15万吨湿法磷酸生产工艺-萃取和过滤工艺模板.docx

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1、云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院毕业设计作者：崔文涛学号：学院：化学工程学院专业：精细化学品生产技术题目：15万吨湿法磷酸生产工艺-萃取和过滤工序指导者：_张永明高级讲师（姓名）（专业技术职务）张永明高级讲师评阅者：_（姓名）（专业技术职务）摘要本设计关键介绍了采取硫酸分解磷矿（湿法磷酸）制取磷酸。设计关键内容有设计总论、工艺设计和非工艺设计三部分。总论部分具体介绍了产品规格、原料选择、全厂生产路线选择和磷酸在国民生产中关键性。工艺部分关键是分析湿法磷酸生产基础原理、结晶过程、生产方法选择、工艺条件确实定、设备选择、物料衡算、热量衡算和设备计算。非工艺部分关键介绍了地面水污染、大气污染

2、和废气污染处理情况。依据设计画出了湿法硫酸车间生产工艺步骤图。关键词：湿法磷酸，工艺设计，工艺计算。Abstractthisdesignmainlyintroducedusesthesulfuricaciddecompositionphosphorusore(aqueousmethodphosphoricacid)thesystemtotakethephosphoricacid.Thedesignmaincontenthasthedesigngeneralremarks,thetechnologicaldesignandthenon-technologicaldesignthreeparts.

3、Thegeneralremarkspartialindetailintroducedtheproductspecification,therawmaterialselection,theentirefactoryproducetheroutethechoiceaswellasthephosphoricacidlivesthemid-productionimportanceinthenational.Thecraftarepartialmainlyisanalyzestheaqueousmethodphosphoricacidproductionthebasicprinciple,thecrys

4、talprocess,theproductionmethodchoice,thecraftconditiondetennination,theequipmentchoice,Materialbalance,thethermalgraduatedarmcalculateswiththeequipmentcomputation.Thenon-craftpartialmainlyintroducedthegroundwaterpollution,theairpollutionandthewastegaspollutionprocessingsituation.Accordingtodesignedh

5、asdrawntheaqueousmethodsulfuricacidworkshopproductionflowchart.Keyword：Aqueousmethodphosphoricacid,technologicaldesign,processdesign第一章绪论61.1湿法磷酸生产发展6第二章概述62.2磷酸性质62.2.1磷酸物理性质62.2.2磷酸化学性质62.3硫酸62.3.1硫酸性质62.3.2硫酸用途62. 4工艺路线及要求6第三章工艺生产过程133. 1湿法磷酸生产基础原理63.1.1 湿法磷酸生产关键化学反应63.2湿法磷酸生产过程中相平衡63.2.1硫酸钙在CaS0

6、4-H3P0-H20三元体系相平衡63.2.2硫酸钙在CaS04-H3P0-H2S04-H20四元体系中相平衡63.2.3硫酸钙在CaS04-H3P0-H20三元体系中转化动力学63.3磷酸生成过程63.3.1磷矿酸解过程63.3.2硫酸钙结晶过程63.4湿法磷酸生产方法选择论证63.4生产工艺确实定63.4磨矿63.4反应料浆冷却（方法）634消泡方法确实定63.5工艺步骤图示意图绘制63.6设备选择论证63.6.1球磨机63.6.2反应槽63.6.3过滤机63.7设备选择论证63. 7.1酸解过程工艺条件选择63. 7.2过滤过程工艺条件确实定6第四章非工艺部分设计134. 1地面水污染6

7、4. 2大气污染64. 2.1粉尘64. 2.2二氧化硫64. 2.3氟化物64.3废气洗涤6参考文件37致谢382.2物料衡算132.2.1 硫磺焚烧物料衡算132.2.2 转化器物料衡算惨13第三章工艺步骤图及关键设备163.1 工艺步骤及各工序介绍163.1.1 工艺步骤图163.1.2 硫磺制酸工艺步骤说明163.2 关键设备173.2.1 焚硫炉173.2.2 转化器183.2.3 干吸塔193.2.4 空气鼓风机203.2.5 废热锅炉21第四章三废处理244.1 低浓度二氧化硫气体处理244.2 硫酸污水处理244.3 二氧化硫尾气处理25第五章安全生产对策方法和提议265.1

8、工艺操作要求介绍265.2 防火防爆方法305.3 岗位安全要求335.4 加强安全管理方法34第六章设计总结36参考文件37致谢38第一章概述1.1 硫酸生产发展概况近十几年以来，中国硫酸工业得到很大发展，关键标志之一是硫酸工程设计项目多、质量好、技术水平高、经济效益和社会效益显著。中国自行设计、自己建设中、小型硫酸工程遍布全国，还负担了很多大型硫酸工程设计。另外，从国外引进了部分优异硫酸技术。硫酸工程设计进步，大大改变了中国硫酸工业技术情况。硫酸工程设计因采取原料不一样其形式各异，工艺过程和设备须和所用原料相匹配。以前中国以硫铁矿生产硫酸为主体，在今相当长时期内，这种情况不会有较大改变；以

9、重有色冶金工业冶炼烟气生产硫酸，是中国硫酸工业关键组成部分；伴随硫磺供给增加，愈来愈多新建工程从治理环境、生产简便和经济角度考虑，选择以硫磺生产硫酸；以石膏、磷石膏为原料生产硫酸、联产水泥工程，也有新发展。通常情况下，以硫铁矿制酸工艺较复杂些，硫磺制酸过程简便些。硫酸工程设计和消费相关，因为硫酸产品大部分用于生产磷肥等化学肥料,所以硫酸工程大部分和磷肥工业配套建设。比较经典是小磷铁工程中120td硫酸工程；12Okta磷钱工程中600td硫酸工程；240kta磷钱工程中1200td硫酸工程；还有配合重钙生产硫酸工程。对重有色金属冶炼工业硫酸工程，硫酸装置规模大小取决于冶炼金属和所选择冶炼工艺。

10、在这些联合企业中，硫酸装置投资费用是举足轻重，所占百分比均较高。因为磷肥工业和重有色冶金工业装置日趋大型化，配套硫酸装置也对应大型化。然而，毕竟硫酸生产不是这些企业主体装置,所以硫酸工程设计不应喧宾夺主，而应为主体装置“服务”。装置设计要有其适应性和灵活性。硫铁矿制酸南化、开封、云峰、铜陵、黄麦岭、大峪口等大型硫酸工程和冶炼烟气制酸贵溪、白银、葫芦岛、韶关、株洲、金川、金隆等大型硫酸工程设计全部在不一样程度上考虑了其配套地位。硫酸工程设计广泛采取了优异技术和装备。在很多工程设计中，应用中国自己开发新技术，也引进了国外部分新技术；大量使用中国研制装备，亦引进了部分优异和大型设备；还推广使用了很多

11、新材料等。这些方法大大改善了工艺和装备状态，延长了装备使用寿命，降低了维修。中国是世界上使用硫铁矿生产硫酸最多国家，在矿制酸方面也是最成熟和最富有经验国家。有一流沸腾焙烧技术，较全方面地掌握了气体净化方面技术，效果和指标均很好。对装置机械化和自动化作了足够重视，尤其是在大型装置中，原料贮运、装卸,采取和移植其它工业部门行之有效设备，提升机械化水平。控制方面，己经在部分大型工程中，设置了集散系统(DCS),提升了工程设计自控水平。工程设计组织体制逐步和国际接轨，推广了以项目经理负责制为中心新体制，提升了管理水平，适应了进入国际市场需要。很多设计单位装备不停地改善和提升，应用了CAD辅助设计系统，

12、开发和引进了很多应用软件，计算、方案选择、出图均由微机完成，确保了设计质量，加紧了设计进度。设计单位设计质量普遍提升了，具体反应在这些年建设硫酸工程成功率十分高，很多设计单位还经过IS09001质量体系认证，取得了向国际市场进军通行证。1.2 硫酸性质1.2.1 浓硫酸1物理性质纯硫酸是一个无色无味油状液体。常见浓硫酸中H2SO4质量分数为98.3%,其密度为1.84gcm-3,其物质量浓度为18.4mol1.-l0硫酸是一个高沸点难挥发强酸，易溶于水，能以任意比和水混溶。浓硫酸溶解时放出大量热，所以浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不停搅J若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生“发烟

13、”现象这么超出98.3%硫酸称为发烟硫酸”吸水性将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积变大，这是因为浓硫酸含有吸水性。就硫酸而言，吸水性是浓硫酸性质，而不是稀硫酸性质。浓硫酸吸水作用，指是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定水合物，并放出大量热：H2SO4+nH2O=H2SO4nH2O,故浓硫酸吸水过程是化学改变过程，吸水性是浓硫酸化学性质。浓硫酸不仅能吸收通常游离态水(如空气中水)，而且还能吸收一些结晶水合物(如CUSO4-5H2O、Na2CO310H2O)中水。2化学性质1 .脱水性就硫酸而言，脱水性是浓硫酸性质，而非稀硫酸性质，即浓硫酸有脱水性且脱水

14、性很强。脱水性是浓硫酸化学特征，物质被浓硫酸脱水过程是化学改变过程，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数比（2：1）夺取被脱水物中氢原子和氧原子。可被浓硫酸脱水物质通常为含氢、氧元素有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中有机物，被脱水后生成了黑色炭（碳化）。浓硫酸如C12H22Ou=I2C+UH202 .强氧化性跟金属反应常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。加热时，浓硫酸能够和除金、钳之外全部金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身通常被还原成S02Cu+2H2SO4（浓）=CuS04+S03t+2H2O2Fe+6H2SO4（浓）=Fe2（SO4）3+3SO3t+6H2O在上述反应中，硫酸表现出了

15、强氧化性和酸性。跟非金属反应热浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态氧化物或含氧酸，本身被还原为SC）2。在这类反应中，浓硫酸只表现出氧化性。C+2H2SO4（浓）=C02t+2SO2+2H2OS+2H2SO4（浓）=3SO2t+2H2O2P5H2SO4（浓）=2H3PO4+5SO2t+2H2O跟其它还原性物质反应浓硫酸含有强氧化性，试验室制取H2S、HBr.HI等还原性气体不能选择浓硫酸。H2S+H2SO4（浓）=SlS02t+2H2O2HBr+H2SO4（浓）=Br2t+S02t+2H2O2HI+H2SO4（浓）=12+S02t+2H2O3 .难挥发性(高沸点)：制氯化氢、硝酸等(原理：利用难挥发性酸制易挥发性酸)如，用固体氯化钠和浓硫酸反应制取氯化氢气体2NaCl(0)+H2SO4=(浓)Na2SO4+2HCltNa2SO3+H2