学位论文48000吨每年p2o5湿法磷酸厂工艺设计.docx

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学位论文48000吨每年p2o5湿法磷酸厂工艺设计

淮海工学院

专业设计报告书

题目：

48000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

2012年12月12日

专业设计任务书

班级：

化工091姓名：

学号：

一、设计题目：

48000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（%）：

P2O532.59F3.32CaO48.93Fe2O31.62Al2O31.41A·I2.63

CO２2.36SiO22.53MgO0.4

2、硫酸用量：

为理论用量的103%

3、硫酸浓度：

含H2SO492.5%

4、转化率：

98%

5、洗涤效率：

98.1%

6、料浆液固比：

2.8

7、成品稀磷酸浓度：

含P2O533%

8、氟逸出率（%）：

二水法：

　　1.27　　半水法：

45。

9、机械损失（P2O5）：

4%。

10、水份蒸发量（以100kg磷矿为基准）：

17.61kg；

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66.35一次洗涤后滤饼42.5二次洗涤后滤饼26.8三次洗涤后滤饼17.6

12、洗液浓度（P205）%：

一次洗液20.6二次洗液5.3三次洗液2.8

13、返回淡磷酸的温度（℃）；54

14、萃取槽排出料浆的温度（℃）；60

15、萃取槽排出废气的温度（℃）；75

16、料浆循环比：

54

17、磷灰石分解率（%）98.8

18、萃取槽排出废气的相对湿度：

.94

19、料浆在萃取槽中的停留时间：

5.5小时。

20、料浆的密度（kg/m3）:

1530

21、夏季最高月平均温度（℃）:

30

22、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：

29℃；

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……………………………………………………………………………1

1.1设计任务的依据及产品概况…………………………………………………1

1.2建厂地理位置概况……………………………………………………………1

1.3厂址的选择依据………………………………………………………………2

1.4产品方案和技术指标…………………………………………………………4

2总图运输………………………………………………………………………5

2.1概述……………………………………………………………………………5

2.2总平面布置……………………………………………………………………6

2.3竖向布置………………………………………………………………………6

3工艺设计………………………………………………………………………6

3.1生产工艺综述…………………………………………………………………6

3.2生产方法和工艺流程的选择与评述…………………………………………6

3.3工艺过程的物料和热料衡算…………………………………………………9

3.4主要的设备选型计算………………………………………………………15

3.5附属设备的选型与计算……………………………………………………18

4自动控制要求…………………………………………………………………18

4.1控制水平和范围……………………………………………………………18

4.2仪表选型……………………………………………………………………19

4.3复杂控制系统………………………………………………………………19

5给、排水要求…………………………………………………………………19

5.1概况…………………………………………………………………………19

5.2设计范围……………………………………………………………………19

5.3给水…………………………………………………………………………19

5.4循环水………………………………………………………………19

5.5排水…………………………………………………………………………19

6环境保护要求…………………………………………………………………19

6.1废气治理……………………………………………………………………20

6.2废水治理……………………………………………………………………20

6.3废渣治理……………………………………………………………………20

7厂化验室要求…………………………………………………………………20

结论………………………………………………………………………………21

参考文献…………………………………………………………………………22

附图

图1带控制点的工艺流程图

图2萃取槽

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48000tP2O5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％

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/s

1.2.2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/h

1.3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。

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%）t23.65

硫酸（92.5%H2SO4）t20.93

包装袋（50kg/个）t2

装置的运输量：

运入：

磷矿159637.5t/y

硫酸141277.5t/y

包装袋13500t/y

运出：

磷酸（P2O5计）48003t/y

磷石膏244245t/y

1.3.4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