年产41000吨P2O5湿法磷酸工艺设计

淮海工学院专业设计报告书题目：41000吨/年P2O5湿法磷酸厂工艺设计系（院）：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工072班姓名：吴玉成学号：0507112322010年12月4日设计任务书班级：化工072姓名：吴玉成学号：050711232一、设计题目：41000吨/年P2O5湿法磷酸厂工艺设计。二、设计条件：1、原料磷矿的主要成分（%）：P2O5：32.39；F：4.02；CaO：44.98；Fe2O3：1.46；Al2O3：1.63；A·I：2.27；CO２：2.56；SiO2：2.17；MgO：0.42、硫酸用量：为理论用量的104%3、硫酸浓度：含H2SO492.5%4、转化率：98.1%5、洗涤效率：98.6%6、料浆液固比：2.87、成品稀磷酸浓度：含P2O530%8、氟逸出率（%）：二水法：1.42半水法：45。9、机械损失（P2O5）：3%。10、水份蒸发量（以100kg磷矿为基准）：18.65kg；如采用真空冷却，则冷却器中的蒸发水量占80%。11、滤饼含液量（以干磷石膏为准；%）：过滤后滤饼：68.30；一次洗涤后滤饼：45.52；二次洗涤后滤饼：26.11；三次洗涤后滤饼：10.4312、洗液浓度（P205）%：一次洗液：19；二次洗液：6.5；三次洗液：1.913、返回淡磷酸的温度（℃）：6314、萃取槽排出料浆的温度（℃）：7715、萃取槽排出废气的温度（℃）:5616、料浆循环比：7217、磷灰石分解率（%）98.718、萃取槽排出废气的相对湿度：0.9619、料浆在萃取槽中的停留时间：4小时。20、料浆的密度（kg/m3）:147021、夏季最高月平均温度（℃）:3022、不考虑萃取槽中的热量损失；23、喷嘴风压：废气温度为60℃时取5000-6000Pa，废气温度为55℃±时取1300-2800Pa。24、过滤机漏气量：1.35m3/m2·min（按过滤机总面积计算）。25、原料硫酸温度：27℃；26、过滤常数：qe=0.94m3/m2；K过滤=5.25；K一洗=3.42。27、洗液粘度：μ一洗=1.6×10-3Pa·s；μ二洗=1.2×10-3Pa·s；μ三洗=1.1×10-3Pa·s。28、密度：成品磷酸1260kg/m3；一洗液1210kg/m3；二洗液1060kg/m3；三洗液1020kg/m3目录1绪论………………………………………………………………………………………11.1设计任务的依据及产品概况…………………………………………………………11.2建厂地理位置概况……………………………………………………………………11.3厂址的选择依据………………………………………………………………………21.4产品方案和技术指标…………………………………………………………………42总图运输…………………………………………………………………………………52.1概述……………………………………………………………………………………52.2总平面布置……………………………………………………………………………52.3竖向布置………………………………………………………………………………63工艺设计………………………………………………………………………………63.1生产工艺综述…………………………………………………………………………63.2生产方法和工艺流程的选择与评述…………………………………………………63.3工艺过程的物料和热料衡算…………………………………………………………93.4主要的设备选型计算…………………………………………………………………143.5附属设备的选型与计算………………………………………………………………174自动控制要求…………………………………………………………………………184.1控制水平和范围………………………………………………………………………184.2仪表选型………………………………………………………………………………184.3复杂控制系统…………………………………………………………………………185给、排水要求……………………………………………………………………………185.1概况……………………………………………………………………………………185.2设计范围………………………………………………………………………………185.3给水……………………………………………………………………………………185.4循环水…………………………………………………………………………………195.5排水……………………………………………………………………………………196环境保护要求……………………………………………………………………………196.1废气治理………………………………………………………………………………196.2废水治理………………………………………………………………………………196.3废渣治理………………………………………………………………………………197厂化验室要求……………………………………………………………………………20结论…………………………………………………………………………………………21致谢…………………………………………………………………………………………22参考文献……………………………………………………………………………………23附图图1带控制点的工艺流程图图2萃取槽第1页共22页1绪论1.1设计任务依据及产品概况本设计是根据淮海工学院化学工程系下达的毕业设计任务书，即年产41000tP2O5湿法磷酸生产工艺设计，开展了湿法磷酸车间装置的设计。纯净的湿法磷酸是无色的，但由于一般都含有一些杂质，因而湿法磷酸一般呈灰色，视杂质含量的多少其灰色或深或浅。湿法磷酸主要用于生产重过磷酸钙和磷酸铵类肥料，还可以用来生产各种工业磷酸盐及磷饲料[1]。1.2建厂地理位置概况本设计中厂区在海州区内，地理位置优越，靠近连云港新浦市区，临近连云港港口，厂区内可设置铁路专用线与东陇海国铁接轨，有优越的运输条件。1.2.1气象条件连云港的海州区属暖温带向亚热带过度的季风海洋性气候地带，年平均气温为14℃，最冷月份为1月，最热月份为7月。年降雨量为1000mm左右。无霜期为220天左右。四季分明，气候宜人。根据连云港新浦气象台的观测记录其具体的气象特征如下气温：年平均气温14.7℃最高气温40℃(8月)最低气温-18.1℃(2月)气压：年最高气压1016.7Pa最高月平均气压1026.9Pa(1月)最低月平均气压1003.3Pa(7月)相对湿度：最高月平均相对湿度82％(7月)最底月平均相对湿度64％(3—4月)降雨量：年平均降雨量93.69mm最大降雨量264.4mm蒸发量：一般为降雨量的1.6—2.3倍冻结深度：湖塘冻结深度为20cm土壤冻结深度为30cm风向：常年主导的风向为东南凤，风频为12％第2页共22页3—10月以东南风为主11月—次年3月以北、东风为主风速：最大风速29.8m/s(5月)常风速5～6m/s1.2.2交通运输铁路：有铁路专用线通往连云港，可根据当地实际情况配置装卸线，并在厂区旁边设有一个分支，便于把空的装料箱运走，把生产成品运出。公路：厂区邻近公路路面宽敞，可容纳两辆装运卡车并排而行，路面结构为水泥路，交通便利。水路：厂区不仅临近蔷薇河、盐河，且滨临黄海，水路的运输能力很好，在各个季节，行道宽度、水深变化情况不大。通过水路运输，在码头卸货，再通过公路运输到达厂区。1.2.3水源、能源水源充足，厂区滨临黄海，临近蔷薇河、盐河，在厂区附近有供电站，能源供应方便。水：水质：浊度≯20mg/L水压：0.3MPa水量：常态81.2t/h；最大139t/h；消防54t/h用电设备台数：149台蒸汽：压力：0.2MPa(表压)0.7(表压)气量：8t/h1.3厂址的选择依据厂址的选择是工业基本建设的一个重要环节。厂址选择工作的好坏对工厂的建设进度、投资数量、经济效益以及环境保护等方面会带来重大的影响。1.3.1地理位置、地形地貌国家四大磷矿之一的锦屏磷矿位于海州区，其地形以平原为主，境内地势低平，平原高山齐观，河湖丘陵、滩涂俱备，平均海拔为5m。锦屏山马耳峰海拔为427.7m，为全区最高。平原占总面积80％。地区南侧有锦屏山、白虎山，东部有较著名的孔望山、石棚山等。境内河流纵交错，水陆交通便利，连云港白塔埠机场距海州25km，有飞往上海、广州、厦门、北京、沈阳等地的航班。南面是与灌云县交界的泊阳河，向东直通黄海。城西有全市最大的蔷薇河。1.3.2水文、地质条件潜表地下水初见水位一般，适宜建造厂房，地质坚硬，对混凝土基础无腐蚀性。无洪水，泥石流，滑坡等危害，地震基本烈度符合化学工厂选址的原则。第3页共22页1.3.3原材料的供应与产品贮存、运输条件原材料：(1)磷矿中国磷矿资源比较丰富。全国26个省(区)有磷矿产出。探明储量的矿区有412处，总保有储量矿石152亿吨，居世界第2位。从分布看，以湖北、云南为多，分别占22%和21%；贵州、湖南次之。以上4省合计占全国储量的71%。我国重要磷矿床有云南昆阳磷矿、贵州开阳磷矿、湖北王集磷矿、湖南浏阳磷矿、四川金河磷矿、江苏锦屏磷矿等。磷矿矿床类型以沉积磷块岩型为主，储量约占80%；多为磷灰石矿床、沉积变质型磷矿床次之；鸟粪型磷矿探明储量极少。我国磷矿的成矿时代主要为震旦纪和早寒武世，前震旦纪、古生代也有磷矿产出。“海州式”磷矿。分布于海州至大浦一带，主要工业矿体集中在锦屏、陶湾、新浦、大浦、顾庄等地，王寨、小李庄、穆跳、新浦南部也有矿点。海州式磷矿矿体形态呈层状、似层状、透镜状，产于大理岩、云母片岩中，与围岩呈过渡关系，规模大者断续长2000m多，一般长200～800m。矿体延深550m多，平均厚度23m。矿石品位较高，含P2O5一般在13.22～24.18%，最高达29.82%。(2)硫酸本设计采用浓度为92.5%H2SO4，由火车送来，卸车后贮存在硫酸大罐中，经泵送至本装置硫酸计量槽内。(3)成品包装袋采用规格为50kg的编织袋，外购。(4)原料需要量名称及规格单位每小时量磷精矿(P2O5：32.39%)t19.99硫酸(92.5%H2SO4)t17.69包装袋(50kg/个)t2装置的运输量：运入：磷矿134912.8t/y硫酸119407.5t/y包装袋13500t/y运出：磷酸（P2O5计）41000t/y磷石膏12147.7t/y1.3.4原材料的供应与产品贮存、运输条件厂区布置如图（附后）[2]1.3.5“三废”治理(1)废气磷矿中含有F约4.58%，在磷矿萃取反应时，氟的分布因磷矿种类及所用的工艺不同而有所不同，以二水法为例，呈气态逸出的氟约占磷矿含氟量的2～12%，留在磷酸中的约第4页共22页为20～75%，石膏中约占磷酸含氟量的15～25%，排出的氟的形态，主要以四氟化硅(SiF4)存在，排出的气量同反应热的排出方式有关。萃取反应排出的含氟尾气，在吸收器内用水将四氟化硅(SiF4)吸收生成氟硅酸溶液，然后送污水处理站处理，经洗涤后的尾气由排气筒放空。(2)废水磷酸生产中当滤盘翻转倾倒石膏后，残存在滤盘滤布上的磷石膏需用水冲洗，以使滤布再生。冲洗后产生含有少量磷石膏的含P2O5,F的污水，将污水封闭循环使用，即将冲洗滤盘后的污水通过稀浆槽经旋流器将少量颗粒较大的磷石膏先行分离进入稠浆槽，含有细小磷石膏颗粒的浆液(沉降速度很慢)，由漩流器顶部流出流入混合槽，在此加入已配制好的絮凝液，使污水中的石膏细颗粒形成絮团状沉降，然后进入沉降槽进行第二次分离。由底部流出的稠浆也流入稠浆槽。清液(含颗粒＜200mg/Kg的液体)溢流至清液槽。该清液继续用来冲洗滤盘的滤布，循环使用。而一、二分离后所得的含P2O5、F及含石膏固相达25～35%的稠浆，用泵送至过滤机的二洗区，由于此时滤盘上已有一定厚度的滤饼，故稠浆中的石膏会覆盖在滤饼的表面，而含P2O5、F的污水进入磷酸液相系统。这一技术不