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
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