磷酸工业生产研究论文.doc

磷酸工业生产研究毕业论文 目 录 设计任务书 Ⅳ 开题报告 Ⅵ 1 综述 1 1.1我国磷酸工业现状 1 1.2磷酸工业生产类型 2 2 湿法磷酸生产的基本原理 3 2.1湿法磷酸生产的化学反应 3 2.1.1 化学反应 3 2.1.2 磷矿中杂质的影响 3 2.2硫酸钙晶型和生产方法分类 4 2.2.1 硫酸钙的晶型 4 2.2.2 湿法磷酸生产方法 4 2.3硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2O与CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O体系的相平衡及转化动力学 5 2.3.1硫酸钙的结晶形态 5 2.3.2硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2O三元体系的相平衡 6 2.3.3硫酸钙在CaSO4-H3PO4-H2SO4-H2O四元体系的相平衡 7 2.3.4 CaSO4－H3PO4－H2O体系转化动力学 8 2.4磷矿在磷酸硫酸混合溶液中的浸取和分解过程 10 2.5 硫酸钙的结晶 10 2.6 生产工艺条件 10 2.7 生产工艺流程 12 3 湿法磷酸物料衡算 14 3.1 全系统平衡 14 3.1.1 进料 15 3.1.2 出料 15 3.1.3 逸出废气 15 3.1.4 机械损失 16 3.1.5 磷石膏 16 3.2 对酸解系统作平衡 16 3.2.1 进料 16 3.2.2 出料 17 3.3 对过滤部分作平衡 17 3.3.1 进料 17 3.3.2 出料 17 3.4 对二次洗涤作平衡 18 3.4.1 进料 18 3.4.2 出料 18 3.5 对一次洗涤作平衡 18 3.5.1 进料 18 3.5.1 出料 18 3.6 P2O5平衡 19 3.7 总物料平衡表及物料平衡图 19 4 湿法磷酸热量衡算 21 4.1反应热的计算 21 4.2稀释热的计算 24 4.3 热量衡算 24 4.3.1 输入热量 24 4.3.2 输出热量 25 5 主要设备的工艺计算 27 5.1酸解槽 27 5.1.1 已知条件 27 5.1.2 酸解槽的基本计算 27 5.1.3 酸解槽的主要几何尺寸计算 28 5.1.4 搅拌器的计算 30 5.2盘式过滤机 31 6 三废与治理 38 6.1尾气回收 38 6.2废水处理和稀酸的利用 38 7 主要设备的技术特征 39 致谢辞 40 参考文献 41 附录 1 综述 1.1 我国磷酸工业现状 我国是一个拥有13亿人口的大国，但人均耕地面积不足2亩，仅为世界人均耕地面积的二分之一；加上耕地逐年减少，人口逐年增加，而随着人民生活水平的提高，粮食消费又不断上升。在这种情况下，为了保证粮食的供给，提高粮食单产是最有效的措施之一。 生产是一个能量和物质的转化和循环过程。留在农业内部再循环部分是很小的，大部分随农产品的收获而转移到社会的各个方面。因此必须从外部投入必要的能量和物质作为补偿。在各种能量和物质的投入中，在有机肥和无机肥的相结合的前提下，化肥投入的能量和物质约占全部投入的50%，对农业增产所起的作用约占40%。故施用化肥经常是提高粮食单产的关键。 我国土壤含磷元素一般都不能满足农作物的要求，这已成为农业增产的一大障碍。根据调查，全国21亿亩耕地中，严重缺磷（5ppm）地约占7亿亩，中等缺磷（〈10ppm）16 年,我国磷肥工业迅速发展,总生产能力上升到约11 000 kt/ a ( P2O5 计,下同) ,2002 年产量达到8 060 kt ,跃居世界第二位。在此期间,磷肥产品结构调整初见成效,高浓度复合肥料中的磷肥占磷肥总产量的比例从原来的3 %猛增到45 % ;而高浓度磷复肥主要由磷酸铵和重过磷酸钙构成,它们都与湿法磷酸直接相关,用磷酸作为中间产品加工而成。2002 年,我国磷酸生产能力已达到5 530kt ,形成了具有相当规模的一个大行业。随着磷酸和磷肥产量的不断增长,磷酸和磷肥的生产技术也有了很大进步,并成功地应用于许多工厂和各种工艺中,为提高产量、改善产品质量、降低消耗、治理污染、改善环境以及提高企业经济效益和社会效益发挥了极为重要的作用。 1.2 磷酸工业的生产类型 以硫酸分解磷矿制造磷酸的方法称湿法。湿法磷酸于1870-1872年间在德国首次投产以来，迄今已有100多年的历史。根据硫酸分解磷矿生成不同水合结晶形态的硫酸钙，又可将湿法磷酸的生产分为二水物法、半水物法、和无水物法。无水物法虽可制得高浓度磷酸，但反应温度高，设备腐蚀严重，且无水硫酸钙结晶细小，过滤困难，故很难在工业上使用。二水物法具有操作控制容易，对设备材质要求较低和对磷矿适应性较强等特点，因此获得了广泛采用。目前二水物法的生产能力约占湿法磷酸总生产能力的90%以上。 二水物法生产的磷酸含P2O528%～32%，通常都将其浓缩到40%～54%后再用于磷铵和重过磷酸钙等的生产。为了减少