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1、,年产6万吨二水法磷酸工艺,学生：高蕾 林欢欢 刘晓艺 颜培洁 杨旺德 葛敬,指导老师：陈建钧,目录,物料衡算,工艺流程,厂房布置,设备选型,节能与环境保护,经济分析,湿法磷酸二水物流程,5H2SO4+Ca5F(PO4)3+2H2O=5CaSO42H2O+3H3PO4+HF,硫酸分解磷矿制湿法磷酸时，控制硫酸钙以二水物 CaSO42H2O形式沉淀的工艺流程称为二水物流程，其优点如下：1、二水物结晶在稀磷酸溶液中具有很好稳定性；2、能形成粗大整齐的结晶，利于过滤和洗涤；3、操作简便，控制幅度大，运转时间长；4、对设备和材料的腐蚀相对较轻；5、对矿种的适应性强。,工艺流程,工艺方案,使用普莱昂多室
2、单槽，以硫酸分解磷矿生成磷酸料浆，获得粗大整齐的石膏结晶,用强制循环低位真空蒸发冷却料浆，移走反应余热，并将含氟尾气送到洗涤系统，经处理后达标排放,对料浆采用盘式过滤机过滤，三次逆流洗涤，将成品稀酸送至稀酸陈化槽，磷石膏送往渣场,经比较，单槽比多槽优越，基建投资省、操作方便，控制稳定，结晶成形好。,与鼓风冷却相比，真空冷却系统控制灵敏准确，明显减少废气吸收设备的容积，减少空气污染。,盘式过滤机具有很好的操作性能，过滤能力随石膏结晶和操作情况而定,（2）硫酸:选浓度为93%的H2SO4,1）原料,2.反应部分工艺数据（1）磷矿浆的含水率取36%(湿基)（2）磷矿浆中P2O5的萃取率97.45%（
3、3）磷矿中次要组分在反应过程中的分配如下,表3.2磷矿中次要组分在反应过程中的分配表,3.过滤部分工艺数据（1）成品磷酸主要组成:P2O527.4%;游离H2SO42.9%（2）过滤时对成品磷酸的稀释率取0.5%（3）P2O5的回收率取96.6%（4）滤饼的含液量(湿基)1.第一次过滤50%2.第二次过滤39%3.第三次过滤34%4.第四次过滤28%,（5）第二次过滤后水溶性P2O5残留率 R1=0.29（6）第三次洗涤后水溶性P2O5残留率R2=0.15（7）第四次过滤后水溶液中P2O5浓度为1.13%,湿法磷酸物料平衡表,湿法磷酸系统热量衡算表,五氧化二磷平衡表,磷酸生产厂是一个精密度、自
4、动化程度都较高的企业，所用的大型设备也很多，每一个设备的型号、生产能力以及自动化程度都将直接影响到生产路线的合理性和全厂的经济效益，但其中最主要的设备有反应塔、过滤机和冷却器。,设备选型,性质：温度7080,磷酸质量分数为26%30%;石膏质量分数为25%30%;液相质量浓度为0.030.04 g/ml;另外还有等杂质。,湿法磷酸生产主要的腐蚀性因素,温度为6070;磷酸质量分数26%30%;含少量固体磷石膏,其它杂质含量与湿法磷酸料浆相同。还含有少量的硫酸、氢氟酸、氟硅酸、氯化物及等杂质主要是点蚀和晶间腐蚀、应力腐蚀、磨蚀这4 种类型的腐蚀。,磷酸用钢一般都选用高铬、高镍钼钢,有时还加入铜和
5、其它元素,使其具有耐晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀的性能。耐腐蚀性的顺序依次为:K合金、钼三钛、钼二钛、超低碳。,湿法磷酸料浆,稀磷酸,湿法磷酸生产过程的消耗,广泛用于冷凝器、浓缩系统真空管线、含氟尾气管道、硫酸及料浆的输送管道、磷酸中间槽、堰槽、硫酸计量槽等。该材质优点为:加工、制作、安装容易,维修方便,耐腐蚀性能良好。,湿法磷酸生产中非金属材料使用情况,应用于搅拌桨轴、氟尾气风机叶轮、冲击式洗涤器衬里、浓缩系统液相内衬等。,仅用于氨吸收系统旋流塔板、液下泵出口弯管及过滤器支腿等。耐腐蚀性能良好,不易结垢,清理方便。但强度不够,使用中易变形。,硬聚氯乙烯,橡胶,聚丙烯,用于浓缩系统汽液相
6、管线及硬PVC 管线的外加强,耐腐蚀性能良好。,湿法磷酸生产中非金属材料使用情况,目前主要应用于磷酸贮槽、萃取槽、热交换器、闪蒸室、氟吸收塔等静设备,性能特别优良,但施工方法及胶粘剂的选择很重要,设备质量大多取决于施工方法及胶结剂的选择。,用于磷酸大贮槽中衬里,腐蚀余量大,但在含氟磷酸中不耐蚀。,环氧酚醛玻璃钢,石墨,瓷砖,湿法磷酸生产主要设备材料建议,在生产工艺上应进行合理的配矿,使F-、Cl-的质量分数保持在允许的范围之内,可有效减缓腐蚀速率。,K合金类奥氏体不锈钢可耐Cl-含量较高的磷酸腐蚀,即使磷矿中Cl-质量分数高达0.2%时,亦不会产生强烈的点蚀,浓缩系统的石墨交换器是易损设备,因
7、石墨管强度低,石墨管与钢壳之间的线膨胀系数差别较大,开停车时易使石墨管破裂,另外结垢清洗亦较困难。,应扩大非金属材料代替金属材料的使用范围,萃取磷酸的静止设备应多采用工程塑料;衬里应多采用衬胶,如氯丁橡胶、丁基橡胶、硬质天然胶等。,设备选择,反应槽,过滤机,泵类,冷却器,反应消化槽选取普莱昂多室单槽：单槽内通常分为10个室，磷矿粉和硫酸在14室内反应，58室内则为结晶，时间足够长利于结晶成长。多室单槽中的酱料流动用搅拌桨叶推动。单槽从1到8的8个室按照溢流-底流交替排列，第9室实际上只是一个泵槽，将料浆泵送到冷却系统的闪蒸室，经冷却后的料浆流入第10室。,反应槽,普莱昂多室单槽,普莱昂多室单槽
8、设备参数,规格：有效尺寸6720L6720W8000H6有效容积：1710m3工作压力：微负压槽体材质：混凝土上衬胶再衬碳砖搅拌桨转速：67r.p.m 电机功率：160KW,过滤机,倾覆盘式过滤机,转台式过滤机,盘式过滤器的核心部件是叠放在一起的塑料滤盘，滤盘上有特制的沟槽或棱，相邻滤盘上的沟槽或棱构成一定尺寸的通道，粒径大于通道尺寸的悬浮物均被拦截下来，达到过滤效果。,转台式过滤机的工作原理是一种连续运转的真空过滤设备，在一个水平的环形面积内设有数个梯形滤盘，滤盘由一个大转盘带动在轨道上作水平运转，每个滤盘用胶管与位于中心的分配阀(错气盘)相连 分配阀与真空系统相连 并完成滤盘在工作过程中的
9、真空切换，每个滤盘水平旋转一周 完成加料，初滤，过滤，洗涤(根据工艺要求设置洗涤次数)卸渣，滤布冲洗，再生，滤布吸干至加料点，如此反复循环。,倾覆盘式过滤机,（1）扇形滤板脱水孔分布均匀，孔率合理，筋条尺寸大，由高强度工程塑料制成，寿命提高了11.5倍。（2）滤液管过滤数面大，分配头腹腔容积大，提高了抽气率和滤液排放效果。（3）耐磨锦纶、单或复丝滤布使脱饼率高且不易堵塞，使用寿命长。（4）多点干油泵集中多点自动润滑。（5）滤布自动清洗装置，保持了其良好的脱水效果。（6）卧式强制高速搅拌、轴端采用橡胶及石墨盘根和水压差三重密封不漏浆。（7）主传动无级变速，依物料的浓度及流量调节（交流调速电机或变
10、频器），以求达到理想的工作效果。（8）每盘由20片扇形板组成，加强了过滤过程控制，成饼厚度均匀。（9）磨擦片采用特制耐磨硼铸铁,刚柔相济密封佳，使用寿命达到十年以上。（10）滤液管为高强度耐磨陶瓷复合钢管，提高寿命10倍以上。（11）滤液管与滤扇接口去掉下法兰，采取模具定位直接焊接，减少了90%可能的漏气点。,离心泵造价高而流量有限（5000m/h），对建大型工厂极为不利；轴流泵结构简单，价格低廉而且可以得到很大的流量（15000m/h），缺点是扬程低。,泵类,轴流泵,泵类,料浆循环泵的壳体、叶轮用Cr30制成，耐磨。,处于P2O5质量分数28%32%的稀磷酸。泵的主要材质为K合金,螺栓、出口
11、弯管为Mo2Ti,轴套为石墨,主要腐蚀部位为出口弯管、螺栓。,料浆泵,酸泵,真空闪蒸冷却设备是闪蒸冷却器，实际为真空条件下的气液分离器。反应槽来的热料浆以切线方向方向进入闪蒸室，冷却料浆从室底部出口流出。1、根据不同溶剂的性质，自主设定“闪蒸”级数；2、同样温度和时间内，浓缩效率大大高于传统蒸发仪器；3、连续进液，蠕动泵精确控制，适合大量浓缩；4、闪蒸：瞬间受热、快速蒸发、迅速分离；5、操作简便、辅助设备少；6、节能环保、工作效率高。,冷却器,闪蒸冷却器,含氟废气处理设备,虽然磷酸生产采用二水法工艺技术，反应槽温度及酸度降低，氟逸出率低，从源头上控制了废气中氟的含量，但产生的废气中氟含量仍较高
12、，需要对废气进行处理。其中反应工序产生的废气及过滤工序过滤机上部排放的废气均采用二级水循环洗涤；过滤机下部排出的废气采用一级水洗涤。含氟废气处理流程为：来自反应槽、消化槽及过滤机上部的含氟废气通过文丘里洗涤器和旋风尾气洗涤塔二级水循环吸收后，通过尾气风机经40 m烟囱达标排放；来自过滤机下部经真空泵抽吸产生的废气由真空泵洗涤器用水吸收后并入40 m烟囱排放。产生的含氟酸性废水经污水槽收集后去过滤机洗涤磷石膏。,生产区Production Area,仓库及装卸区Storage&Loading Zone,罐区Tanker Area,办公生活区Administration&Living Area,公
13、用工程及生产辅助区Utility&Supplement,厂区布置图,厂房布置,仓库及装卸区Storage&Loading Zone,运输便捷布置合理,厂区布置图,车间平立面布置图,安排紧凑 集中管理,投 资 成 本 核 算 Investment Cost Estimation,可行性分析Feasibility Analysis,不确定性分析 Uncertainty Analysis,经济分析与评价,投 资 成 本 核 算,总投资 Total Investment,总投资 6417.5万元Total Investment,投 资 成 本 核 算,总成本 Total Cost,外购原材料费,动力消
14、耗,工资福利费,修理费,其他费用,财务费,折旧费,摊销费,管理费,销售费,1800,1000,389.38,93.88,62.59,394.1,77.68,52.15,155.75,120,总成本费用：4245.53,可行性分析,投资回收期：4.0年 Investment recovery period,投资回收期,节能环境保护,节能方案,减排技术,环保方案,1、球磨机冷却水封闭使用2、设备冷却水和密封水循环利用,设备冷却水、密封水循环使用,磷酸余热回收,节能方案,磷酸装置设备冷却水和密封水即使达到排放标准，也不能排放，而要反复使用、循环利用，达到节约用水的目的,改进萃取尾气吸收工艺,冲盘污水采取小循环工艺，污水封闭循环,减排技术,萃取含氟污水用作冲盘水，实现污水零排放,地面水污染、大气污染、二氧化硫,粉尘,环境保护方案,氟化物,粉尘或多或少对人类有一定的影响,氟化物是一种有毒物质对环境的污染不容忽视,谢谢观看,
