10万吨每年湿法磷酸过滤工艺初步设计.docx

武汉理工大学毕业设计 100kt/a磷酸过滤工艺初步设计学 生：一次学 号：专 业：化学工程与工艺班 级：2014级指导老师： 二〇一六 年 一 月摘 要 本文针对目前磷矿品位较低的情况，对湿法磷酸二水法流程的过滤工艺进行初步设计。选择品位较低的云南昆阳矿进行设计， 主要包括工艺参数确定、物料衡算、热量衡算、以及对主要设备转台式真空过滤机进行计算选型等。关键词：工艺设计；物料衡算；热量衡算；设备选型AbstractIn view of the current situation of low content of phosphate rock, the wet-process phosphoric acid filtration process are preliminary designed. Selected low content of gold river ore in Sichuan province and Yunnan Kunyang mixed ore to design, mainly including the determination of process parameters，material balance, heat balance calculation ,as well as the rotary filter equipment selection.Key words: process design; material balance ;heat balance calculation; equipment selection目 录第一章 工艺参数的确定11.1磷矿组成11.2 成品酸浓度11.3 料浆液固比11.4 SO3浓度11.5 温度的确定21.5.1 反应温度21.5.2 洗涤水温度21.5.3 石膏温度21.5.4 成品酸和返回淡磷酸温度21.6 滤饼含液量21.7 其它工艺参数3第二章 物料衡算42.1全系统平衡52.2 对萃取系统做平衡72.3 对过滤部分作平衡82.4 对三次洗涤作平衡82.5 对第二次洗涤作平衡92.6 对第一次洗涤作衡算102.7 P2O5分布10第三章 热量衡算163.1 对整个过滤系统作衡算163.2 各过滤区域能量损失分布173.3 对过滤部分作衡算193.4 对一洗部分作衡算193.5 对二洗过程作衡算203.6 对三洗过程作衡算21第四章 设备选型234.1 过滤区过滤面积计算244.2 一洗区过滤面积计算244.3 二洗区过滤面积计算254.4 三洗区过滤面积计算254.5 转台式真空过滤机的选择26参考文献28设计心得29致 谢30第一章 工艺参数的确定1.1磷矿组成随着全球磷矿资源的大量开采利用，目前磷矿资源越来越匮乏，且品位越来越低。因此，对中低品位磷矿的有效利用在当前尤为重要，所以，本设计以中品位的四川省金河原矿与云南昆阳混矿为例进行设计，磷矿组成如表1-1[1]。表1-1 磷矿组成名称P2O5CaOSO3FSiO2MgOCO2组成/%26.339.80.62.413.1361.2 成品酸浓度提高成品酸浓度，可节约浓缩部分的能耗，降低生产成本。但成品酸浓度越高，其粘度越大，离子扩散速度降低，制约其反应速度，使硫酸钙结晶变得细小。反之，适当降低其浓度，可使硫酸钙结晶变得粗大，有利于过滤分离，同时减少氟硅盐沉积和堵塞滤布的程度。成品酸浓度在生产中通过调节返回淡磷酸浓度与用量来实现，而返回淡磷酸浓度和用量通过改变洗涤水量和改变成品酸产量实现。当使用质量较好的商品磷矿时，成品酸浓度范围大致为26%～30% P2O5，中品位磷矿，其浓度在20%～25% P2O5中选择。本设计中磷矿品位较低，因此选择成品酸浓度为22%[1]。1.3 料浆液固比料浆液固比低，料浆则稠厚，会增多输送能耗，不利于搅拌，也不利于硫酸钙结晶的成长和反应的进行。但易于提高生产能力，提高设备利用率。采用杂质少、质量好的磷矿时，液固比一般为1.9～2.1:1，当采用杂质较多的原矿时，液固比一般为2.5～3:1。本设计采用中品位的原矿，液固比取3:1[1]。1.4 SO3浓度硫酸用量不足会导致与磷矿的反应不完全，磷矿中五氧化二磷转化率下降。SO42-浓度适当提高能减少硫酸钙结晶中HPO42-对SO42-的取代作用，从而减少“共晶磷”的损失。但过高的SO42-会增加硫酸的消耗，增大生产成本。本设计考虑成本问题，采用93%的硫酸，用量为理论用量的105%[1]。1.5 温度的确定1.5.1 反应温度在湿法磷酸二水法工艺流程中，对磷矿质量差，反应温度控制高些有利。因为温度高能加快反应速度，降低液相粘度，减少离子扩散阻力。同时，温度高，硫酸钙在磷酸溶液中的溶解度随之增加，从而降