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：

系（院）：专 业：班 级：姓 名：学

号：41000 吨 / 年 P2O5 湿法磷酸厂工艺设计

化学工程学院 化学工程与工艺 化工 072 班 吴玉成

050711232

2010年 12月 4 日

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年产41000吨P2O5湿法磷酸工艺设计

设计任务书

班级： 化工 072

一、设计题目：

姓名： 吴玉成

2 5

学号： 050711232

41000 吨/ 年 P O 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 ；Al 2O3：

1.63 ；A·I ：2.27 ；CO２ ：2.56 ；SiO2： 2.17 ； MgO：

2、 硫酸用量：为理论用量的 104%

3、硫酸浓度：含 H2SO4 92.5%

4、转变率： 98.1% 5、清洗效率： 98.6%

6、料浆液固比：

7、成品稀磷酸浓度：含

P2O5

30%

8、氟逸出率（ %）：二水法： 9、机械损失（

P2O5）：

半水法： 45。

3 %

。

kg

80%。

10、水份蒸发量（以 100kg 磷矿为基准）：

；

如采纳真空冷却，则冷却器中的蒸发水量占 11、滤饼含液量（以干磷石膏为准；

%）：

过滤后滤饼： 68.30 ；一次清洗后滤饼： 45.52 ；

二次清洗后滤饼： 26.11 ；三次清洗后滤饼：

12、洗液浓度（ P205） %：一次洗液： 19；二次洗液： 6.5 ；三次洗液：

13、返回淡磷酸的温度（℃） ：63

14、萃取槽排出料浆的温度（℃） ： 77

15、萃取槽排出废气的温度（℃） :56

16、料浆循环比： 72

17、磷灰石分解率（ %）

18、萃取槽排出废气的相对湿度：

19、料浆在萃取槽中的逗留时间： 20、料浆的密度（ kg/m3）:1470 21、夏天最高月均匀温度（℃） :30

4 小时。

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、过滤机漏肚量：3/m2· min（按过滤机总面积计算） 。 25、原料硫酸温度： 27℃；

26、过滤常数： qe3 /m2； K 过滤 =5.25 ；K 一洗 =3.42 。

27、洗液粘度： μ 一洗 =1.6 ×10-3 Pa· s；μ 二洗 =1.2 ×10-3 Pa· s； μ三洗 =1.1 ×10-3 Pa· 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

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目

录

1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

任 的依照及 品概略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

建厂地理地点概略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

厂址的 依照⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

品方案和技 指 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2 运 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

概括⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

平面部署⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

向部署⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3 工 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

生 工 述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

生 方法和工 流程的 与 述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

工 程的物料和 料衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

主要的 型 算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

隶属 的 型与 算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4 自 控制要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

控制水平易范 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

表 型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

复 控制系 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5 、排水要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

概略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

范 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

水⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5.4 循 水 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

排水 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

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6 境保 要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

气治理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

水治理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

渣治理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7 厂化 室要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 致 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

附

1 控制点的工 流程 2 萃取槽

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1

绪论

设计任务依照及产品概略

本设计是依据淮海工学院化学工程系下达的毕业设计任务书，即年产 41000 t P 2O5 湿

法磷酸生产工艺设计，展开了湿法磷酸车间装置的设计。

纯净的湿法磷酸是无色的，但因为一般都含有一些杂质，因此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，

还能够用来生产各样工业磷酸盐及磷饲料

[1]

。

建厂地理地点概略

本设计中厂区在海州区内，地理地点优胜，凑近连云港新浦市里，邻近连云港港口，厂区内可设置铁路专用线与东陇海国铁接轨，有优胜的运输条件。

气象条件

连云港的海州区属暖温带向亚热带过分的季风大海性天气地带，年均匀气温为 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，天气宜人。

依据连云港新浦气象台的观察记录其详细的气象特色以下气温：

年均匀气温

℃ 最高气温 40

℃(8 月)

最低气温

℃(2 月)

气压：

年最高气压 1016.7 Pa

最高月均匀气压 1026.9 Pa(1 月 ) 最低月均匀气压

1003.3 Pa(7

月 )

相对湿度：

最高月均匀相对湿度 82 ％(7 月)

最底月均匀相对湿度

％(3 —4 月)

降雨量：

年均匀降雨量 93.69 mm 最大降雨量

2.4 mm

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 20 cm 土壤冻结深度为 30 cm

风向：

常年主导的风向为东南凤，风频为

12％

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3— 10 月以东南风为主

11 月—次年 3 月以北、东风为主

风速：

最狂风速

29.8m/s(5 5

～ 6m/s

月)

常风速

交通运输

铁路： 有铁路专用线通往连云港，可依据当地实质状况配置装卸线，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： 厂区周边公路路面宽阔，可容纳两辆装运卡车并排而行，路面构造为水泥路，交通便利。

水道： 厂区不单邻近蔷薇河、盐河，且滨临黄海，水道的运输能力很好，在各个季节，行道宽度、水深变化状况不大。经过水道运输，在码头卸货，再经过公路运输抵达厂区。

水源、能源

水源充分，厂区滨临黄海，邻近蔷薇河、盐河，在厂区周边有供电站，能源供给方便。

水：

水质：

浊度≯ 20mg/L

水压： 水量：

0.3 MPa

常态 81.2 t/h ；

最大 139 t/h ；消防 54 t/h 用电设施台数： 149 台

蒸汽：压力： 0.2 MPa( 表压 ) 0.7(

表压 )

肚量： 8 t/h

厂址的选择依照

厂址的选择是工业基本建设的一个重要环节。厂址选择工作的利害对工厂的建设进度、投资数目、经济效益以及环境保护等方面会带来重要的影响。

地理地点、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，境内陆势低平，平原

高峰齐观，河湖丘陵、滩涂俱备，均匀海拔为 5m。锦屏山马耳峰海拔为，为全区最高。平原占总面积 80％。地域南侧有锦屏山、白虎山，东部有较有名的孔望山、石棚山

等。境内河流纵交织， 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。

水文、地质条件

潜表地下水初见水位一般，适合建筑厂房，地质坚硬，对混凝土基础无腐化性。无洪水，泥石流，滑坡等危害，地震基本烈度切合化学工厂选址的原则。

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1.3.3 原资料的供给与产品储存、运输条件

原资料： (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。从散布看，以湖北、云南为多，分别占 22%和

21%；贵州、湖南次之。以上 4 省共计占全国储量的 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。磷矿矿床种类以堆积磷块岩型为主，储量约占 80%；多为磷灰石矿床、堆积变质型磷矿床次之；鸟粪型磷矿探明储量很少。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。散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 550 m 多，均匀厚度23m。矿石品位较高，含 P2O5 一般在 13.22 ～24.18%，最高达 29.82%。

(2) 硫酸

本设计采纳浓度为 92.5%H2SO4，由火车送来，卸车后储存在硫酸大罐中，经泵送至本装置硫酸计量槽内。

(3) 成品包装袋

采纳规格为 50kg 的编织袋，外购。 (4) 原料需要量 名称及规格

磷精矿 (P2O5 ：32.39%) 硫酸 (92.5% H 2SO4 ) 包装袋 (50kg/ 个) 装置的运输量： 运入：磷矿

硫酸 包装袋

运出：磷酸（ P2O5 计）

磷石膏

单位

t t t

每小时量

2

13500t/y

41000t/y

原资料的供给与产品储存、运输条件

[2]

“三废 ”治理

(1) 废气

磷矿中含有 F 约 4.58%，在磷矿萃取反响时，氟的散布因磷矿种类及所用的工艺不一样

而有所不一样，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

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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 (SiF 4 ) 存在，排出的肚量同反响热的排出方式相关。

萃取反响排出的含氟尾气，在汲取器内用水将四氟化硅 (SiF 4) 汲取生成氟硅酸溶液，而后送污水办理站办理，经清洗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，残余在滤盘滤布上的磷石膏需用水冲刷，以使滤 布重生。冲刷后产生含有少许磷石膏的含 P2O5,F 的污水，将污水关闭循环使用，马上冲刷滤盘后的污水经过稀浆槽经旋流器将少许颗粒较大的磷石膏先行分别进入稠浆槽，含有渺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淆槽，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，而后进入沉降槽进行第二次分别。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。 该清液持续用来冲刷滤盘的滤布， 循环使用。而一、二分别后所得的含 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，因为此时滤盘上已有必定厚度的滤饼，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。

这一技术不只不外排含 P2O5、F 的污水，节俭了新鲜水用量并且还使污水中的 P2 O5 进入磷酸成品中，提高了磷酸生产 P2 O5 总收率。

当磷酸装置刚开车或生产不正常需要排出含

P2O5,F 的污水时，可进入废水采集池，待

生产正常后，适合减少进入文丘里汲取塔的水量，而将废水采集池中的污水慢慢增补入清液池，便可做到污水不外排。

(3) 废渣

萃取磷酸过滤机排出的磷石膏是推存仍是综合利用，常常是大，中型磷酸项目建设的 重要研究内容之一。因为磷石膏排放量大，常年堆存不只占用大批土地，耗用巨额资本，并且办理不好会于推存过程造成水溶性 P2 O5,F 对环境的污染。

排放磷石膏最简单的方法是把石膏用水调成稀浆 ( 一般石膏 10%)，再把石膏浆经泵送到水流量大的河流或大海里。

为加大经济收入，磷石膏堆放在厂区内，由卡车送出外卖，磷石膏能够制成熟石膏、石膏板、水泥缓凝剂及石膏砖等建筑资料。

产品方案和技术指标等

产品的方案及建设规模

(1) 产品名称：磷酸

副产品：磷石膏

(2) 设计规模：磷酸 , 41000t(P

O 计 )

2

5

(3) 产品规格：磷酸， P2O5 约 30%

设计指导思想

(1) 技术方案的选择在已学知识的基础上，力争先进，运行靠谱，护理，维修方便，以期获得较好的经济效益。

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(2) 磷酸的主要设施立足于国内自己开发，制造，运行靠谱。

(3) 贯彻工厂部署一体化，部分装置露天化，建 ( 构) 筑物轻型化，公用工程社会化，引进技术国产化等“五化”原则，以求达到节俭投资和用地之目的。

生产方法和主要技术方案

本设计萃取磷酸采纳二水物流程。

萃取磷酸的生产，因为反响生成硫酸钙结晶中的水合物形成不一样而有多种流程，此中二水物流程比较成熟，并且对磷矿的品位和种类的适应性较广，因此在国内外获取宽泛的采纳。本设计的萃取磷酸的生产采纳传统的二水物流程。

操作制度

本装置磷酸每日三班连续操作， 每年运行 300 天，每日运行 即每年运行 6750h。

大修一次： 30 天

中修三次： 15 天，每次 5 天

小修十次： 20 天，每次 2 天

存在问题及建设

在磷石膏的长久聚积处，天然铀系列放射性元素和其余杂质严重影响了环境也阻挡了石膏自己的使用。

2 总图运输

概括

锦屏镇属近郊区，位于风景艳丽的锦屏山南麓。历史悠长，遗迹众多，资源丰富，交通便利，东临运输忙碌的东盐河，西傍风景如画的蔷薇河地理地点十分优胜，距市所

在地 5km，距连云港市民航机场 8km，距中国港口之一连云港港口

2

20km，连徐、同三 10 个行政村，总人口

3.5 万人。

工厂位于西矿区东南 200m左右，西 2km 为矿区总部，及选矿厂，家眷区等，西临磷肥厂，东临木材厂，北有饲料厂，南有通往连云港之铁路专用线，北南紧临厂区均为西矿

井之员工宿舍区，并有矿区通往连云港公路在此经过。

厂区地形平展，最高为，最低为 4.8m 左右，铁路轨顶标高

故厂区低洼，常常积水，为保证雨天不积水，厂区标高需抬高到

6.39 ～ 6.44m 之间，

5.6 ～。

总平面部署

从工厂的构成、运输、气象及地质等状况，共排三个方案，均以磷酸为主体，其余协助装置环绕磷酸装置部署，经过比较差别不大，仅是物料输送皮带机的长短和管线长短而

已，最后经过比较确立此方案为初步设计总平面部署， 该方案的特色是物料输送距离最短，主厂房部署在地质条件较好之地段，污水办理站和污水排放泵房部署在磷酸厂房主侧，有益于污水排放。外来硫酸的装卸站台及罐区紧临铁路，且于磷酸装置硫酸中间罐区仅一路

之隔，磷矿库在磷酸厂北侧， 因磷精矿用汽车运输入厂， 这样汽车运距短， 不用穿过厂区，

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仅磷石膏需用汽车运至尾矿堆场，而磷石膏堆放依据工艺要求只好部署在磷酸厂房南面，紧临铁路，假如磷石膏的有了新的开发和利用能够直接用火车运走。

竖向部署

因为原厂区比较低洼，常常的积水，为了保证厂区自己的废水和雨水方便的排放，厂区标高一定由本来的 4.8 ～ 5.2m 抬高到 5.6 ～，厂区需填土近 3 万立方米。

3 工艺设计

生产工艺综述

本设计采纳锦屏优选矿及外购商品硫酸制成浓度约为

30%P2O5 的稀磷酸。

生产方法和工艺流程的选择与评论

磷酸的基本生产方法有热法和湿法。热法是以黄磷为原料，使之在过度的空气中焚烧

再水合而制得。其特色是产品纯度高，可获取食等级、试剂级的磷酸；弊端是成本高。而

湿法磷酸是由酸性较强的无机酸分解磷矿而得。其长处是成本低；弊端是产品的浓度低，杂质含量高，提纯困难。当前生界各国大多采纳湿法，其实不停研究湿法磷酸的提纯技术以达到以较低的生产成本制得纯度较高的磷酸。

本设计采纳湿法磷酸。

[3]

湿法磷酸工艺流程

湿法磷酸生产中，用来分解磷矿的无机酸有硫酸、、磷酸、盐酸、氟硅酸等。用

这些酸与磷矿反响都生成磷酸和氟化氢，而不一样的酸根则与磷矿中的钙联合生成不一样的钙

盐。从磷酸溶液中分别这些不一样的钙盐，因其性质不一样，分别的方法各异，进而生成了各

种不一样的湿法磷酸生产工艺过程。

所以，往常用生成硫酸钙结晶的水合物来命名工艺流程。

(1) 二水物流程

硫酸分解磷矿制湿法磷酸时， 控制硫酸钙以二水物 ( 石膏 CaSO4·2HO)形式积淀的工艺流程称为二水物流程，反响式以下：

Ca5F(PO4 ) 3 + 5H 2SO4 + 10H2O ＝ 3H3 PO4 + 5CaSO4·2HO + HF

二水物流程的反响机理和工艺条件与半水物流程，无水物流程等截然相反，这就是湿法磷酸生产流程要以硫酸钙结晶水形式来分类的原由。

二水物湿法磷酸生产工艺流程图

[4]

：

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1- 硫酸计量槽 ;2- 硫酸泵 ;3-鼓风机 ;4-料浆泵 ;5- 酸解 (萃取 )槽 ;6- 盘式过滤机 ; 7- 氟汲取液循环泵 ;8-文丘里汲取塔 ;9-排风机 ;10- 排气筒 ;11,12- 气液分别器 ;

13- 冷凝器 ;14- 石膏运输皮带 ;15a,15b,15c,15d-

滤洗液中间槽 ;16,18- 水环式真空泵 ;

17- 液封槽 ;19- 冷却水泵 ;20- 冷却水池 ;21- 冷凝水池 ;22- 冷凝水泵

当前中小型化工公司中，二水物湿法磷酸生产流程占主导地位，其长处是：

①二水物结晶在稀磷酸溶液中拥有很好的稳固性，能形成足够大并且比较齐整的结晶

有益于过滤和清洗，相应的减少磷酸的损失；

②生产中工艺条件控制幅度相对地大一些，运行时间长或动工率高，往常可达有效操作时间的 85%～95%(不包含每年两周的按期清理 ) ，每年操作时间一般为 298～ 333 天；

③对设施，资料腐化也相对小一些；

④对矿种的适应性强，生产用矿能够改变；

正因为上述的原由，湿法磷酸的生产以二水物流程起步到现在已有百余年的历史，经过精益求精，完美，二水物流程已发展成为一个现代化的工业流程。

(2) 半水物流程

半水物流程的最大长处在于半水物结晶能在高的磷酸浓度及温度下以介稳固形式存 在；同时，半水物结晶能够形成粗大的晶体，在浓磷酸介质中有较好的过滤性能，这就使半水物流程具备了实现工业化的必需条件。当前，大多半半水物结晶都能够控制形成粗大的聚合晶体，这种晶体过滤速度快，清洗简单，且稳固性好。

但是，作为工业化妆置，半水物流程也有它的不足。第一是

效益，在一般控制条件下，转变率可降至

P2O5 转变率低，影响经济

92%～94%，其实，介稳固的半水物结晶在操作运

转中，常会带来很多灾以预期和战胜的麻烦。

(3) 半水 - 二水再结晶流程

再结晶流程中，硫酸钙结晶先以半水物析出，再转变成二水物的流程称为“半水—二 水再结晶流程”，此中只一次过滤的，称为“一步法”流程。

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同所有的再结晶流程相同，稀酸 ( 一步法 ) 流程也是由磷矿分解过程 ( 半水部分 ) 与结晶

转变过程 ( 二水部分 ) 构成的。因为只安排了最后一次过滤，这就决定了前，后两个过程的磷酸浓度相同，或基同。一般采纳 30～ 32% P2O5，在此浓度下，即便转变过程中吸水转变还能进行，其困难的程度也是能够想象的。

磷矿分解过程中，要在稀的磷酸溶液中形成半水物结晶也是困难的，流程中采纳的举措是提高分解温度到 80～110℃。

(4) 二水 - 半水再结晶流程

该流程是以二水物流程为基础的再结晶过程，只好生产与二水物流程相凑近的稀磷 酸，全系统也能够分为磷矿分解过程及结晶转变

( 再结晶 ) 过程。磷矿在分解过程中酸化，

并第一析出二水物，在转变过程中又脱水转变为半水物。

该流程的特色是：

①全系统只经一次过滤，所以是“一步法”的再结晶流程，转变过程的磷酸浓度与分解过程基同；

②只好获取与二水物相像的磷酸浓度；

③结晶转变过程是由二水物脱水转变成半水物，这种从溶液中析出的半水物为 α 型 ( α-CaSO4·1/2H2O)；

从表面上剖析，这种流程存在着某些不足之处。

第一，成品磷酸浓度偏低与二水物流程相凑近。

第二，全系统的热过程不尽合理，如在分解过程中为了形成二水物结晶相对照较低的温度，需移走大批的热，但在转变过程中为了二水物的脱水，又需加大批的热来提高脱水的温度。

第三，半水物结晶是一个稳固的固相，在稀磷酸溶液中形成的半水物的稳固性更差。所以，对滤渣的办理常常遇到麻烦，往常的做法是令其自行吸水转变为二水物。这样，全系统的转变过程实质上成了二水物→半水物→二水物。

第四，在转变过程的溶液中，形成的半水物“过渡脱水”成无水物的趋向是存在的。

综上所述，选择二水物流程生成磷酸是最好的工艺流程。

工艺流程简述

(1) 原料工段

本工段的主要任务是对汽车运输的磷精矿、硅藻土进行储存，并经过机械运输设施将 磷精矿与硅藻土按必定的配比计量混淆后加入萃取槽。

磷精矿的年耗量约 ，粒度 ( ＜ 0.075 ㎜ ) ＞ 50%。 (2) 磷酸工段

由原料工段送来的磷精矿、硅藻土经螺旋计量后由埋刮板送入脱氟工段。

设置一个脱氟工段为的是生产出来的磷酸在用来生产饲钙的时候里面的氟切合国家 的标准。

在脱氟工段出来的料浆与硫酸贮槽的硫酸经硫酸泵一同经过自控调理，按比率加入萃取槽。

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萃取槽所获取的 H3PO4 和 CaSO4结晶混淆料浆泵经过料浆泵送至盘式过滤机进行过滤。为了降低萃取槽中料浆的温度，用鼓凤机送入空气冷却。萃取槽排出的含氟气体经过

文丘里汲取塔用水循环汲取，汲取液用氟汲取循环泵送至文丘里汲取塔进行循环汲取，净化尾气经排气机和排气筒排空。为减少污水排放，正常生产中，部分含氟污水集中清液池供冲刷过滤机的滤水用。当发惹祸故时，该含氟污水送污水办理站办理。

萃取料浆经过过滤所获的滤液，经过气液分别器分别后，液体即为成品磷酸，并进入滤洗液中间槽，由立式泵送入淡磷酸中间槽使用。

过滤所获石膏滤饼经清洗后，由滤盘翻转卸入螺旋输送机，并用胶带输送机送往磷石膏堆场。

滤饼的清洗采纳逆流三次清洗流程。清液池中的含氟，含磷污水，经清液循环泵送去冲刷滤布，由此下来的含有石膏的污水于沉降槽中沉降，清液溢流回至清液池中再利用，含石膏的稠浆进入稠浆槽，经过蒸汽加热后，再用稠浆泵送往过滤机用以清洗滤饼。与此同时，稠浆中的石膏亦被滤出，并与大宗石膏一同被清除。各洗液进入气液分别器的相应格内，被分别出的液体经三洗泵，二洗泵将洗液接踵返回过滤机清洗滤饼，一次洗液将由泵所有送至萃取槽。

过滤工序所需真空由水环式真空泵产生。抽出的气体经冷凝器用水冷却。真空泵冷却水集中在冷却水池，经过泵送至冷凝器作冷却水。从冷凝器中排出的废水，进液封槽排入冷凝水池后，由泵将部分冷凝液送至文丘里汲取塔。

当萃取岗位泊车办理时，残余的料浆用料浆泵送往过滤机中过滤。

工艺过程的物料和热量衡算

物料均衡计算

设磷酸工厂所用磷矿的主要构成以及已知条件以下：

(1) 原料磷矿的主要成分 （ %）：P2O5 ：32.39 ；F：4.02 ；CaO：44.98 ；Fe2O3 ：1.46 ；Al 2 O3：

1.63 ；A·I ：2.27 ；CO２ ：2.56 ；SiO2： 2.17 ； MgO：

(2) 硫酸用量：为理论用量的 104% (3) 硫酸浓度：含 H2SO4 92.5% (4) 转变率： 98.1% (5) 清洗效率： 98.6% (6) 料浆液固比：

(7) 成品稀磷酸浓度：含 P2O5 30%

(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 ；如采纳真空冷却，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： ；

一次清洗后滤饼： 45.52 ； 二次清洗后滤饼： 26.11 ；三次清洗后滤饼：

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(12) 洗液浓度（ P205）%：一次洗液： 19；二次洗液： 6.5 ；三次洗液： (13) 返回淡磷酸的温度（℃） ： 63 (14) 萃取槽排出料浆的温度（℃） ：77 (15) 萃取槽排出废气的温度（℃） ：56 (16) 料浆循环比： 72 (17) 磷灰石分解率：（%） (18) 萃取槽排出废气的相对湿度： (19) 料浆在萃取槽中的逗留时间： 4 h (20) 料浆的密度（ kg/m3）：1470 (21) 夏天最高月均匀温度（℃） ：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) 过滤机漏肚量：3/m2·min（按过滤机总面积计算） 。 (25) 原料硫酸温度： 27℃；

(26) 过滤常数： qe3/m2；K 过滤 =5.25 ；K 一洗 =3.42 ；

-3-3

(27) 洗液粘度： μ一洗 =1.6 × 10-3 Pa·s；μ二洗 =1.2 × 10 Pa·s；μ 三洗 =1.1 × 10 Pa·s；

(28) 密度：成品磷酸 1260kg/m3；一洗液1210kg/m3；二洗液 1060kg/m3 ；三洗液 依照上述已知条件，计算物料均衡以下

1020kg/m3 ( 以 100kg 磷矿来计算 ) [5] [6] ：

(1) 硫酸用量 (kg)

100%的 H2SO4 100 ×0.4498 ×104%× 92.5%的 H2SO4

(2) 逸出气体量 (kg)

CO2： 100 × F ： H2O： 共计：

100 × 4.02%×

以 SiF 4 计算 0.05708 ×104/76=0.07811

(3) 磷石膏值 (kg)

100× 44.98%×172.1/56+100 ×

此中总含 P2O5： 100 ×32.39%(1-98.1%×

未分解 P2 O5：32.39 ×

水溶性 P2 O5：

(4) 生成循环料浆量 (kg)

140.50 × 液相量：

含 P2O5：393.4 ×

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(5) 成品磷酸量 (kg)

100× 32.39%×98.1%× 98.6%×(100-3)% ÷

含 P2O5:101.3 ×

(6) 机械损失 (kg)

32.39 ×

(7) 过滤后滤饼含液量 (kg)

140.5 ×

含 P2O5：95.96 ×

(8) 一次清洗后滤饼含液量 (kg)

140.5 ×

(9) 二次清洗后滤饼含液量 (kg)

140.5 ×

(10) 三次清洗后滤饼含液量 (kg)

140.5 ×

(11) 回入系统的滤液量 (kg)

含 P2O5: 196.14 ×

(12) 清洗用水量 (kg)

(13) 淡磷酸量 (kg)

含 P2O5：

P2O5 浓度：× 100%=24.07%

(14) 一次清洗量 (kg)

含 P2O5：

P2O5 的浓度：×100%=17.07%

(15) 二次清洗量 (kg)

含 P2O5：134.21 ×

(16) 三次清洗量 (kg)

含 P2O5：106.93 ×

(17) 一次清洗后滤饼液相含 P2O5

液相 P2O5 浓度：×100%=14.27%

(18) 吸干滤液计算 (kg)

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设吸干滤液与一次清洗混和后的总量为

X，吸干滤液量为 Y

X–

19%·X=30%·

解得：

(19) 吸干滤液含 P2O5(kg)

29.09 ×

(20) 吸干溶液与一次清洗混淆液含 P2 O5(kg)

195.3 ×

(21) 回磷酸量 (kg)

196.14 –

含 P2O5 ：167.05

×30%=50.12 3.3.2 热量均衡计算 [7]

在工艺概括中已经论述的那样采纳鼓凤机吹入空气带走萃取槽中的热量。

按每年生产 300 天，每日工作 22.5h 计算，为了达成 41000 吨/ 年 P2O5 湿法磷酸的生产。每小时的耗费量为：磷矿 19.99 吨， 100%硫酸 16.36 吨， 92.5%硫酸 17.69 吨，返回淡磷酸量 72.43 吨，料浆量 106.73 吨，原料硫酸温度 27℃，淡磷酸含 24.07%P2O5 ，返回淡磷酸的温度 :63 ℃，空气温度 30℃，萃取槽排出料浆的温度 77℃，排出废气的温度 56℃，废

气相对湿度 0.96 。

(1) 收入热量：

总的热量由以下物料带入的热量确立： 磷矿粉（Q磷矿 ）；硫酸（Q硫酸 ）；淡磷酸（Q淡磷

酸

），以及反响热（ Q反响 ）和萃取槽中硫酸稀释热（ Q稀释 ）。此外，还有空气（ Q空气 ）即：

Q进 =Q磷矿 +Q硫酸 +Q淡磷酸 +Q反响 +Q稀释 +Q空气

下边分别求每一项带入的热量：

Q磷矿 =19990×0.783 ×30≈ 469.6 ×106 J

——磷精矿比热， kJ/kg ·K；

30——夏天月均匀温度，即车间热负荷最大时期的温度℃ )

Q硫酸 =17700×1.49 ×27≈712.1 ×106J(1.49 —— 92.5%H2SO4 的比热， kJ/kg · K)

Q 淡磷酸 =72430× 3.246 × 63≈ 14811.8 × 106J （ 3.246 —— 24.07%P2O5 磷酸溶液的比热

kJ/kg · K）

硫酸与磷精矿的反响热（磷精矿中的所有

P2 O5 都按氟磷灰石计）：

Ca5F(PO4 ) 3+5H2SO4+10H2O=5CaSO4· 2HO+3HPO4+HF+q2

根 据 盖 斯 定 律 ： q2=(5 × 2022.6+3 × 1278.2+269.6)-(6828.7+5 × 839.5+10 ×

286.4)=327(kJ/mol)

q =327（kJ/mol ）上式中反响物和生成物的生成热（ kJ/mol ）：

2

4

2

O(固体 ) ：

；

HPO（溶液）：

3

4

； ；

Ca5F(PO) ( 固体 ) ：

4 3

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H2SO4（溶液）： ；

H2O（液体）： HF（气体）： 由此可得：

；

Q反响 =19990×0.766 ×0.987 × 327× 1000/504 ≈ ×106 J

((0.3239 ÷ 3÷ 142) × 2×——磷精矿中氟磷灰石含量，单位分数；

0.987 ——氟磷灰石的分解率，单位分数；

504——氟磷灰石的分子量； 142—— P2O5 的分子量； )

萃取槽中 H2SO4 稀释热按下式确立：

Q稀释 =G硫酸 × q2/98= （ 16360×q2）/98

上式中： G硫酸—— 无水硫酸的量；

q2—— 硫酸的比稀释热 (kJ/mol) ，按下式确立：

q 2

74776 n 2 n2

1 .7983

74776 n1 n1 1 .7983

( KJ / km ol )

式中 n1 和 n2 为硫酸进入萃取槽稀释前后溶液中

H2O/H2SO4 摩尔比。

n1=（7.5 ×98）/ （18× 92.5 ）=0.44,

为了确立 n2，一定知道稀释后萃取槽中硫酸的浓度 C2（假设硫酸同其余的液体组分混淆此后，才同磷灰石反响）此浓度可依据 100 千克磷精矿为基准的物料衡算数据确立：

C2 ×

×

×(1-0.414)]=12.72%

水量（kg）；

式中：

和

分别为无水硫酸量和含水硫酸带入的

和 分别为淡磷酸量和循环料浆液相量 kg

和 分别为淡磷酸和循环料浆液相中磷酸的浓度单位分数

进而 n 2=[ （100-12.72 ）/18] ×（ 98/12.72 ）

算出 q 2

所以 Q稀释 =16360× 562.70 ÷×106 J

进入萃取槽空气带入的热量：

Q 空气 =1.004 × 1.29 ×30 V +4242 ×18× 0.96 × 2555.35 V /(101323 × × ×

22.4)

( 式中： 1.004 ——空气热容， kJ/kg ·K；

1.29 —— 0℃和 1.013 ×105Pa 时的空气密度， kg/m3； 4242—— 30℃空气中饱和水蒸气的分压 Pa； 0.96 ——空气的相对湿度；

2555.35 —— 30℃时水蒸气的焓， kJ/kg ）

所以，萃取槽的总收入热量为：

Q收入

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=35255×106

(2) 支出热量：

带走的热量是以下热量总和：送去过滤的料浆（ Q料浆 ）；从萃取槽排出的气体（ Q气体 ）和热损失（ Q热损 ）。

下边分别求每一项带出的热量：

77℃时，送去过滤的料浆带走的热量为：

Q料浆×C 料浆 ×77

（式中 : 106726.6 ——料浆量， kg

）

C料浆=C液 X 液+C固 X固

（ C液 和 C固——料浆中液相和固相的热容， kJ/kg ·K; X液 和 X 固——料浆中液相和固相的质量分数）

77——温度，℃

C料浆 ——料浆比热， kJ/kg ·K，其值按下式确立，

当不考虑杂质时，料浆中的液相就是磷酸溶液，而固相就是石膏。

C料浆 =(4.2324-0.02968 ×41.4) × 413.252/560.842+1.072 ×

=2.49 kJ/Kg ·K

（ 4.2324-0.02968 ×41.4 ——浓度为 30% P2O5 即 41.4% H3 PO4 的比热；

1.072 ——石膏热容 ；

——液固比为 时料浆中磷酸的质量分数； ——料浆中石膏的质量分数； ）

进而： Q料浆× 2.49 ××106 J

56℃时，从萃取槽排出气体带走的热量

Q气体 =V·1.004 ×1.29 ×56 + V·16505×18× 0.96 × 2601/(101323 ×22.4-16505 ×

× 22.4)

=459.93 ·V

( 式中： 1.004 ——空气热容， kJ/kg ·K；

1.29 —— 0℃和 1.013 ×105Pa 时的空气密度， kg/m3； 0.96 ——空气的相对湿度；

16505—— 56℃空气中饱和水蒸气的分压 Pa； 2601—— 56℃时水蒸气的焓， kJ/kg ）

则萃取槽总的支出热量为：

Q支出×106 Q收入 =Q支出

即

则每小时鼓空肚量

3

采纳风机： 型号：

4-68

离心通风机

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全压范围 (mmH20) ： 20 ～237

风量范围 (m3/h) ： 1000 ～239654

功率范围 (kW)： ～245

输送介质最高同意温度 t ≤( ℃ ) ： 80

主要的设施选型与计算

设施部署说明

磷酸工段

联合厂房呈长条型， 跨度 15m，总长度，座北向南看。自厂房的左端至右端 （向北看）依照工艺流程次序部署以上工序的设施：萃取槽，过滤机及配套设施，石墨列管换热器，轴流泵，氟回收及配套设施。

萃取部署在厂房的最左端，从原料工段来的磷精矿、硅藻土经混淆后进入萃取槽；别的考虑到萃取槽搅拌装置和料浆泵的安装检修，设单梁吊车一台。

因为大气压的要求，盘式过滤机部署在三楼平面，二楼平面上设置了气液分别器和磷石膏胶带输送机等设施。一楼部署有滤洗液中间槽、水环式真空泵等。 3.4.2 过滤机 [8 ， 9]

该机系水平展转翻盘式连结真空过滤设施。在一个圆环形柜架上设置了

20 个梯形滤

盘。每个滤盘两头用轴承支撑。滤盘小端出液口用贮管同位于的分派头上错气盘相连

接，上错气盘在转动杆的带动下，与转盘同步展转、上错气盘固定不动，依靠吸液管与真空系统相连。滤盘的翻转是装在滤盘大端的，翻盘又和滚轮经过曲线导轨来控制的。每只滤盘公转一周，连结达成加料，出滤，过滤，清洗，翻盘，反吹，卸渣，冲洗滤布，吸干，复位等操作过程。

该机主要特色以下：

(1) 渣斗大，使滤盘倾复后，滤饼所有落在干渣斗内，尽量减少磷石膏带入滤布冲洗区，有益于污水循环系统的正常工作。

(2) 滤盘内所采纳的聚丙烯栅板，格栅枞向筋条加高，增大断面尺寸，增添了刚性、不易变形。

(3) 滤板周围采纳条加契紧扶压紧，防止因螺钉固定造成四角跷曲而漏气并破坏滤布的弊端。滤布的固定采纳平压板构造，安装靠谱，拆卸方便。

(4) 增添滤布冲刷水装置，使设施配套附件完美。 (5) 原转动杆断面尺寸加大，提高转动刚性。 (6) 三洗洗液汁底部由平底改成斜底，以防洗液拥塞。

(7) 分派头上，各个操作区间的作业界限能够调整，以利于个工序间协调工作。过滤机过滤面积计算方法：

采纳精准计算法：

计算生产能力为 41000 吨 / 年 P2O5 所需盘式真空过滤机的有效过滤面积。

表 1 原始数据

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产物 成品磷酸 返回磷酸 一次洗液 二次洗液 三次洗液

产量 (t/h)

密度 (kg/m 3)

1260 1260 1210 1060 1020

粘度μ(Pa ·s)

1.6 ×10 -3 1.2 ×10 -3 1.1 ×10 -3

qe3/m2；K 主滤 ＝5.25 m 2/h ；K 一洗 ＝3.42 m 2/h ；成品磷酸含 P2 O5： 30％。

解：

主过滤区的必需面积： A 主滤 =G主滤 /q 主滤 (m2 )

G主滤 —— θ时间的滤液量 (m3 ) 。

由恒压过滤方程式得： q2 主滤 +2q 主滤 qe=K主滤 θ

（以一小时为计算基准，即 θ＝ 1 小时）代入数据解二次方程得：

q 主滤 ＝1.54 （m/m ·h）；

而 G 主滤 =(20250+33390)/1260=42.57 （m/h ）

2

3

3

2

(2) 一次清洗区的必需面积：

依照上述相同方法求得： q 一洗 ＝1.13 （m/m ·h）； ∴ A 一洗 =33230/(1210 ×1.13)=24.30(m )

(3) 二次清洗区的面积： 其过滤常数 K 二洗 由下式确立：

K 一洗 ×μ一洗 ＝ K 二洗 ×μ 二洗 ×

( 式中： 0.8 ——考虑到滤布上滤饼密实度的系数 ) 代入数据求得： K 二洗 ＝5.7 m 2 /h

代入恒压过滤方程式求得： q 二洗 ＝ 1.62 （m/m ·h）； ∴ A 二洗 =26830/(1060 ×1.62)=15.62(m 2 )

(4) 三次清洗区的面积： 由 K 二洗 ×μ二洗 ＝K 三洗 ×μ三洗 ×

2

3

2

3 2

2

3 2

求得 K 三洗 ＝ 7.77 m /h ； q 三洗 ＝1.99 （m/m· h）； ∴ A 三洗 =21380/(1020 ×1.99)=10.53(m 2 )

则 A 有效 ＝A 主滤 ＋ A 一洗 ＋A 二洗 ＋A 三洗 ≈78.09(m 2)

采纳 PF-盘式过滤机 , 盘式过滤机是一种连续真空过滤设施，用于萃取磷酸生产中料浆的过滤，使磷酸与磷石膏分别。

型号： PF-80

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总过滤面积 m： 有效过滤面积： 转速 r/min ： 电动机功率 KW：

2

80

71

～

11 24

滤盘数目 ( 个) ：

12400×1800 3.4.3 萃取槽 [8]

外形尺寸直径 X 高 mm：φ

采纳单槽多浆式，槽体为两个用钢筋混凝土捣制的齐心圆筒构成，内外筒环形部分的器壁上装有导流板。槽体防腐衬里为酚醛泥粘石墨板，槽盖为碳钢板，衬贴酚醛环氧玻璃钢。环室换相等齐心角设置，八台搅拌浆，中心圆筒设置一台搅拌浆，每个搅拌轴上装有通向双层涡轮式搅拌器，九浆转向相同。除第一浆向下翻动外，其余个浆均向上翻动，驱动装置采纳 BLA加长型专用摆线针轮减速器，使转动构造简单，安装维修方便。

(1) 料浆量 (2) 料浆密度 (3) 反响时间 (4) 料浆体积流量

1470 kg/ m 4h

3

33

/h

(5) 反响槽有效容积 × 4≈ 290 m

(6) 在反响槽有效容积中齐心圆单槽体积占 69%,其余占 31% (7) 齐心圆单槽体积 290.4 ×

(8) 齐心圆中单槽中的内筒 , 隔墙及挡墙占容积约 10 m3 (9) 齐心圆中单槽直径为 D，有效高度为 H，取

反响槽有效容积为： 200.38+10=0.785 D 2 (10) 自由空间高度取，取反响槽总高度为 (11) 齐心圆单槽内筒的直径 d，取 d/D=0.33 ， 主要参数：

直径 X 高度 m 中心筒直径 搅拌泵转速 搅拌器直径 搅拌器形式

×

mm r/min mm

2600 101 680 380V

折叶二层透平

电机q X 18.5 kW

主要用材：碳刚，不锈钢，石墨板，玻璃钢等。

隶属设施的选型与计算

水环式真空泵 [10]

SZ型水环式真空泵及压缩机用于吸，压缩空气或其余无腐化性，不溶于水，不含有固体颗粒的气体，气体温度在 20～40℃为宜。

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2

性能范围

3

肚量： 1.5 ～2.7 m 3/min 真空度： 700 ～760 mmHg 压力： 0 ～ 1.5 kg ·f/cm 3

min

3

本设计中依据过滤机的漏肚量 1.35 m/ m·min，则过滤机总漏肚量为， 80X1.35=108m/

依据漏肚量查 <设计手册 >得：

采纳型号为 SK-120 的水环式真空泵，其主要参数：

转速： 490 r/min

电动机： 185 kW

口径： 300 mm

供给量： 200 L/min

4 自动控制要求

控制水平易范围

控制水平

(1) 在萃取地区设置了控制室，其余地区分别设置就地设置操作仪表盘，实现集中控制操作或就地集中操作。

(2) 主要工艺参数可经过仪表盘上的指示仪，记录仪或半模拟盘进行监督报警，同时半模拟盘上显示出主要工艺路线及控制回路。

(3) 仪表和电器部分的控制操作分开设置。

(4) 控制室设有空洞、铺水磨石地面、格板吊顶和油漆墙裙。

控制范围

本设计包含了在生产装置地区内部—原料、萃取等各样化工参数，包含流量、物位、

温度、压力成分剖析等参数的自动检测、自控和报警。

仪表选型

(1) 变送采纳电容式变送器。

(2) 对拥有腐化和易结晶的工艺管路上设置的阀门，多半采纳气动隔阂阀。 (3) 流量丈量主要用电磁流量计。

复杂控制系统

矿粉和 H2SO4 比率调理。

5 给、排水要求

概略

该矿用水来自蔷薇河，在蔷薇河东岸已有一级泵站一座，由直径

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500 铸铁管输送至矿

区净化，河水供水能力为 771t/h 。净化站内设有 4000m预沉池二座。当前，该矿的斜管沉

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淀池，竖流式积淀池的总积淀能力为 347m/h ，无阀滤池过滤能力为 370m/h ，实质使用为

245m/h 。该矿区当前生产用水，来自于预沉池，生活用水来自于无阀滤池。

设计范围

本设计范围为装置区的室内外给排水，循环水站。

本装置所需生产、消防、生活用水由厂方接收供至界区外

1m，生活废水由泵送至尾砂

转运泵站，雨水就近排入装置区周边。

给水

本装置依据生产工艺条件， 分浑水 ( 主要为消防 ) 给水，生产给水，生活给水三个系统，

供水方式分直流水、循环水，部分为二次、三次利用水。

消防系统采纳低压花费制，室外为地上式消火栓，室内主要厂房内设小型灭火器。

循环水

循环水含 F 为 0.0114%，循环水量为 500t/h ，△ t=8 ℃，为考虑此后的发展，本设计

采纳 200 t/h 。鼓凤式冷却塔三座。

排水

装置区内的生产废水，经污水办理的清夜及生活用水，用管道自流入废水池，而后经泵送至 2km外的尾砂转运泵站，雨水就近排近装置区周边的明沟。

6 环境保护要求

磷酸及重过磷酸钙生产过程排放的含氟废气中，氟主要以四氟化硅的形式存在，其次

是 HF、磷酸蒸汽及雾滴，四氟化硅与水接触生成氟硅酸。

生产过程中排放的废水中也含有氟化物，磷酸盐； pH在 1.5 —2 之间。

过滤机排出的磷石膏，经浸泡或雨淋后，将有可溶性的氟化物及五氧化二磷流出，对

环境产生危害。

废气治理

磷矿中含有大概 3%的氟，在萃取反响中，呈气态逸出的氟约占磷矿含氟量的

5%。

在本设计中因为肚量不大，故采纳真空冷却流程，流程简述以下：

萃取反响槽液相界面上的氟气体送入尾气汲取塔，用水汲取后放空，而萃取料浆在真空室内闪蒸时产生的含氟水蒸气则在冷凝器内被冷凝。四氟化硅即溶于冷凝液中形成稀氟硅酸溶液。不凝性气体则由真空泵排出。

废水治理

废水办理主要采纳的是化学中和法，以石灰为中和药剂，依据本厂的实质状况所采纳的污水办理工艺流程以下所述：

污水经废水池经泵提高到中和槽，加石灰经一次，两次中和流入熟化槽，再进入混淆

槽和絮凝剂混淆， 进沉降槽增稠， 清水进入出水池部分返回工艺系统重复使用。 其余外排。

沉降池底流中和渣浆，经真空过滤机过滤脱水，所得酸滤饼再利用或排放，滤液返回污水办理系统。

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废渣治理

在制磷酸过程中主要所得废渣为磷石膏，关于废渣的办理主假如对废渣进行综合利用。比如：以磷石膏为原料，生产硫酸联产水泥，制水泥工艺流程以下：

磷石膏，焦炭及其余协助资料分别储存并早先均化，用烘干机进行原料干燥与脱水。焦炭及其余协助原料按要求分别粉磨，由微机控制磷石膏按必定比率配合混淆，混淆后的

生料在均化库内进行机械倒库和空气净化，合格的生料入窑煅烧；窑气进入制酸系统，水泥熟料与混淆资料由微机控制按必定比率配合，经粉磨制成合格的水泥。

7 厂化验室要求

在磷酸生产车间，将化验室放在便利于丈量的地方。在本设计中，应放在过滤机的附

近，过滤机设在二楼，则厂化验室放在二楼，便于丈量过滤机中磷酸的含量，更有益于指导生产。

厂化验室主要搁置烘箱，天同等。

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结 论

当前生界各国中小型磷酸化工公司大多采纳湿法，二水物湿法磷酸生产流程占主导地

位，因为其产品的浓度低，杂质含量高，提纯困难，致使其使用方向的有限性，所以不停研究湿法磷酸的提纯技术以达到以较低的生产成本制得纯度较高的磷酸是当前研究的课题。

除了以上两种基本生产方法外，国内外已有许多科研部门对窑法磷酸进行了研究，并获得了可喜的成就。但因为存在的几个显然的技术问题还没有完整解决，到现在还没有实现工业

化生产，窑法磷酸工艺的特色是： 能充分利用中、 低品尝磷矿； 能充分利用自己的反响热，耗电少，节能成效明显，产品浓度高；质量高；不需要酸分解；生产成本低，仅为热法的 2/3 ～1/2 ，与湿法周边。

湿法磷酸工艺设计主要包含化工工艺过程的物料衡算、 热量衡算、设施的计算与选型，同时需要绘制带控制点的工艺流程图、厂房设施配置图和主要非标设施的构造等。经过该

设计，我掌握了化工工艺设计的基本程序、方法和步骤，使我对所学的知识有了更进一步的掌握。

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参照文件

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