发布时间 : 星期日 文章年产26000吨P2O5湿法磷酸工艺设计更新完毕开始阅读aceee5ed4afe04a1b071dea6
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HF（气体）： 269.6 由此可得：
Q反应=12190×0.803×0.988×327×1000/504 ≈6279.1×106J
((0.3395÷3÷142)×2×504=0.803——磷精矿中氟磷灰石含量，单位分数；
0.988——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稀释热按下式确定：
Q稀释=G硫酸×q2/98=（10480×q2）/98
上式中：G硫酸——无水硫酸的量；
q2——硫酸的比稀释热(kJ/mol)，按下式确定：
q2?74776n274776n1?(KJ/kmol)
n2?1.7983n1?1.7983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=（8×98）/（18×92）=0.47 ,
为了确定n2，必须知道稀释后萃取槽中硫酸的浓度C2（假定硫酸同其他的液体组分混合以后，才同磷灰石反应）此浓度可根据100千克磷精矿为基准的物料衡算数据确定：
C2=86.00×100%/[86.00+7.47+386.88×(1-0.343)+560.84×(1-0.428)]=14.72%
式中：86.00和7.47分别为无水硫酸量和含水硫酸带入的水量（kg）；
386.88和560.84分别为淡磷酸量和循环料浆液相量 kg
0.343和0.428分别为淡磷酸和循环料浆液相中磷酸的浓度单位分数 从而 n2=[（100-14.72）/18]×（98/14.72）=31.54
算出 q2=55158.64
因此Q稀释=10480×55158.64÷98=5901.88×106 J
进入萃取槽空气带入的热量： Q
空气
=1.004×1.29×30 V +4242×18×0.94×2555.35 V /(101323×22.4-4242×0.94×22.4)
=112.59V
(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； 0.94——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=286.3+362.5+9700.6+6274.7+5901.9+112.59V =22526.0+112.59V (2)支出热量：
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带走的热量是下列热量总和：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）。
下面分别求每一项带出的热量：
76℃时，送去过滤的料浆带走的热量为：
Q料浆=68366.6×C料浆×76
（式中: 68366.6——料浆量，kg
76——温度，℃ ）
C料浆——料浆比热，kJ/kg·K，其值按下式确定，
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）
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=(4.2324-0.02968×42.8)×413.252/560.842+1.072×147.59/560.842
=2.46 kJ/Kg·K
（4.2324-0.02968×42.8 ——浓度为31% P2O5即42.8% H3PO4的比热；
1.072 ——石膏热容 ；
413.252/560.842=0.74 ——液固比为2.8时料浆中磷酸的质量分数； 147.59/560.842=0.26 ——料浆中石膏的质量分数；） 从而：Q料浆=68366.6×2.46×76=12811.21×106J
55℃时，从萃取槽排出气体带走的热量 Q
气体
=V·1.004×1.29×55 + V·15731×18×0.94×2600.02/(101323×22.4-15731
×0.94×22.4) =429.1·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； 0.94——空气的相对湿度；
15731——55℃空气中饱和水蒸气的分压Pa； 2600.02——55℃时水蒸气的焓，kJ/kg ）
则萃取槽总的支出热量为：
Q支出=12811.21×106+429.1V Q收入=Q支出
即22526000kJ+112.59V=12811210kJ+429.1V 则每小时鼓空气量V=30722.16m3
选用风机： 离心通风机 型号： 4-68 全压范围(mmH20)： 20～237 风量范围(m3/h)： 1000～239654
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功率范围(kW)： 0.55～245 输送介质最高允许温度t≤(℃)：80
3.4 主要的设备选型与计算
3.4.1 设备布置说明
磷酸工段
联合厂房呈长条型，跨度15m，总长度42.77m，座北向南看。自厂房的左端至右端（向北看）按照工艺流程顺序布置以上工序的设备：萃取槽，过滤机及配套设备，石墨列管换热器，轴流泵，氟回收及配套设备。
萃取布置在厂房的最左端，从原料工段来的磷精矿、硅藻土经混合后进入萃取槽；此外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。
由于大气压的要求，盘式过滤机布置在三楼平面，二楼平面上设置了气液分离器和磷石膏胶带输送机等设备。一楼布置有滤洗液中间槽、水环式真空泵等。 3.4.2 过滤机[8，9]
该机系水平回转翻盘式连接真空过滤设备。在一个圆环形柜架上设置了20个梯形滤盘。每个滤盘两端用轴承支撑。滤盘小端出液口用贮管同位于中央的分配头上错气盘相连接，上错气盘在转动杆的带动下，与转盘同步回转、上错气盘固定不动，凭借吸液管与真空系统相连。滤盘的翻转是装在滤盘大端的，翻盘又和滚轮通过曲线导轨来控制的。每只滤盘公转一周，连接完成加料，出滤，过滤，洗涤，翻盘，反吹，卸渣，清洗滤布，吸干，复位等操作过程。
该机主要特点如下：
(1)渣斗大，使滤盘倾复后，滤饼全部落在干渣斗内，尽量减少磷石膏带入滤布清洗区，有利于污水循环系统的正常工作。
(2)滤盘内所采用的聚丙烯栅板，格栅枞向筋条加高，增大断面尺寸，增加了刚性、不易变形。
(3)滤板四周采用条加契紧扶压紧，避免因螺钉固定造成四角跷曲而漏气并损坏滤布的弊病。滤布的固定采用平压板结构，安装可靠，拆卸方便。
(4)增加滤布冲洗水装置，使设备配套附件完善。 (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，以防洗液堵塞。
(7)分配头上，各个操作区间的作业界线可以调整，以利于个工序间协调工作。 过滤机过滤面积计算方法： 采用精确计算法：
计算生产能力为30000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
产物 成品磷酸 返回磷酸
产量(t/h) 12.42 25.45
密度(kg/m)
1260 1260
3
粘度μ(Pa·s)
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一次洗液 二次洗液 三次洗液
21.71 17.35 12.87
1210 1060 1020
1.6×10
-3 -3-3
1.2×10 1.1×10
qe=0.94m3/m2；K主滤＝5.25 m2/h；K一洗＝3.42 m2/h； 成品磷酸含P2O5：31％。
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（m3/m2·h）；
而 G主滤=(12420+25450)/1260=30.06（m3/h） ∴ A主滤=30.06/1.54=19.52(m2)
(2)一次洗涤区的必需面积：
按照上述同样方法求得：q一洗＝1.13（m3/m2·h）； ∴ A一洗=21710/(1210×1.13)=15.88(m2)
(3)二次洗涤区的面积： 其过滤常数K二洗由下式确定：
K一洗×μ
一洗
＝K二洗×μ
二洗
×0.8
(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 m2/h
代入恒压过滤方程式求得：q二洗＝1.62（m3/m2·h）； ∴ A二洗=17350/(1060×1.62)=10.10(m2)
(4)三次洗涤区的面积： 由 K二洗×μ
二洗
＝K三洗×μ
三洗
×0.8
求得 K三洗＝7.77 m2/h；q三洗＝1.99（m3/m2·h）； ∴ A三洗=12870/(1020×1.99)=6.34(m2) 则 A有效＝A主滤＋A一洗＋A二洗＋A三洗≈51.84(m2)
选用PF-盘式过滤机, 盘式过滤机是一种连续真空过滤设备，用于萃取磷酸生产中料浆的过滤，使磷酸与磷石膏分离。
型号： PF-80 总过滤面积m2： 80 有效过滤面积： 71 转速r/min： 0.5～0.1 电动机功率KW： 11 滤盘数量(个)： 24