40万吨年硝酸磷肥工艺初步方案设计书

1、作者：PanHongliang封面仅供个人学习毕业设计目名称：40万吨年硝酸磷肥工艺初步设计班级：甘化专131专业：应用化工技术姓 名：苏疽 指导教师:司稳琴摘要本设讣为年产40万吨硝酸磷肥工艺初步设计，本设讣从硝酸磷肥的发展前 途和基本性质开始先论述，了解了主产硝酸磷肥的必要性，然后对其生产方法进 行了简述和论证，最后选择了冷冻生产法。根据此法的工艺流程，对整个装置进 行了物料衡算和能量衡算，并在物料和能力衡算的基础上对主要设备进行了设讣 及选型，给出了带控制点的工艺流程图和主体设备装备图，同时对本流程的“三 废”治理作了相关讨论。完成了任务书规定的生产任务。关键词：硝酸磷肥：冷冻结晶；磷酸

2、一鞍目录第一章前言1第二章工艺条件的确定2第三章工艺计算43.1 物料衡算43.1.1反应器物料衡算43.1.2结晶器物料衡算63.1.3中和段物料衡算63.1.4浓缩段物料衡算83.1.5干燥段物料衡算93.2能量衡算93.2.1反应器能量衡算93.2.2中和段能量衡算123.2.3浓缩段能量衡算133.2.4干燥段能量衡算14第四章主要设备的计算及选型164.1中和反应器164. 1. 1已知条件164.1.2中和槽基本尺寸计算164.1.3中和槽搅拌桨计算174.1.4中和器温度与压力174.1.5厚度计算184.2料浆浓缩蒸发器184. 2.1已知条件184. 2. 2传热面积计算18

3、4. 2.3管数计算184. 2.4加热器外壳内径D并194. 2.5闪蒸室计算194. 3干燥器194. 3.1已知数据194. 3. 2筒体直径计算204. 3. 3筒体长度L204.3.4筒体转速n214.3.5 功率 N21第五章辅助设备设计235.1储讓的选择235.2泵的选择23第六章安全生产及三废处理296.1安全生产296. 2 “三废”治理29第七章设计总结与讨论30参考文献31第一章 前言经过三年的学习和在工厂的生产实践，我深刻理解了化工设计的真谛，本着 理论与实际相结合的原则，在毕业之即专门选择了硝酸磷肥生产为题材的毕业设 计。通过此次毕业设计的训练，进一步巩固加深了所学

4、的基础理论，基本技能和 专业知识，使之系统化，综合化，对我以后的工作和生活起到了不可估量的作用。本设计是根据老师下达的毕业设计任务书进行编写的，内容是年产40万吨硝 酸磷肥初步丄艺设计。为了全面介绍硝酸磷肥匸艺过程的基本内容，基本原理。 文章首先概述了硝酸磷肥的现在和发展趋势等；接着较详细地论述了硝酸磷肥的 生产方法和本设计的丄艺流程的确定；然后主要对工艺流程中各阶段作了物料衡 算和能量衡算；再物料和能量衡算的基础上对主要设备尺寸作了计算和选型；并 对辅助设备作了简单的计算和选型；文章最后重点阐述了该工艺的安全注意事项 和“三废”的处理，并介绍了对硝酸磷肥生产过程中对尾气的处理方法。文章在 设

5、计计算的基础上画出了该工艺的带控制点的工艺流程图和主体设备图，并对本 次设计进行了全面的总结和讨论，然后给出了主要参考文献。本设计是以我三年来的学习和实践为依托，在指导老师和参考资料的帮助下 完成的，尽量做到集中优点、克服和改善缺点。但由于本人水平有限，设计中有 错误和不妥之处总是难免，恳切希望老师多予批评指正。第二章工艺条件的确定为了完全分解磷矿，分解过程中的硝酸用量通常以磷矿中所含氧化钙(80) 的含量作为讣算基准.但磷矿中含碳酸镁较高时，则需同时按氧化钙与氧化镁的 总量来计算硝酸用量。这样计算出来的量，通常称为理论量，即按理论计算所需 的硝酸总量，但因磷矿中经常含有倍半氧化物及有机质等，

6、故实际的硝酸用量约 为理论量的102103%之间。在冷冻法硝酸磷肥的工业生产中，每分子匕05的 磷矿以过量0. 1分子硝酸的酸用量来分解，分解前后物料的组成可以如下表示叫在工业生产条件下，一般均按连续式分解磷矿，通常用两个或两个以上的圆 筒形搅拌槽进行操作，经过计量的磷矿和硝酸加入第一个槽中或先在漏斗形预混 器中先将酸和矿粉预混均匀后进入笫一分解槽。搅拌一定时间后溢流入笫二槽， 总的磷矿停留时间约需11. 5小时。为了加快磷矿的分解速度，和尽可能减少以后加工中的蒸发水量。故所用硝 酸浓度，一般以用52%或更浓一些的硝酸为好，如对冷冻法来讲，为了使硝酸 钙浓度较大，便于结晶析出。也为了减少后来浓

7、缩过程中所需蒸发的水量，按理 论所用硝酸浓度是越高越好；但从沉降物得分离和挥发损失来看却是越低越好。 至于其他加工流程，硝酸浓度可略低一些，但至少希望要用50%左右浓度较好。 但根据本工艺的要求和实际条件，故选用浓度为56%硝酸。对于磷矿颗粒的大小，也会严重影响到反应速率，酸解时所用矿粉细度，从 理论上讲，矿粉越细和硝酸的接触面积越大，分解速度越烘，但由于硝酸分解能 力强，而分解后的生成物均为可溶性的，不会产生包裹现象，因此矿粉细度可以 稍粗。结合本工艺要求磷矿颗粒直径控制在14mm。温度对于反应的速率也起着相当大的决定作用，如果温度过低分解速度减慢, 随着温度的升高，溶液的粘度减少，可以加强

8、洛液中的扩散作用，使分解速度加 快；但是如果温度超过65C将对设备材料要求更高，所以也不好。分解所需温 度主要是内反应所产生的热量来维持的，如所用硝酸温度在30C左右，则基本 上可以保持分解反应在55C左右进行。所以要求反应槽内的温度控制在50 63C之间，压力为常压。酸解液在进结晶器前，先用冷却水冷却到60C左右。在结晶器内，酸解液 用制冷系统来的冷却剂(20%的氨水)冷却到-5C,除去约80%的硝酸钙。分离 硝酸钙晶体后的母液与洗涤硝酸钙结晶所用的硝酸进行换热，使洗涤硝酸先冷到 约1OC,母液本身则加热到2OC,然后在中和槽中与氨气进行中和。结晶分离 出的硝酸钙也有着不同的加工方式，得到充

9、分的利用，其中主要方法有：一是调 整硝酸钙、硝钱的比例后直接加工成硝酸讓钙，作氮肥使用；二是用NH3和CO： 对硝酸钙进行转化生成硝钱和CaC03,溶液经浓缩、干燥制成含氮20%26%的石 灰硝钱肥料。也可根据使用的磷矿和最终产品的质量要求将硝酸钙转化后的溶液 过滤、分离碳酸钙，将硝鞍溶液浓缩到92%后返回到母液中和工序或浓缩丄序，调 整中和料浆的粘度和产品的N/匕。5比。在中和器中表压维持在0.21MP&,从中和槽出来的料浆温度在120C左右，料 浆在中和器内的停留时间约为50min,然后通入蒸发器内浓缩。蒸发器中通入约 220C蒸气，与料浆逆流传热，出口温度为约140C,料浆则加热到170

10、C左右， 容器内的真空度约为200mmHgo料浆从蒸发器出来其含水量则可降低到约10%：H：o 然后料浆再与返料混合一起进入造粒机造粒；再进入转筒式干燥机干燥。转筒式 干燥机中通入450C的炉气，出口温度约为110C,颗粒出口温度约为90C,再 降温到40C,最后通过颗粒筛选得到成品。大颗粒经粉碎机粉碎与细颗粒一起 返回造粒工段，由于返料量大，故也有部分成品返回造粒工段。由于生产规模较大，所以选择的是转筒干燥器。该干燥器釆用炉气与物料逆 向流动，使物料中的水分蒸发被炉气带走，起到干燥的作用。它具有生产能力大, 可连续操作；结构简单，操作方便；故障少，维修费用低；使用范围广，操作弹 性大等优点。

11、工艺流程图如图2-1：图2-1 冷冻法硝酸磷肥工艺流程图第三章工艺计算3.1物料衡算设计任务为年产四十万吨硝酸磷肥，按照国家磷肥生产规格为： P=05 =20：20：除设备检修及放假时间，全年的生产时间为300天，即7200h；采用的磷矿 组成百分含量如表3-1：表3-1磷矿中矿物的化学组成组成pgCaOMgOCO：SiO：FeOAl：03F含量32. 1949. 320. 531.865. 362. 383. 144.31为了使磷矿充分的分解，所以加入硝酸的量为理论用量的110%；为避免蒸 发段的能量消耗过多，即采用的硝酸浓度为56%o计算中所用到的分子量，查得肚：匕分子量142；时0|分子

12、量98；HP分子量63；NHs分子量17；Ca(N0,)3 分子量 184 o本设计依照设计任务书，主要设计了中和、浓缩及干燥工段。3.1.1反应器物料衡算该阶段进出的物料如图3-1：图3T反应器物料流程图主要化学反应有：磷矿的主要成份氟磷酸钙与足够数量的硝酸反应：生成的HF与矿石中的SiO：反应，形成氟硅酸：磷矿中带有的铁，铝化合物与硝酸反应转变成它们的硝酸盐：当磷矿中含有口云石时，它们也耗用硝酸，反应后以硝酸钙、镁的形态存在:此处有磷酸来自于结晶工段洗涤硝酸钙晶体中所含的磷酸: 以每小时生产匕05的含量为准，即：所以每小时生产磷酸为：以磷元素守恒得:设整个过程中匕。5的损失量为1% 则实际

13、每小时产磷酸为所以实际每小时生产匕05为则每小时需要磷矿为则每小时消耗硝酸为式中 7. 6用硝酸生成2mol磷酸的反应系数;则实际加入的硝酸为式中110%实际加入硝酸用量为理论的110%o加入硝酸中的水为生成的Ca(XO3)2量为式中3. 7/7.6硝酸钙与硝酸的化学系数比;将各组分归纳于表3-2：表3-2反应器物料衡算表输入输出组分F (t/h)组分F (t/h)磷矿35.21Ca(N0亠54. 34硝酸42. 03硝酸3. 82磷酸0. 48磷酸16. 12水33. 02水33. 02C03 与 HF1.59副产物1.67合计110. 74不溶物 合计0. 18110. 743.1.2结晶

14、器物料衡算进出的物料如3-2所示：图3-2冷凝器物料流程图溶液冷却到一5C,查文献知除去80%的Ca(N03)=则晶体中带走的水为溶液中剩余的Ca(NOs)：为将进出物料量归结于表3-3：表3-3结晶器物料衡算输入输出组分F (t/h)组分F (t/h)Ca (NO J:54.34Ca(N0js- 4H：060. 48硝酸3. 82硝酸3. 82磷酸16. 12磷酸16. 12水33.02水16.01其他1.67英他1.67不溶物0. 18不溶物0. 18Ca(N0,)s10. 87合计109. 15合计109. 153.1.3中和段物料衡算进出中和器的物料如图3-3所示:图3-3中和器物料流

15、程图 溶液中剩的为则为 194. 74 kmol/h=15. 58 t/h则需消耗的Ca(X03)2为式中0. 04/7. 6氟硅酸与硝酸用量的比值;所以CaHPO,的量为则水溶性磷为：设的量为水溶性磷的10%,则：所以为所以中和反应器中需要的量为考虑到杂质的影响，所以NH3用量为105%则: 把中和器中进岀物料归结于表3-4：表3-4中和器物料衡算输入输出组分F (t/h)组分F (t/h)硝酸3. 82NHtNO：15. 58磷酸15. 64CaHPO,6. 73水16.01(NH；) xHPO,1.45其他1.67NHHPO：11.40Ca (N03):10. 87水8. 97nh35.

16、 64水蒸气7. 04其他2. 47合计53. 65合计53. 653.1.4浓缩段物料衡算进岀浓缩段的物料组分如图3-4：图3-4浓缩器物料流程图通入220C的过热蒸气为34. 96 t/h,料浆进口含水量为19. 24%,查阅相关报 告设料浆出口含水量为10%；设从Ca(NO3)2晶体中返回的为X Kmol/h,贝U：查阅文献力知出料湿基含量为1概10%,故取10%；各组分量归纳于表3-5：表3-5浓缩段物料衡算输入输岀组分F (t/h)组分F (t/h)料浆46.61料浆41.82过热泵气35. 82水蒸发量4. 79硝酸锁1.92蒸气35. 82硝酸钱1.92合计84.35合计84.3

17、53.1.5干燥段物料衡算进出干燥器的物料组成如图3-5：图3-5干燥器物料流程图查阅文献力知出料湿基含量为W1%,故取1%；返料为出料的4倍左右，故取160t/ho故蒸发水量为X t/h,则：各组分的量如表3-6所示：表3-6干燥段物料衡算输入输出组分F (t/h)组分F (t/h)料浆量43. 74出料量200. 017返料量160. 00水蒸气3. 723炉气13. 28炉气13. 28合计217. 02合计217. 023. 2能量衡算分别对反应器、中和器、浓缩器和干燥器作能量衡算，以lh及oc的生成 焙为基准。3.2.1反应器能量衡算1、输入热量总的热量山下列物料带入的热量确定：磷矿

18、粉（QJ、硝酸（Q觥）以及反应热(Qfi)o即下面分别求每项的热量:式中叫0. 783磷精矿比热,kj/kg Ko20平均温度，Ko式中：75. 17水的比热，J/mol K；109. 8756%HN03 的比热，J/mol K；30进料温度，K；硝酸与磷矿的反应热：B|J：式中：-920. 67硝酸钙的摩尔生成含，kJ/mol-1289.5磷酸的摩尔生成含，kJ/mol268.6氟化氢的摩尔生成含，kJ/mol-174. 10的摩尔生成含，kJ/mol-6828. 7的摩尔生成含，kJ/mol因为其他成分的量很少，且放岀的热量也较少，故忽略不计; 山此可得：式中：0. 76磷精矿中氟磷灰石含

19、量，单位分数，(即：磷精矿中匕。5的含量4-3P：05 分子量X 2Ca5F (P0,) 3分子量)；504氟磷灰石的分子量。式中：1.061磷酸的比热，kJ/ (kg K) 2输出能量下面分别求每一项带岀的热量:半不考虑杂质时，而固相的量很少，即料浆为磷酸溶液和硝酸钙溶液:式中：54810磷酸和水的质量，kg：54340硝酸钙的质量，kg；62出料温度，K；3. 814硝酸钙的比热，kJ/ (kgK)Cw料浆比热；kJ/ (kg K),其值按下式确定:C h=C X 液+C |&| X w(C液和C固料浆中液相和固相的热容，kJ/ (kgK)； X液和X円 料浆中液相和固相的质量分数)即14

20、. 77% H3P0,磷酸的比热；则：式中： 0. 838二氧化碳的比热，kJ/ (kg K)；热损失Q扣 根据实际数据约为各项支出热量的2.13%即542327. 7 kJ将各组分的热量归结于表3-7：表3-7反应器能量衡算表输入输出组成kJ组成kJ磷矿带入551388. 6料浆带出25742517.8硝酸带入6342264. 14气体带出82610.04磷酸带入15235. 2热损失540219. 27反应产生19456459.17合计26365347.11合计26365347. 113.2.2中和段能量衡算进料温度为20C；出料温度为120C；则带入的热量为：KJ式中C1S32. 72硝

21、酸的比热，kJ/ (kg-K)：1. 061磷酸的比热，kJ/ (kgK)：4. 183水的比热，kJ/ (kgK)；3.814硝酸钙的比热，kJ/ (kgK)；2.22氨气的比热，kJ/ (kgK)；反应产生的热量：以lmol为基准则:则：则：则：所以：带出的热量:式中问1. 662硝酸鞍的比热，kJ/ (kgK)：0. 809磷酸氢钙的比热，kJ/ (kg K)；1. 427磷酸氢二饮的比热,kJ/ (kgK)；1. 239NH.HzPO,的比热，kJ/ (kg K)；0. 869副产物的比热,kJ/ (kgK)；4.25水的比热，kJ/ (kgK)；式中2716.2水的汽化热，kj/kg

22、；损失的热量为总热量的4.8%则： Q 沪 1612671.05 kJ表3-8中的物质是指硝酸、磷酸、水、硝酸钙以及氨气; 将给组分的能量总结于表3-8：表3-8中和器能量衡算输入输出组成组成料浆带入2958665料浆带出10607773.2反应产生32219338. 04气化热22989540.29热损失1580689. 55合计35178003. 04合计35178003. 043. 2. 3浓缩段能量衡算料浆进口温度120C,出口温度为170C；蒸气进口温度220C,出口温度 为 140 C；输入的热量为：Q=Q料+Q菸气则：式中3.636过热蒸汽的比热，kJ/ (kg K)；输出的热量

23、为：Q=Q料+Q滿气+Q i+Q徭式中2.316过热蒸汽的比热，kJ/ (kgK)；式中2816. 1水的汽化热，kj/kg；2. 584水蒸汽的比热，kJ/ (kgK)则热损失为通入蒸气的1.7%,则Q茫487103.28 kJ 其中蒸汽质量的确定为：设通入的蒸汽质量为mkg/h,则：故取m二35820 kg；干燥段的炉气算法也与此相同。式中3. 636蒸汽在220C下的比热，kJ/ (kgK)；2.316蒸汽在140C下的比热,kJ/ (kg - K)； 各组分带入的能量归结于表3-9：表3-9浓缩段能屋平衡表输入输出组成组成料浆带入10767325. 2料浆带出13299647.88蒸气

24、带入28653134. 4蒸气带出11614276.8气化热14017796.5热损失488738.42合计39420459. 6合计39420459.63. 2. 4干燥段能量衡算炉气输入温度为450C,输出温度为11OC；输出能量为:式中2283. 2水的汽化热，kj/kg：式中1. 866炉气的比热，kJ/ (kg K)；设损失的热量为输入蒸气的2%,则：Q损=308839. 68 kJ 把各物料带入的能量归结于表3-10：表3T0干燥段能量平衡表输入输出组成组成料浆带入13299647. 88岀料带出26122537. 71返料带入8913068. 96气化热8500353. 6炉气带

25、入15441984炉气带出2725852. 8热损失305956. 73合计37654700.84合计37654700.84第四章 主要设备的计算及选型流程中涉及的设备较多，山于时间和能力有限，故只选择了其中较为重要的设 备作了计算（如中和反应器、蒸发器和干燥器）。4. 1中和反应器4. 1. 1已知条件1、山物料衡算知每小时产生中和料浆48010Kg；2、根据物料平衡，中和料浆含水33. 35%,再参考有关实验报告，选用中和 料浆粘度55*10-3 Pas；料浆密度1.41 kg/L；3、中和槽容积装载系数0.5；4、中和时水分蒸发量7040kg/h；5、中和槽通氨量5640 kg/h；6、

26、中和槽内料浆平均停留时间50mino4.1.2中和槽基本尺寸计算1、容积因采用三个中和槽，则每个中和槽的体积为：2、设中和槽高度与直径比H/D二2. 0,则中和槽内径D为:,取 2. 3m3、中和槽高度H：4、中和槽溢流口高度h：4.1.3中和槽搅拌桨计算山于该搅拌是气液混合，选用标准单层透平桨。1、搅拌桨叶直径d叶。取d叶/D二1/3,取 0. 78m；2、搅拌桨叶转速n叶。取桨叶叶尖线速度（即圆周速度）为4.0 m/s。则：3、搅拌雷诺数Re：Re101,搅拌处于充分湍流区，功率曲线趋于水平，对标准型搅拌桨，可 用计算搅拌理论功率。4、搅拌理论功率：4. 1.4中和器温度与压力设计温度为：

27、120+20二140C已知料浆的密度为1.41 Kg/L, P,=0. 21MPa （表压）；则工作压力：查得设计压力为工作压力的110%,则设计压力为：由于料浆对钢材的腐蚀不大，温度为140C,压力也不大的情况下，材质选为 钮二钛不锈钢。4.1.5厚度计算P二0. 266MP&, T二 140C, D二2300mm,二90MP&,=0. 9085,腐蚀裕量 C=3mm计算厚度S为：设计厚度S设为:,取8mm：查阅相关手册:，封头曲面高度为575mm,直边高度为40mm =4.2料浆浓缩蒸发器III于磷镀料浆粘度大，易结垢，为了便于清洗，采用单程大管径列管式加热 器。4. 2.1已知条件1、山

28、物料衡算和能量衡算知蒸气进口温度为220 C ,出口温度为140C,带入；传热温差厶 T 二220-140二 80C；2、传热系数取K=700W/ (m:C)；富裕系数取1.13。4. 2. 2传热面积计算传热面积S为：曲传热基本方程式得：所以实际需要传热面积为4.2.3管数计算选用25 X2mm钮二钛不锈钢管，管长6000mm。所以加热器所需加热管数n 为：式中d管子外径；因为传热系数K的测定是以管外径计算。4.2.4加热器外壳内径D外冬管子根数设管子为正三角形排列。标准正三角形排列取335根，其中8根作拉杆，管 子实际为347根，管层数为11层，对角线上的管数为21根，管子中心距为32mm

29、。 其中管子排列方式如图4-1所示：图7换热管排列图b、加热器外壳内径D外25mm加热管，正三角形排列，查有关手册，规定管间距为32mm。故加热器外 壳内径D外为：C、加热器封头高H查上下封头曲边高为175mm,直边高25mm。4.2.5闪蒸室计算闪蒸水量为4790Kg/h；闪蒸室截面蒸发强度取1200Kg (比0) / (m:h)。闪蒸室高径比取H/D n=2. 3则正常生产时所需闪蒸室截面积A为: 所以闪蒸室内径：实际生产中由于开车时料浆浓度很低，传热系数很大，水分蒸发量比正常生产 时大得多，因此一般将闪蒸室内径要适当放大一些，故选用2.4m。闪蒸室有效高度取闪蒸室实际高度5. 6mo闪蒸

30、室：2400X5600mm；材质为钮二钛。4. 3干燥器本设计采用的是返料造粒方法，于是干燥量较大，所以选择的是转筒干燥器。 它具有生产能力大，可连续操作；结构简单，操作方便；故障少，维修费用低; 使用范围广，操作弹性大等优点。4. 3.1已知数据1、进入干燥器物料F产203. 74 t/h：密度=1. 627 t/m3；2、出干燥器物料 F2=200. 017 t/h；密度=1. 647 t/m3；3、脱水量 W=3. 723 t/ho4、物料停留时间t 2030 min；5、筒体倾斜度1%;6、炉气量 A二 13280 kg/h；7、炉气出口湿含量8、炉气进口温度Tf450C,出口温度T:

31、=110C；9、气体出口端流速u=l. 18 m/s10o4. 3.2筒体直径计算1、湿空气比容mVkg （干空气）计算2、湿炉气体积流量V计算：3、筒体直径D:式中u气体流速，m/s；V气体体积流量，m3/so 取 u=l. 18m/s,所以：贝9取 D二2. 2m；4. 3. 3筒体长度L筒体长度按式4-1计算购：(4-1)(4-2)式中V，干燥器容积，m3W干燥脱水量，Kg/h：A干燥强度，Kg/ (m3h)；取 A=150 Kg/ (m3 h),则:故筒体长度为:取进出料端裕量15%,则筒体全长度为：,取 L=9m4.3.4筒体转速n筒体转速按式4-3计算农:：(4-3)式中m抄板系数

32、，取1.0；k流向系数，取0.7； t物料停留时间，2030min；倾斜角正切值，取0.01；L一一筒体长度，9m：D筒体直径，2.2m：所以当t=20min时，当 t=30min 时，n二9. 544.3.5功率N (马力)功率计算按式4-4血：(4-4)式中n筒体转速，取9. 6物料密度，取进出口的平均值1. 637t/m3； 物料填充系数；K抄板系数，升举式抄板取1.5。其中汽(4-5)式中F：进物料量，200.954 t/h；密度=1. 627 t/m3；F:出物料量，197.231 t/h；密度二 1.647 t/n?；t停留时间，取0. 4h；V筒体容积，m3；其中所以故查阅资料知

33、，电机的效率为94. 5%；故选配两个电机功率为315kW；电机型号为Y355L3-4,额定功率315kW,额定电流578A,转速1488r/min,效率95.2%,功率因数0. 87o第五章辅助设备设计5. 1储罐储罐是用来暂存酸解过后的料浆，主要起到缓冲作用。储罐的物料流量G二109. 15t/h查手册沁得：硝酸钙磷酸水所以料浆平均密度约为：物料在储罐的停留时间20min；储罐的填充系数：0.85所以储罐的容积为：所以选材质玻璃钢，容积为30m3,筒体直径2600mm,高度4300mm,筒体壁尽 8mm o5.2泵泵将储罐内密度为1. 91Kg/L的料浆送到结晶器内，设储罐中液面维持恒定，

34、储罐上方压力为101. 3KPao选用轻度腐蚀无缝钢管，绝对粗糙度0. 00025.流速3m/s；流量：管径：所以选用100 X 4mm管；实际流速2. 39m/s；管长取10m,经计算扬程H25m：所以根据以上选择IE100-80-160型号泵。其他泵的选择：泵(P-2)型号：IE80-50-250AZ；泵(P-3)型号：IE80-50-313X；泵(P-4)型号：IE80-50-313X；泵(P-5)型号：IE80-50-315X；泵的物性常数总结与表6-1：表6-1泵的物性表型号扬程Hm流虽m3/h转速r/min电动机功率kWIE100-80-1602580290015IE80-50-2

35、50AZ3535290011IE80-50-315X2340145011第六章安全生产及三废处理6. 1安全生产化工生产具有易燃、易爆、高温、高压、有毒、有腐蚀等特点。因此，化 工生产应该贯彻“安全第一，预防为主”的方针，加强安全教育，强化安全管理, 保护人身安全，保护财产安全。化工生产同时也是环境污染源之一，是污染控制的重点产业之一。但为了 加强硝酸磷肥的安全技术管理，确保安全生产，保护国家财产和职工的安全，促 进磷肥的发展，按照“安全第一，预防为主”的方针，制订规程。对于本次设计中生产工艺与设备的安全防范措施，必须做到以下儿点：1）硝酸储存区必须标牌警告；2）氨储存区应保持阴凉和通风良好，

36、远离所有可能的火源，与其他化学 品特别是氧化性气体、卤素和酸类隔开；3）按工艺要求严格控制压力、温度、流量、物料配比及液位等是生产的 需要，也是防止安全事故的重要措施；4）保持生产系统的密闭性，防止气体跑出和酸液的漏出；5）有良好的通风。可采用自然通风或安装通风设备；6）蒸气采用负压操作。6. 2 “三废”治理硝酸磷肥生产首先是磷矿的粉碎，在粉碎过程中产生的粉尘采用风除尘器和 水喷淋两级除尘后高空排放；在酸解匸序产生的含有氟化氢和四氟化硅的尾气用 两级碱液吸收后高空排放；然后再浓缩、造粒或干燥过程中会有氨的产生和挥发 及一定量的粉尘，所以尾气用旋风除尘器和稀酸、水两级喷淋后高空排放。在整个工艺

37、流程中涉及的危险化学品主要有液氨、硝酸、磷酸；属于一般毒 性和腐蚀性危险物质，山于生产规模较大，均釆用储罐储存，储存区构成重大危 险源。硝酸磷肥厂存在的环境风险主要有以下儿点：1、酸解槽和中和槽裂缝从而引起原料硝酸、磷酸或氨的泄露：2、氨化工序输送氨气的管道裂缝引起氨气泄露；3、氨化工序气液比超过工艺要求，反应器压力超过标准，温度升高大于 130C,氨气未被完全吸收，造成氨气逸散；4、由于物料泄露、着火、爆炸而次生的废水、废气事故排放。第七章总结与讨论通过本次设计，让我对化工工艺设计有了更深的认识，这是一次综合性的锻 炼，让我们将大学四年学习的知识审联起来。同时还让我们树立起具有符合国情 和生

38、产实际的正确的设计思想和观点：树立起严谨、负责、实事求是、勇于探索 并具有创新意识和与他人合作的工作作风。经过这段时间的资料查询、文献搜索、设计整理，在老师的指导和同学的帮 助下，我顺利的完成了本次毕业设汁。此次设计依据设计任务书，遵循工程设计 的规则与要求来完成，设计思路清晰，能结合生产实际辅助设计，引用资料和相 关公式准确，设计数据和设计结果可靠。本设计在比较的了现行国内磷肥生产的工艺流程，选择了冷冻法生产工艺， 其流程为：磷矿的粉碎f硝酸酸解f冷冻结晶一晶体的过滤f中和反应f浓缩蒸 发f造粒f干燥f帅选f成品。本工艺设计与一般工艺相比，优势在于：1、本设计采用硝酸分解磷矿，硝酸价廉易得；

39、且分解磷矿后，阴离子 硝酸根任然是有价值的植物养分。2、硝酸分解磷矿可使分解率可以高达99%以上；并且不会像硫酸分解 磷矿那样出现包裹现象，所以磷矿颗粒可以稍大一些。3、可以不消耗硫酸，可以缓解我国硫的紧缺，并且也可以促进我国硝 酸工艺的发展。4、此次设计冷冻结晶法，使料浆温度降到-5C,可以除去80%左右的 钙，使水溶性磷可达60%以上；并且四水硝酸钙经熔融，然后与二 氧化碳、氨气反应，乂可以得到我们需要的氮肥，而碳酸钙也可以 供水泥厂使用，解决了用硫酸分解废渣的处理问题。通过导师儿个月的精心指导让我顺利完成了此次设计，导师渊博的学识，严 谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德

40、，平易近人的人格魅 力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还 使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本设计从选题到完成，每一步都是 在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师致以衷心的感 谢和崇高的敬意！本设计的顺利完成，离不开各位老师和同学的关心和帮助。他们为我的设计 提供了大量资料和宝贵意见，在此谨致深深的谢意。参考文献1 上海化工研究院磷肥室.国外冷冻法硝酸磷肥生产技术的发展及应用J.化肥 工业，1974, (2) : 61 682 应建康.料浆法磷鞍工艺的技术经济优势J.磷肥与复肥,1997, (4) :3123 江善襄.磷酸、磷肥和复混

41、肥料M.北京:化学丄业出版社,19974 上海化工研究院.瓮福英坪反浮选矿湿法加工制肥评价实验总结报告J.上海:1986,(10) :68习吴佩芝.湿法磷酸M.北京:化学工业出版社，1987云南磷肥厂科研所贵州开阳磷矿二水物法萃取磷酸制重钙评价实验报告J. 昆明：198967 纳比耶夫.硝酸磷肥M.北京：化学工业出版社，19808 朱自强，徐汛.化工热力学M.北京：化学工业出版社，2008,69 张允湘主编.磷肥及复合肥工艺学M.北京：化学工业出版社,200810 葛祖元.对磷酸二鞍生产工艺一些问题的认识J.贵溪化肥厂，2001, 11411 T德承.150Kt/a料浆法磷鞍装置工艺设计要点J.硫磷设计，1999, 2712 科切特科夫编著.磷肥手册M.北京：化学工业出版社，198813 姜国泉主编.磷肥M.北京：化学工业出版社，198814 上海化工研究院磷肥室.磷肥工业M.北京：化学工业出版社，197915 化学工业部建设协调司.磷酸磷鞍重钙技术与设计手册J.化学工业出版 社，1997.1 48616 化工设备设计手册编写组材料与零部件(上)M.上海人民出版社, 1973, 8.32933417 燕山石油化学总公司设讣院钢制列管式固定板换热器