主要設(shè)備的選型

1、磷酸一銨（MAP）流程國內(nèi)MAP的生產(chǎn)由于受我國磷礦資源是限制，無論粉狀與粒狀產(chǎn)品，關(guān)鍵 技術(shù)的絕大多數(shù)均采用由原成都科技大學(xué)（縣四川大學(xué)）與銀山磷肥廠合作開發(fā) 的適合含有害雜質(zhì)較高的中品位磷礦為原料的稀磷酸（磷酸濃度2026%P2O5） “料漿濃縮”流程。濕法磷酸氨中和部分原來基本上采用傳統(tǒng)的槽式中和器，現(xiàn)在的大、中型 裝置多數(shù)已改為四川大學(xué)（原成都科技大學(xué)）開發(fā)的“外環(huán)流氨化反應(yīng)器”。與 現(xiàn)有的槽式中和相比，它具有停留時間短（35min）、生產(chǎn)強(qiáng)度高、氨損失小以 及可回收利用蒸汽的二次蒸汽等優(yōu)點。近年來，為適應(yīng)國產(chǎn)磷礦質(zhì)量降低，氨化 料漿粘度高的特點，對于氨化反應(yīng)設(shè)備，四川大學(xué)已將原蘇聯(lián)的

2、自然環(huán)流流 程改為強(qiáng)制循環(huán)流程。增加了一臺氨化料漿的循環(huán)泵，濃縮料漿的干燥可根 據(jù)市場需要生產(chǎn)粒狀MAP或粉狀MAP。噴霧流化干燥制粉狀MAP采用外環(huán)流氨化一一雙料漿濃縮一一壓力式噴霧、 逆流流化干燥生產(chǎn)粉狀MAP的工藝流程。稀磷酸（濃度2026%P2O5）由磷酸貯 槽經(jīng)計量調(diào)節(jié)由磷酸泵送入強(qiáng)制循環(huán)外環(huán)流氨化反應(yīng)器（閃蒸室），氣NH3經(jīng)特 殊設(shè)計的噴嘴從氨化反應(yīng)器管加入，由循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)進(jìn)氨化反應(yīng)。循環(huán)料漿與 來自氨站經(jīng)過比值調(diào)節(jié)的氨氣反應(yīng)，生成中和度0.951.03、含水約60%、溫度 達(dá)到沸點的MAP稀沸騰料漿在閃蒸室分離蒸汽后，進(jìn)入下降管，在料漿泵的推 動下，大部分進(jìn)行循環(huán)，少部分中和料

3、漿由泵出口送入11效料漿蒸發(fā)器的強(qiáng)制循 環(huán)泵進(jìn)口。為節(jié)約蒸汽，中和蒸汽進(jìn)入1效料漿蒸發(fā)器的閃蒸室上部氣相空間， 進(jìn)一步除沫后與I效閃蒸室二次蒸汽合并，一起進(jìn)入11效加熱器作為II效加熱蒸 汽。達(dá)到中和度要求的含H2O4550%氨化料漿，由氨化料漿循環(huán)泵出口利用壓 差自動進(jìn)入循環(huán)泵進(jìn)口，經(jīng)II效加熱器、II效閃蒸室，下降管再回到II效循環(huán)泵， 由此構(gòu)成II效濃縮料漿的循環(huán)。經(jīng)II效濃縮達(dá)到含H2O約3540%的磷鉉料漿， 由II效循環(huán)泵出口，利用壓差自動進(jìn)入1效循環(huán)泵進(jìn)口，經(jīng)I效加熱器、I效閃 蒸室、下降管回到I效循環(huán)泵，由此構(gòu)成I效濃縮料漿的循環(huán)。達(dá)到濃縮要求的 I效料漿（含H2O約2025%

4、），經(jīng)料漿過濾器、三缸高壓泵（兩開一備）、緩沖 罐分別進(jìn)入兩個壓力式噴霧一一流化干燥塔上部（每個干燥塔生產(chǎn)能力為10萬 噸/年），借高壓（56MPa）將磷鉉料漿霧化。霧化料漿從干燥塔頂噴灑而下， 與塔底上升的熱空氣逆流接觸換熱，蒸發(fā)水分?；境尚蔚募?xì)顆粒落入塔底的十 燥流化床層，在流化床中經(jīng)過相對較長時間的停留，強(qiáng)化與溫度最高的進(jìn)口熱空 氣換熱，物料進(jìn)一步完成干燥。成品細(xì)顆粒通過干燥流化床上的溢流口進(jìn)入料封， 經(jīng)過多級皮帶機(jī)輸送入成品料斗，料斗物料去自動包裝機(jī)的計量稱重系統(tǒng)。潔凈空氣經(jīng)操作控制非常方便且無環(huán)境污染的高效蒸汽換熱器換熱后進(jìn)熱 風(fēng)機(jī)，加壓后進(jìn)入干燥塔的底部，通過風(fēng)帽板均布后進(jìn)入流化

5、床，再上升至塔頂。 出塔尾氣進(jìn)重力沉降室除塵后，經(jīng)旋風(fēng)除塵分離器除塵，由尾氣風(fēng)機(jī)送入煙囪排 空。新鮮蒸汽（0.30.5MPa）由I效加熱器上部進(jìn)入，I效產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入 II效加熱器。冷凝水由加熱器下部排出。II效閃蒸室產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)混合冷凝 器、玻璃鋼冷卻器、循環(huán)水泵再進(jìn)入混合冷凝器，由此構(gòu)成循環(huán)并提供II效閃蒸 室真空濃縮要求的真空度。該流程特點是：A）對磷礦適應(yīng)性大。使用稀磷酸，對磷礦的質(zhì)量要求比傳統(tǒng)的磷酸濃縮法低， 符合我國磷礦絕大部分為中低品位磷礦的國情；B）強(qiáng)制外環(huán)流氨化反應(yīng)，操作穩(wěn)定，生產(chǎn)強(qiáng)度高；C）氨化料漿一II效一I效，均利用循環(huán)泵進(jìn)出口的壓差自動過料，省去了過 料泵。D

6、）采用壓力式噴霧、逆流流化干燥，產(chǎn)品含水低，尾氣除塵較簡單。干燥介質(zhì)環(huán)境空氣經(jīng)蒸汽換熱器由鼓風(fēng)機(jī)送進(jìn)干燥塔底部，通過風(fēng)帽板均 布后進(jìn)入流化床，再上升至塔頂。出尾氣塔進(jìn)重力沉降室除塵后，從尾氣 煙囪排空。進(jìn)塔熱風(fēng)溫度通過改變冷風(fēng)流量調(diào)節(jié)。出蒸汽換熱器的熱風(fēng)溫度通過改變 空氣的鼓風(fēng)量和蒸汽加入量的比例控制。出干燥塔尾氣溫度則通過改變噴 霧料漿流量和熱風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門開度控制。本設(shè)計中和濃縮與系統(tǒng)是但系列，干燥塔為雙系列，每個干燥塔產(chǎn)量為100kt/AMAP。將成品輸送至包裝系統(tǒng)一分為三（兩開一備），正常情況下開 兩套包裝機(jī)，一套備用。主要設(shè)備的選型中和反應(yīng)器一一外環(huán)流氨化反應(yīng)器料漿濃縮法首先進(jìn)行中和反

7、應(yīng)。從萃取槽來的磷酸未經(jīng)濃縮，含量約20% (P205)。常用的反應(yīng)器為常壓式攪拌槽、管式反應(yīng)器、外環(huán)流快速反應(yīng)器。外 環(huán)流快速反應(yīng)器特別適宜稀酸的中和反應(yīng)。氣氨以60m/s的速度由噴嘴噴入，與 送入的磷酸混合，得到的料漿由于熱虹吸作用由上升管進(jìn)入閃蒸室，料漿經(jīng)閃蒸 后再次進(jìn)入下降管循環(huán)，物料停留時間約58min。料漿溫度約110C，放出的 蒸汽溫度為105C，蒸汽經(jīng)分離后殼送入蒸發(fā)器作為補(bǔ)充蒸汽加以利用。有的外 環(huán)流反應(yīng)器為了改善流體流動，加入了循環(huán)泵。這種設(shè)備的主要優(yōu)點為中和過程 快，有效磷不易退化，氣相含氨少，蒸汽利用率高。這里值得一提的是中和濃縮 一體化流程，這是將外環(huán)流快速反應(yīng)器和料

8、漿蒸發(fā)器相結(jié)合的一種形式，即利用 強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的特點，將磷酸與氨直接通入蒸發(fā)器，利用蒸發(fā)器同時作為反應(yīng) 器，從而節(jié)約了中和反應(yīng)器的設(shè)備投資。此流程的缺點是如果操作不當(dāng)，或設(shè)備 結(jié)構(gòu)及原料有問題，可引發(fā)蒸發(fā)器結(jié)垢速度快，清洗周期縮短。計算:由物料平衡知每小時生產(chǎn)中和料漿13861.1kg；取中和料漿粘度20 X 10-3pa-s；料漿密度1.35g/l ；中和槽容積裝載系數(shù)0.5；反應(yīng)器高徑比，H高Q內(nèi)= 1.25；中和槽內(nèi)料漿平均停留時間40min中和反應(yīng)器計算中和槽尺寸計算中和反應(yīng)器的有效容積V = 13861.1 X 10-3/1.35 X 40/60 = 6.8m3中和反應(yīng)器的總?cè)莘e匕

9、=2V有效=13.6m3中和反應(yīng)器內(nèi)徑D內(nèi)中和反應(yīng)器總高H總13.6= 2.4017mX 1.254H總=1.25 X 2.4017 = 3.002m中和料漿溢流口高度h料=0.5 X 3.002 = 1.5010m料即中和槽外形尺寸03000 x 4000mm，溢流口高度h取2000mm。（2）反應(yīng)器攪拌槳計算：由于該攪拌是氣液混合，選用標(biāo)準(zhǔn)型單層透平槳（即圓周速度）為5.0m/s。則5 x 60九葉=一 =!06r/min攪拌槳葉直徑d葉，取d葉/D內(nèi)二1/3 d 葉=2401.7 = 8 0 0.6mm，取 900mm 攪拌槳葉轉(zhuǎn)速n葉 取槳葉葉針尖線速度攪拌雷諾數(shù)Re_ %十 *P*

10、葉十 _ 106 x 1350 x 0.92 _e = -760 = 20 x 10-3 x 60 = 0,97 x 105Re趨近于104,攪拌處于充分湍流區(qū)，仍可用與酸解攪拌槳相同的近似公 式計算理論功率。攪拌理論功率N攪拌，106、3N攪拌=6.1 x p槳九葉d葉=6.1 x 1350 x （ 60） x 0.95 = 26.8kw 料漿濃縮系統(tǒng)一一雙效濃縮系統(tǒng)熱源可以采用新鮮蒸汽，新鮮熱蒸汽通入I效料漿加熱器的殼程中對管程中 的料漿進(jìn)行加熱，從I效料漿閃蒸室蒸出的二次蒸汽進(jìn)入第二套蒸發(fā)單元的加熱 器的殼程中以對管程中的料漿進(jìn)行加熱，也就是第一套蒸發(fā)單元里蒸出的二次蒸 汽在第二套蒸發(fā)單

11、元中被再利用了一次，所以雙效蒸發(fā)裝置使新蒸汽的消耗能降 低一半左右。特點：效數(shù)越多，節(jié)省的加熱蒸汽鼬越少由單效改為雙效，加熱蒸汽用量可減少0%， 但由四效改為五效只能節(jié)省10%，熱能經(jīng)濟(jì)性提高不大。效數(shù)越多，溫度若損失 越大，分配到各效的有效溫度差就越小，為了維持料液在溶液沸騰階段每效的有 效溫度差不小于5-7C，這樣也限制了效數(shù)的增加。在閃蒸室真空的狀態(tài)下，料漿的沸點下降，加速了水分的蒸發(fā)，避免高溫處 理。(一)加熱器基本尺寸計算已知條件由熱量衡算知，1效蒸發(fā)水量5615.33kg/h,蒸汽冷凝熱為2258kj/kg；I 效加熱新鮮蒸汽量為6579.33kg/h,蒸汽冷凝熱為2159kj/k

12、g(136C)I效加 熱器料漿平均溫度108C,加熱用飽和蒸汽溫度136C, 1效平均傳熱溫差(忽略 溫差損失等因素)tm1=136-108=28C；II效加熱蒸汽溫度100C，料漿平均溫度 82CII效平均傳熱溫差 tm2=100-82=18C。I效加熱器傳熱系數(shù)取kj680W/m2 C,II效加熱器傳熱系數(shù)取k=900W/m2C。富裕系數(shù)取1.5.2計算第一效傳熱面積F1第一效熱負(fù)荷Q1Q1 = 2159 X 6579.33 = 1.42 X 107kj/由傳熱基本方程式Q = kFAtm得， Q1_ 1.42 X 107 X 1000 _Fi = kQy = 680 X 28 X 360

13、0 = 207m2實際所需傳熱面積為外=烏X 1.15 = 238m2第二效傳熱面積F2第二效熱負(fù)荷Q2Q2 = 2258 X 5615.33 = 1.27 X 107kj/hf，= q2 =匕2701000 = 217m22k2Atm2900 x18x3600實際所需傳熱面積為F2 = F2 x 1.15 = 249m2由于F1和F2相近，為便于制作、安裝及維修，第I、II效加熱器取相等得傳熱面積250m2，結(jié)構(gòu)也完全相同。管數(shù)計算選用32x2mm316L管，管長6000mm。每個加熱器所需加熱管數(shù)n為：n = 一F一 = 一250 = 414.6 取整 415 根 (nxlxd)nx60

14、x0.032加熱器外殼內(nèi)徑D外(1)列管排列方式選擇正三角形排列。因為正三角形排列比正方形排列更緊湊。（2）管子根數(shù) 查標(biāo)準(zhǔn)正三角形排列表取439根。管層數(shù)為11層，對角線上的管數(shù)為25根，管 子中心矩為40mm。（3）加熱器外殼內(nèi)徑D外外=（25 + 1）X 40 = 1040mm加熱器高度H 查得上下封頭高均為500mm，因此加熱器總高H =6000+500+500=7000mm。（二）閃蒸室計算由物熱衡算知，1效蒸發(fā)水量5615.33kg/h,II效蒸發(fā)水量5918.67kg/h, 閃蒸室尺寸取I、II效相同，用II效蒸發(fā)水量計算。閃蒸室截面蒸發(fā)強(qiáng)度，700kgH O/m2 - h。2閃

15、蒸室高徑比，H有效/D內(nèi)二2.3 則正常生產(chǎn)時所需閃蒸室截面積A為:5918.67兀A = 8.45m2 = 27004 閃4 X 8.45 =3.28m n實際生產(chǎn)中由于開始時料漿濃度很低，傳熱系數(shù)很大，水分蒸發(fā)量比正常生產(chǎn)大得多。因此一般將閃蒸室內(nèi)徑比放大到2.5m。H有效=2.3D內(nèi)=2.3 X 3.28 = 7.54m，取 H 效=8m。三缸高壓泵：又稱三缸柱塞泵，調(diào)壓范圍可達(dá)到0-30MPa，主要用于輸送和噴涂各類干混砂漿。因為三缸活塞泵具有流量大、壓力高、 工作穩(wěn)定等特性，所以它的應(yīng)用范圍非常廣泛。由于其工作腔是借助密封裝置與外界隔開柱塞泵原則上可以輸送任何介質(zhì)， 幾乎不受介質(zhì)的物

16、理性能和化學(xué)性能的限制。噴霧流化干燥塔料漿經(jīng)三缸高壓泵送入干燥塔頂部的霧化器，霧化器將料漿分散成霧滴，在 重力作用下從塔頂落至塔底部，下落過程中與逆流的熱空氣交換熱量蒸發(fā)水分。特點：噴霧干燥過程是連續(xù)的，全自動的；干燥速度很快，經(jīng)霧化器霧化后， 表面積大大增加，熱量和水分交換很快。設(shè)備材料的選擇：316L不銹鋼添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，可在 苛酷的條件下使用；加工硬化性優(yōu)（無磁性）。高溫強(qiáng)度優(yōu)秀。316L不銹鋼屬于 奧氏體不銹鋼，不能通過熱處理強(qiáng)化。具有良好的強(qiáng)度、塑性、韌性和冷成型性 及良好的低溫性能。由于在Cr18Ni8的基礎(chǔ)上添加了 2%的Mo,賦予了鋼良好的

17、耐還原性介質(zhì)和耐點蝕能力。在各種有機(jī)酸、無機(jī)酸、堿、鹽類、海水中均有適 宜的耐蝕性。在還原性酸性介質(zhì)中其耐蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于304和304L。MAP主要設(shè)備的選擇：本系統(tǒng)為整個項目的核心，主要設(shè)備有強(qiáng)制循環(huán)外環(huán)流氨化反應(yīng)器、雙效濃 縮系統(tǒng)、熱風(fēng)機(jī)、噴霧流化干燥塔、稀磷酸貯槽、涼水塔、液氨蒸發(fā)器、混合冷 凝器、三缸高壓泵、蒸汽換熱器和干燥尾氣的除塵洗滌系統(tǒng)等。外環(huán)流強(qiáng)制循環(huán)氨化反應(yīng)器1套01600/2000 x 8044，材質(zhì)316L，強(qiáng)制循環(huán)泵流量Q=1000m3/h，揚(yáng)程 H=5m，附電機(jī) N=37kw。II效料漿濃縮系統(tǒng)1套II加熱器：換熱面積 F=180m2，D900 X 6700mm，換熱管D

18、32 X 2，L=6000mm，材質(zhì) 316LII閃蒸室：截面積D3000 x 9257mm （柱體6000mm）， 材質(zhì)316LII循環(huán)泵（混流泵）：Q=2500m3/h，揚(yáng)程 H=10m，N=200kw，材質(zhì) CD4MCuI料漿濃縮系統(tǒng)1套I效加熱器：換熱面積F=180m2，D1000 X 7089mm， 換熱管D32 X 2，L=6000mm，材質(zhì) 316LI效閃蒸室：截面積D3000 X 9257mm （柱體6000mm），材質(zhì)316LI 效循環(huán)泵：Q=2500m3/h，揚(yáng)程 H=10m，N=200kw，材質(zhì) CD4MCu熱風(fēng)機(jī)Q=130000m3/h, P=6000Pa, N=315

19、kw蒸汽換熱器規(guī)格 換熱量1258 X 104kj/h,出風(fēng)溫度260C型號高壓噴霧泵2臺，一用一備流量 Q=25m3/h, H=8MPa,變頻調(diào)速范圍900-1480r/min附電機(jī)N=75kw干燥塔一座塔內(nèi)徑D8400mm，塔高H=26000mm，流化床直徑D=4200mm圓臺錐角60度，柱體鋼筋混凝土（內(nèi)防腐），椎體Q235-A此設(shè)備是本工藝最關(guān)鍵的主體設(shè)備之一，按工藝要求稱為“噴霧流 化干燥塔”，10萬噸/年粉狀MAP采用單塔，每個塔為08400 X 2600mm， 分圓柱和錐臺兩個部分。上部的圓柱部分為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，下部 錐臺為鋼結(jié)構(gòu)。下錐臺安裝有風(fēng)帽板及風(fēng)帽。經(jīng)由熱風(fēng)機(jī)的潔凈

20、熱空氣 從干燥塔塔底風(fēng)帽孔噴出與頂部霧化的磷銨料漿呈逆流流動，傳熱、蒸 發(fā)水份而干燥。粉狀MAP產(chǎn)品則由流化床床層的出口處排出。逆流干燥的產(chǎn)品含水 量2.0%H2O,不必再干燥即可得到合格產(chǎn)品。該設(shè)備已在國內(nèi)數(shù)十套粉狀MAP裝置上成功應(yīng)用，技術(shù)成熟、可靠。涼水塔一座規(guī)格Q=700m3/h，進(jìn)水溫度55C，出水溫度35C材質(zhì)玻璃鋼附電機(jī)N=37kw干燥尾氣重力除塵室，兩套每套為9000 X 9000 X 6000, V=486m3，鋼筋混凝土自動定量包裝機(jī)1套規(guī)格450包/時，50kg/包，自動稱量，折邊、縫包主要定型設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量材質(zhì)參考電機(jī)功率11、11效循環(huán)泉MECP500

21、A-25D1 Q=2500m3/h, H=8-10m 配電機(jī) Y335LI-8/200W2CD4MCu44002氨化反應(yīng)器循環(huán)泉HZ300 Q=1000m3/h, H=351CD4MCu373二缸高壓泵Q=25m3/h, H=8MPa,（附柱塞與密封備件6個月）1CD4MCu754磷銨熱風(fēng)機(jī)Q=130000m3/h, H=6000Pa （130C）1315 （高壓 10kv）5鋁翅片蒸汽換熱器6涼水塔1000m3/h1玻璃鋼397料漿泵Q=150m3/h, H=30m2CD4MCu808稀磷酸輸送泵Q=45m3/h, H=40m2CD4MCu449料漿輸送泵（液下）Q=35m3/h, H=35m2CD4MCu3410I效冷凝水泵Q=15m3/h, H=25m1211冷凝水泵Q=15m3/h, H=30m1Q235襯塑312自動定量包裝機(jī)400-500 包/時，50kg/包11013成品螺旋輸送機(jī)2