)磷錢由60度升至79度,142.9 C,蒸汽壓力0.4MPa,溫度D = 301 mm計(jì)算換熱面積：A= QK tm式中：Q一 蒸汽冷凝熱量（KW）,Q=Z q

34、, Q = 2140kJ/kg（B汽壓力 0.4Mpa）K 一 傳熱系數(shù)，K= 0.03 KW/m2 -C-：t tm =H2.3lg-.-4 K : t H.：t K_ (142.9 -60)-(142.9-79)142.9 -602.3lg 142.9-79=73 K因?yàn)? tm=73 K1 J/h=2.778 10-7KW=2.778X10-4W所以:-4一A = ZX2140 >2.778 10 /(0.09 73)2即需要的換熱面積應(yīng)滿足：2A = 288 m= 0.09Z=0.09 2OW=0.18W =288 m2(Z:蒸汽用量，kg/h, W:日產(chǎn)量，T/D)筒體主要參數(shù)

35、的確定表7主要尺寸的確定計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果筒體體積：一 一 3V=34.3 m3V = WoX/（ pXBX60）3 =41.67 W t/（ pX0>60） =34.3 m3式中：Wo-單位時(shí)間生產(chǎn)能力（kg/h）t 停留時(shí)間（min）；取t=15 min即需要的筒體長(zhǎng) 度應(yīng)滿足：L>13.5 mL 物料密度（kg/m3）;- 1619 kg/ m3,3-裝滿系數(shù)，片0.3筒體長(zhǎng)度：L=V/（0.785 D2）= 13.5m其中D=1.8 m5.經(jīng)濟(jì)核算5.1車間裝置定員表表8車間定員表在舁 廳P職能名稱人員配置每班人數(shù)合計(jì)1生產(chǎn)工人511552分析工人1223維修工人1114清

36、潔，1335管理員1225.2投資表表9投資估算表項(xiàng)目投資（萬元）廠房土建，水電，消防，通風(fēng)，空 調(diào)700管式反應(yīng)器造粒機(jī)干燥機(jī)設(shè)備 篩分機(jī)1300旋風(fēng)分離器流化床冷卻器總計(jì)風(fēng)機(jī)2000表10車間生產(chǎn)成木（噸產(chǎn)品計(jì)）項(xiàng)目名稱單位單價(jià)/元單耗金額/元濕法磷酸（46%P2O5）t14001.65t2310.00液氨（99%NH3）t22000.175t385.00添加劑90.00包裝袋只1.5040只60.00小計(jì)2845.00電kw h0.45135 kw.h60.75蒸汽t406.50t260.00煤kg400.00100 kg40.00小計(jì)360.75工人工資150折舊費(fèi)39維修費(fèi)25車間管

37、理費(fèi)20小計(jì)234副產(chǎn)品-120.00車間成產(chǎn)成本3319.756廠房布置及水電汽要求6.1廠房布置6廠房設(shè)計(jì)求簡(jiǎn)單：一般為長(zhǎng)方形，L形和T形，每個(gè)跨板區(qū)域?yàn)?m或 0.3m的整數(shù)倍，每層高不低于3.2m。設(shè)計(jì)：該車間分為3層，廠房面積100X60 （m2）, 1層為11.5m高，2 層為8.5m高，3層為10m高。廠房布置包括生產(chǎn)部分，輔助部分和生活部 分三大區(qū)域。廠置的選擇：大化肥廠置選擇是很嚴(yán)格的，也是一項(xiàng)非常重要的工作。1）周圍環(huán)境的空氣含塵量，含菌量要低，應(yīng)選在農(nóng)村或市郊。2）選擇水源豐富，水質(zhì)好的廠址，減少制備工藝用水的投資和運(yùn)行費(fèi) 用。3）應(yīng)選擇交通運(yùn)輸方便之處。4）應(yīng)選擇能源有

38、保障，電力供應(yīng)穩(wěn)定并與電力部門有供電協(xié)議。5）有良好的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件?？偛季种饕獞?yīng)該滿足三個(gè)方面的要求：保證徑直和短捷的生產(chǎn)作業(yè)線，并盡可能避免交叉和迂回，使各種物料 和輸送距離為最小，同時(shí)將水，電，汽耗最大的車間盡量集中，形成負(fù)荷中 心，并使其與供應(yīng)來源靠近，使水電汽輸送距離最小。1）安全要求：化工廠具有易燃，易爆的特點(diǎn)，廠區(qū)應(yīng)充分考慮安全布 局嚴(yán)格遵守防火，衛(wèi)生等安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，重點(diǎn)是防止火災(zāi)和爆 炸的發(fā)生。2）發(fā)展要求：廠區(qū)布置要求有較大的彈性，對(duì)于工廠的發(fā)展變化有較 大的適應(yīng)性，即隨著工廠不斷發(fā)展變化，廠區(qū)的不斷擴(kuò)大，廠區(qū)的衛(wèi)生布局 和安全布局方面人能滿足合理性。6.

39、2水電汽要求7電：根據(jù)所設(shè)計(jì)裝置的爆炸危險(xiǎn)性選用相應(yīng)等級(jí)的電器設(shè)備，照明燈具 和儀表，所有能產(chǎn)生火花的電氣開關(guān)均應(yīng)與爆炸車間隔離，供電：使用電網(wǎng) 的電力，總裝機(jī)容量不小于1500kw。水：使用17.2MPa的高壓沖洗水，2.25MPa中壓沖洗水，0.9MPa低壓 沖洗水，蒸汽：使用12.5Mpa、515c的過熱蒸汽，2.2Mpa、330c的過熱蒸汽， 2.16MPa、219c 的飽和蒸汽，0.34MPa、147 c 的飽和蒸汽，0.48MPa、158 c 的增壓蒸汽。7.安全、環(huán)保、生產(chǎn)要求該車間為磷錢車間，有合成工序，故應(yīng)防火、防爆。發(fā)生火災(zāi)的原因：明火、電火花、靜電放火、雷擊等。工藝設(shè)計(jì)的

40、防火、防爆：選擇合適的工藝操作條件，使用熱源盡量不用 明火，而用蒸汽。建筑設(shè)計(jì)的防火防爆考慮。一方面是合理地布置廠房的平面和空間，消防爆炸可能產(chǎn)生的因素縮小極限爆炸的范圍，保證工人的安全疏散。另一方面是從建筑結(jié)構(gòu)和建筑材料 上保證建筑物的安全，減輕建筑物在爆炸時(shí)所受的傷害。設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)國(guó)家最新規(guī)定衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，要防止大氣污染、水質(zhì)污染， 把生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品加以回收、利用。本設(shè)計(jì)中將低壓尾氣回收利用。污 染物排放情況表：表11污染物排放在舁 廳P排放物名稱排放去向及方式1循環(huán)水直接排放或利用2廢水（含少量氨）按標(biāo)準(zhǔn)排放3廢渣按標(biāo)準(zhǔn)排放4濃縮后冷凝液回收致謝在這大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中，我不僅增長(zhǎng)了許多知識(shí)，提高了自己的實(shí)踐操 作能力，更是學(xué)習(xí)了做人、處事，使自己更成熟，豐富了自己的閱歷。在這 個(gè)過程中，我得到了很多人的幫助和