磷酸生产技术(发)

1、磷酸一铵生产技术磷酸一铵生产技术××化工工程有限责仼公司磷酸一铵生产技术磷酸一铵生产技术目录1 磷酸生产工艺技术方案 41.1 矿浆制备工艺 41.2 湿磨工艺介绍 51.3 磷酸生产 工序 71.3.1 磷酸生产工艺的介绍 71.3.2 磷酸生产过程主要化学反应 71.4 湿法磷酸工 艺技术介绍 91.4.1 工艺技术发展特点 9（1）装置大型化 9（2）二水法流程仍占主导地位，同时积极发展半水法和再结晶工艺，使装置更加节能。91.4.2 世界上湿法磷酸工艺情况 101.4.3 磷酸工艺技术方案的比较与选择 121.5 二水法工艺 技术的比较和选择 121.5.1 二水法

2、工艺技术介绍 121.5.2 二水法工艺技术的比较 131.5.3 二水法工艺技术选择 131.6 磷酸生产 主要 设备选择 131.6.1 球磨机 131.6.2 萃取槽的选择 141.6.3 过滤设备的选择 171.6.4 尾气洗涤设备的选择 192 磷酸生产工艺 192.1 磷酸生产工艺 流程 192.1.1 磷酸生产工艺流程简介 192.1.2 磷酸生产工艺流程图 212.2 生产物料平衡 222.2.1 年产 20 万吨磷酸一铵装置物料平衡见图 1-2 222.2.2 生产装置的磷平衡 242.3 磷酸生产主要设备一览表 253 磷酸一铵生产技术 263.1 磷酸一铵工艺 技术的选择

3、 和比 较 263.1.1 磷酸浓度的确定 263.1.2 中和方法的确定 263.1.3 磷铵料浆雾化方式的选择 273.2 磷铵生产工艺 的介绍283.2.1 传统法生产磷酸铵的工艺 283.2.2 料浆法生产磷酸铵类肥料的工艺 293.2.3 磷酸一铵工艺生产流程 30磷酸一铵生产技术4 磷铵生产 工 艺介绍 324.1 生产工序 324.1.1 中和工序 324.1.2 浓缩工序 324.1.3 干燥 334.2 余热利用 344.3 氨站 344.4 磷铵生产过程的主要化学反应： 344.5 磷铵系统主要设备的选择 354.5.1 料浆浓缩加热器： 354.5.2 喷雾干燥装置： 3

4、54.5.3 喷粉塔 354.6 磷酸一铵 装置原料及 能源消耗量 364.7 磷铵 装置主要设备 37磷酸一铵生产技术1 磷酸生产工艺技术方案采用单槽单桨磷酸快速萃取 转台真空过滤技术配套建设 20 万 吨 /年湿法磷酸生产装置一套（含磷矿制浆系统） 。本工艺分矿浆制备及磷酸生产二部分。1.1 矿浆制备工艺1.1.1 原料生产中矿浆制备工艺的确定磷酸生产中矿浆制备工艺中磨矿通常有干磨与湿磨两种工艺， 湿 磨工艺有开路磨矿和闭路磨矿二种流程。（1）干磨工艺干磨工艺是将磷矿在风扫磨内磨成 90%通过 100 目的矿粉，水 分含量在 1%以下，进磨机的磷矿块度控制在 25mm 以下，水分控制 在

5、8%以下。磨机尾气处理采用干法除尘。（2）湿磨工艺湿磨工艺是将磷矿与水一起研磨成含水约 3038%的矿浆，一般 采用球磨或棒磨。1.1.2 磨矿工艺选择原料磨矿工艺可选择湿磨或干磨，湿法与干法相比，它具有流程 简单，设备少，厂房体量小，占地少，投资低；湿磨的功率消耗比干 磨低，且原料不需干燥，节省了燃料，从而降低生产成本；操作环境 好，噪声低，并消除了粉尘污染；简化矿粉加料系统，工人劳动强度 低等优点。湿磨工艺的缺点：矿浆的含水带入反应系统，与干磨流程相比， 石膏过滤时，洗涤水量需相应减少。根据二种磨矿工艺的比较，一般都选用湿法磨矿工艺。磷酸一铵生产技术1.2 湿磨工艺介绍磷矿石组分见表 1-

6、1表 1-1 磷矿组成一览表成份P2O5CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOF组成%31.043.016.51.61.40.53.251.2.2 湿磨工艺分类湿法磨矿工艺分开路磨矿及闭路磨矿（1）闭路磨矿 磷矿石进入磨机后，在磨矿过程中进行内部循环，矿浆通过分 选机将大了要求粒度的磷矿石返回至磨机进口， 只有达到粒度要求的 矿浆进入矿浆贮槽。（2）开路磨矿 磷矿石进入磨机，通过（分段）粉磨后，矿浆直接由磨机出料口 排入矿浆贮槽。（ 3）开路与闭路工艺流程优缺点比较如下表 1-2表 1-2 开路与闭路工艺比较比较指标流程闭路流程开路流程流程流程长、复杂流程短、简单对矿的适应性对原料矿一致性要

7、求较高， 并且要求原矿的含泥量低， 一般要求采用擦洗精矿对各种矿均能适应5磷酸一铵生产技术可靠性对分级和浓缩设备的可靠性要求高可靠性好装机容量稍低于开路稍高于闭路每吨矿的耗电量稍低于开路稍高于闭路占地面积大，一般为开路流程二倍以上小产品粒度易于控制、粒度均匀性较好粒度均匀性一般可以看出， 闭路工艺流程是通过粒度分级设备， 对磨过的矿浆进 行分级，主要分级方法有： 使用螺旋分级机分级、水力旋流器分级以 及重力沉降等。闭路流程的优点是显而易见的，通过分级，矿浆的粒 度分布比较均匀， 并且成品粒度容易保证。 但是，他的缺点也比较多， 如生产工艺流程长、占地面积大，设备多、水耗大、需要有浓缩过程 等。

8、浓缩过程对磷矿本身的质量比较挑剔， 对物料的一致性要求很高。 当物料的性质有所变化时， 能直接影响到设备的效率和能力， 而往往 磷矿来时为统矿， 不易控制物性。 因此该种流程的运用中受到一定的 限制。就开路工艺流程而言，优点是流程简单、占地少，设备少和水耗 少、原料的适应能力强、运行可靠。其缺点是粒度分布较难控制。为 了解决上述问题， 针对各种不同矿种的物理特性， 设计了各种新规格 磨机，加长了长径比，以满足工艺生产对粒度的要求， 如 3200×800、0 3200 × 70、00 2700 × 60、00 2700 × 900等0。 3200 

9、5; 700已0用于云南 磷肥工业有限公司 8 万吨/年磷酸装置、昆阳磷肥厂 8万吨/年磷酸装 置。而 2700×600则0 用于云南红磷公司以及 ××洋丰集团 6 万吨/年磷 酸装置。××洋丰集团已生产数年， 运行情况良好。 另外在新的磨机中，磷酸一铵生产技术使用双仓溢流型球磨机，一个仓为棒磨，另一个仓为球磨，以保证粒 度均匀，并能提高产量。磷矿采用两级破碎磷矿，第二级破碎采用反 击式破碎机，保证磷矿进球蘑机时粒度大大小于以往要求 25mm。从 而大幅度提高球磨机产量。通过以上比较，很清楚的反映出开路与闭路的各有优缺点，对具 体项目的工艺流程

10、选择有决定作用。 结合贵州磷复肥项目的实际情况 和要求，决定该项目采用矿浆制备工艺流程为湿法球磨的开路流程。1.3 磷酸生 产工序磷酸生产工艺的介绍在湿法磷酸生产过程中，主要是得到均匀、粗大、易于过滤和洗 涤的磷石膏结晶， 因此，湿法磷酸的生产工艺实际上是磷石膏的结晶 工艺。从磷石膏的结晶水分类，其工艺可分为以下几种： （ 1）二水法（ CaSO4·2H2SO4）；（ 2）半水法（ CaSO4·0.5H2SO4）；（ 3）半水-二水法（ CaSO4·0.5H2SO4- CaSO4·2H2SO4）；（4） 二 水 - 半 水 法 （ 又 称 再 结 晶 法

11、 ）（ CaSO4·2H2SO4- CaSO4·0.5H2SO4）；（ 5）其中半水法和再结晶法对磷矿的质量要求非常高，我国的磷矿 储量虽然较丰富，但都是以含杂质较高的中低品位磷矿为主， 该磷矿无法满足半水法和再结晶法湿法磷酸生产的需要， 因此， 国内的湿法磷酸生产主要以二水法工艺为主；1.3.2 磷酸生产过程主要化学反应硫酸分解磷矿生成磷酸溶液和难溶性的硫酸钙结晶， 总化学反应 式为：磷酸一铵生产技术Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 5nH2O = 3H3PO4 + 5CaSO4·nH2O + HF 实际上，反应是分两步进行的。第一步是磷矿和循环料浆(

12、或返 回系统磷酸)进行预分解反应，磷矿首先溶解在过量的磷酸溶液中生 成磷酸一钙：Ca5F(PO4)3 + 7 H3PO4 = 5Ca(H2PO4)2 + HF第二步以上述的磷酸一钙料浆与稍过量的硫酸反应生成硫酸钙结晶和磷酸溶液：5Ca(H2PO4)2 + 5H2SO4 + 5nH2O = 5CaSO4·nH2O + 10 H3PO4根据生产条件的不同，可以生成二水硫酸钙( CaSO4·2H2O)、半 水硫酸钙( CaSO4·0.5H2O)和无水硫酸钙( CaSO4)三种，故上述分 子式 CaSO4·nH2O中的 n可以等于 2、0.5或 0。相应的在湿法

13、磷酸生 产上三种基本方法即为二水物法、半水物法和无水物法。本项目采取 二水物法工艺生产湿法磷酸。反应生成的氟化氢( HF)与磷矿中带入的二氧化硅( SiO2)生成 氟硅酸( H2SiF6)：6HF +SiO2=H2SiF6+2H2O少量的 H2SiF6 将于 SiO2 反应生成 SiF4：2 H2SiF6 + SiO2 = 3SiF4+2H2O气相中的氟主要以 SiF4 的形式存在，用水吸收后生成氟硅酸H2SiF6)水溶液并析出硅胶( SiO2·nH2O)沉淀：3 SiF4 +(n+2)H2O = 2 H2SiF6 + SiO2·nH2O磷酸一铵生产技术磷矿中的铁、铝、钠、

14、钾等杂质将发生下述反应： （Fe，Al）2 O3 + 2H3PO4 = 2（Fe，Al）PO4 + 3H2ONa， K ） 2O + H2SiF6= （Na，K）2 SiF6 + H2O镁主要存在于碳酸盐中，磷矿中的碳酸盐如白云石、方解石等在萃取槽酸解过程中首先被硫酸分解并放出二氧化碳（ CO2）：CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2CaCO3·MgCO3 + 2 H2SO4 = CaSO4+ MgSO4 + 2 H2O +2 CO21.4 湿法磷酸工 艺技术介绍工艺技术发展特点（1）装置大型化 随着市场对湿法磷酸需求量的增加，为增加产量，提高劳动生产

15、率，降低单位产品投资成本和日常的维修管理费用，从七十年代末， 世界磷酸装置的单系列生产能力 （指反应槽） 不断增加，到目前为止， 日产 1000吨 P2O5以上的装置有数十套， 最大单系列能力已达到 1800 吨 P2O5/ 天，而更大的 2650 吨 P2O5/ 天装置正在建设之中。（2）二水法流程仍占主导地位，同时积极发展半水法和再结晶工艺， 使装置更加节能。目前世界上共有湿法磷酸生产装置 350 套左右，其中 80%以上用 二水法生产 ,二水法生产的磷酸约占世界湿法磷酸生产总量的 85%。磷酸一铵生产技术为进一步节约能耗， 降低磷矿和硫酸消耗， 世界各国竞相研究开发半 水法(HH)和再结

16、晶法 (HDH 或 DHH)工艺。目前半水法最大能力已达 1500t/d P2O5，半水二水法的单系列最大能力为 1100吨 P2O5/天。 但随着世界磷矿品位的降低和杂质含量的增加， 二水法流程因其对磷 矿的适应性和工艺的可靠性， 稳定性较强， 在大型磷酸装置工艺中仍 占主导地位，正在建设的 2650吨 P2O5/天装置即采用二水法 JACOBS 工艺。世界上湿法磷酸工艺情况下表 1-1 列出了世界上湿法磷酸工艺情况： 表 1-3 湿法工艺概况工艺路线工艺专利及其拥有者建厂数备注二水法工艺普莱昂 Prayon140吉科布斯 -道尔科 Jacobs-Dorr29罗纳普朗克 Rhone-Poul

17、enc70现为 Krebs-SpeichimSIAPE11费森斯(N.H) Fisons8辛马斯特 -布雷耶7斯温森 Swenson8凯洛格 -洛普克 Kelloy-Lupka1半水法工艺费森斯 (N.H)7西方石油公司 OXY5前苏联半水法流程许多未出口多木 Tomo1建在本公司10磷酸一铵生产技术TVA 泡沫法仅作试验室试验日本钢管公司 (NKK) 和鲁姆斯流程-Lumas仅作工业试验半水二水再结晶工艺日本日产 H 法 Nissan H26日本钢管公司 (NKK)11日本三菱7厄尔泰流程二水半水再结晶工艺辛特雷尔普莱昂11费雷格特 (DDR)流程半水二水再结晶浓酸流程费森斯3日产 C 法2

18、另一个在建吉科布斯道尔科 HYS1后改为二水法西方石油公司 OXY仅作中试钢管公司 (NKK)和鲁姆斯流程仅作试验室试验阿尔巴特罗流程1后停产辛马斯特布雷耶和厄尔泰流程仅有专利由上表可以看出，由比利时普莱昂 (Prayon)公司的二水物工艺， 在世界各地的二水法流程中被采用的数目最多， 其产量约占磷酸总产 量的一半。其次是法国的罗纳普朗克 (Rhone-Poulenc)流程、吉科布斯 道尔科 (Jacobs-Dorr)等。国内近几年陆续建成的十几套大型磷酸装置以及六七十年代建 成的中小型磷酸装置几乎全部采用的是二水法工艺11磷酸一铵生产技术磷酸工艺技术方案的比较与选择 二水法工艺技术成熟，操作

19、稳定可靠，单系列规模大，对磷矿的适用性强，操作灵活，作业率高，维修工作量小。磷矿可采用湿磨， 矿浆加料，能耗低，投资省，环境好，计量容易，国内通过引进技术 已建成了几个规模较大的工厂，在设计、设备制造、生产操作等多方 面积累了丰富的经验， 对于中小型规模的磷酸装置， 所有设备均可以 国产化，从而降低总投资。因此，本工程选用二水法磷酸工艺。1.5 二水法工 艺技术的比较和选择二水法工艺技术介绍 二水法工艺技术有多种，在国内大型装置中已有 Prayon 工艺、R-P 工艺和 Jacobs-Dorr 工艺，这几种工艺过滤部分的机型有带式过 滤机、翻盘式过滤机和转台式过滤机，反应部分各有特点：（ 1）

20、 Prayon 工艺 采用多格槽反应器， 每格中安装一台轴流式透平桨， 通过建立硫 酸浓度梯度来保持未反应和共晶的 P2O5 损失最低，提高了 P2O5 回收率，降低了动力消耗。采用低位闪蒸冷却技术，利用大流量 轴流泵把循环料浆通过真空冷却器蒸发水来冷却， 料浆进出温度 差约 2，大大降低了系统结垢。反应槽的温度可以通过调节闪 蒸冷却器内的真空度来控制，操作简便可靠。（2） Jacobs-Dorr 工艺 采用环形单槽反应器，单槽中每区安装一个 45°折叶透平桨。也 采用低位闪蒸冷却技术， 除大流量的冷却料浆循环外， 还专门安 装了一台热料浆循环泵，大大增加了了整个反应系统的循环比，

21、改善了石膏的结晶，并具有高的过滤强度。12磷酸一铵生产技术（3）R-P 工艺采用无分室带中心搅拌器的单槽反应器， 磷矿的溶解和生成石膏 都是在均匀 SO3 浓度条件下完成 .采用料浆抛洒冷却技术，为增 加空气流与料浆的高效传热，安装了多台表面冷却器和硫酸加料 分布器。料浆过滤采用 UCEGO 转台过滤机。二水法工艺技术的比较（ 1）Prayon工艺和 Jacobs工艺均配有熟化槽， R-P 工艺也由单槽发 展为双槽，其设计对矿种变化具化较强的适用性，可根据矿种 变化，改变硫酸加料点，控制反应料浆的硫酸浓度梯度，优化 反应操作条件，以获得最高的 P2O5 回收率。（2）以上三种磷酸反应工艺技术在

22、世界上都有相当数量的建厂实例， 技术成熟可靠，在国内这三种技术都已引进。二水法工艺技术选择经比较看出，采用 R-P 双槽能耗低，流程简单，投资低，设备台 数少等优点，结合工程特点及业主要求， 本可研报告采用二水物工艺， 磷酸反应槽采用双槽单桨，搅拌器选用可调角度，变截面，节能型搅 拌器，盘式过滤机过滤。该流程在国内已有成功的实践经验，可节省 投资，灵活操作，设备全部国产化。1.6 磷酸生 产主要设备选择球磨机磨矿设备有多种，如较早出现的雷蒙磨，近年国内引进装置 中有过的棒磨机以及国内迄今在磷铵装置中使用最普遍的球磨 机。雷蒙磨能耗和噪声较大， 引进的棒磨机使用效果并不十分理 想，故本装置仍选用

23、球磨机 （湿磨 ），其操作稳定可靠，噪声小， 环境洁净。13磷酸一铵生产技术磨机规格为： 2700×6000萃取槽的选择1.6.2.1 国内推荐使用的萃取技术在我国前期建设的湿法磷酸生产线一般采用同心圆多桨单槽流 程，随着国外技术的不断引进及单套磷酸生产生产规模的扩大， 单槽 单桨及方格多槽在我国也不断得到采用。 但多格方槽在生产过程中所 需的回浆需要一台低扬程、 大流量的料浆泵提供， 而且物料在反应过 程中产生的热量需要特殊的料浆真空冷却装置移出， 一次投资相应较 大；单桨单槽流程采用没有分隔的单体萃取槽， 而且槽上只设置一只 搅拌桨，因此结构简单；同时单槽单桨装置由于槽内没有分隔

24、区，上 部具有较大的空间， 有利于料浆的传热过程， 因此在该槽中采用结构 简单的料浆表面冷却器即可达到移走萃取槽中多余反应热的目的。 单 槽单桨在满足磷酸生产主要目标方面具有以下独特优点： 可获取最大的磷得率 单槽单桨萃取流程除能满足磷石膏结晶长大所需的充分的时间 外，同时较大的回浆可消除萃取槽加料处的过饱和状况， 为磷石膏晶 体成长提供有利的条件， 同时均匀的、 具有一定强度的搅拌也使系统 中得到均一的 SO3-2 浓度，减少萃取过程造成的晶间损失，以获得较 高的磷得率。 最少的投资对于一定的料浆停留时间而言， 采用单槽单桨时的建设投资比采 用其它流程要少得多。 同时，采用单槽单桨可为结晶过

25、程提供良好的 条件，所需反应时间可以比相应的多槽系统短一些， 得到的磷石膏结 晶也相应的要好一些。 最小的维修工作量14磷酸一铵生产技术由于采用了单桨，又不需要料浆循环泵，不仅消耗动力省，而且 对设备的维修工作也要比一般流程少得多。 最大的磷酸纯度成品磷酸中游离硫酸含量比一般为低， 在 1.31.7%H2SO4 之间， 为此，磷酸的纯度显然比较高。 磷矿的反应完全 单槽系统中，磷矿的加入和成熟料浆的取出都在同一单槽中进 行，难免会有一小部分未分解的料浆走短路跑出来。但是，长期以来 的生产实践表明， 由于磷矿的反应速度非常快， 这类损失已经减少到 了不重要的程度。在国外，摩洛哥的最大单槽容积为

26、800m3，同时罗纳普朗克公司 已经能够提供容积为 2000m3的单槽。我国早在 19 世纪 90 年代初于 江西贵溪化肥厂成功地引进了法国罗纳 -普朗克公司的容积为 775m3 单槽单桨，其设计生产规模为 12万吨/年 100%P2O5。综上所述，单槽单桨湿法磷酸萃取流程在实际生产过程中具有较 大的优势，因此本流程拟采用该流程制取磷酸。1.6.2.2 萃取槽的比较在二水法湿法磷酸生产工艺中，具有代表性的萃取槽工艺技术 为：（ 1）同心圆多桨单槽流程 吉科布斯 -道尔（ Jacobs-Dorr）；（ 2）方格多槽（第四代） 普莱昂（ Prayon）；（ 3）单槽单桨罗纳-普朗克（ Rhone-

27、Poulenc）等流程。表 1-4（4）萃取槽的比较详见表 1-4 萃取槽技术比较15磷酸一铵生产技术序号比较内容多格方槽单桨单槽同心圆槽1磷酸能力275t/d P 2O5400 t/d P 2O5670 t/d P 2O52操作容积494m 3780m31563m 33搅拌桨功率 KW1852808634料浆冷却低位闪蒸冷却抛洒冷却低位闪蒸冷却5单位体积功率0.3745KW/m 30.36KW/m 30.5521KW/m36每天每吨 P2O5 需要1.801.952.33容积 m3/(d tP2O5)萃取槽的选择 萃取槽：磷铵主萃取槽槽体采用以花岗岩为骨料的 300#钢筋 混凝土结构，槽体内

28、壁衬丁基橡胶板、碳砖防腐层，底部设圆台防磨 层；槽体内部均布六块挡板，其主要目的是为了消除槽中心的 “圆柱 状回转区 ”，改变槽内料浆流态，使料浆的径向、周向和轴向流速重 新分布，由于轴向流速明显增大，使料浆形成强大的循环流，这股循 环流，既有很强的对流循环作用，又有很强的湍流扩散能力，因而能 获得均匀的 CaSO4·2H2O 结晶颗粒，同时搅拌功率较小。 萃取槽搅拌桨： 萃取槽搅拌桨采用螺旋变截面推进式搅拌桨， 该种搅拌桨轴向流速大， 体积循环倍率大， 自叶片轴向推出的料浆流 速较高， 并吸收周围低速浆流， 使得低速料浆和高速料浆合成全部循 环流量。槽内料浆的这种循环流动涉及到整个

29、搅拌槽， 起到体积循环16磷酸一铵生产技术作用，把桨叶排出料浆的能量传递到槽体各处， 同时将槽内各处流体 顺次循环到具有强烈搅拌作用的桨叶近旁，造成强烈的混合与扩散， 料浆表面液膜不断更换新， 确保萃取反应顺利进行。 该种搅拌桨可使 槽内料浆每 24 秒循环一次，循环量为 32.8m3/s，循环倍率（循环量 与排出量之比）约为 700；萃取槽的单位容积能耗为 0.36kwh/m3。由 于采用轴向推力桨叶料浆循环倍率大，使料浆中游离SO4-2 含量的浓度小于 1.5g/t，防止了因局部 SO4-2 过量造成磷矿包裹现象， 降低了为 分解磷矿 P2O5损失，也防止了因局部 SO4-2 过低而产生的

30、共晶 P2O5 损失。 萃取槽料浆表面冷却器：萃取槽槽顶装有 4 台料浆表面冷却 器，均为螺旋状。料浆表面冷却器螺旋直径为280mm，转速为1040r/min，螺旋插入料浆深度为 350mm。表面冷却器运转时，浸入 料浆的螺旋桨料浆抛洒成液滴状， 增大料浆液面与空气接触的比表面 积，强化冷却空气的冷却效果。该种料浆冷却方式结构简单，运行费 用低，冷却效果较好。过滤设备的选择UCEGO 转台过滤机介绍：UCEGO 转台过滤机是法国比奇内 -圣戈邦与比利时联合化学公 司联合开发的， 现国内已经有厂家进行生产。 该机主要部件有水平转 台、转台驱动装置、真空错气盘、周边胶带挡料装置、 卸料螺旋装置、

31、滤布冲洗装置、 料浆及洗涤水加料箱等。 转台式过滤机按过滤程序化 分为初滤区、过滤区、一洗区、二洗区、三洗区、滤饼卸料区、滤布17磷酸一铵生产技术冲洗区和滤布吸干区。 有效过滤面积分配为初滤区 5%、过滤区 18%、 一洗区 29.5%、二洗区 19.5%、三洗区 28%。该机的特点是结构紧凑， 磷石膏过滤、洗涤效果较好，磷损失、装置运行费用都相对较低。1.6.3.2 转台式过滤机对 5 万吨/年磷酸装置的规模，按过滤强度 4t/d m·2 计算，需要 的有效过滤面积为 41.7m2。国内已有成熟的中、小型转台式过滤机 的制造经验。因此，在考虑一定的富裕量后，拟选用 1 台总过滤面积

32、 55m2 的国产过滤机。其规格为：总过滤面积： 55m2有效过滤面积： 42 m2功率： 11kW1.6.3.3 过滤机的选择过滤机是磷酸与石膏分离的关键设备。 磷酸装置的过滤机常用的 有三种：盘式过滤机、带式过滤机、转台式 (UCEGO)过滤机。大型 UCEGO 过滤机国内已能制造，带式过滤机在国内磷酸工厂中虽已应 用，但大型的机器仍需依赖进口，一台 80m2 的带式过滤机价格高达 70 万美元，槽型橡胶带及滤布使用寿命短，国产化也有困难，均需 进口，使工厂的操作费用增加。倾覆盘式过滤机性能稳定、可靠，容易控制，使用寿命长，国内 已有多年制造和使用经验。总面积为 120m2 的过滤机已在运

33、行中。 而转台式过滤机运转平稳，占地面积省，维修工作量少，本可研选用18磷酸一铵生产技术转台过滤机。尾气洗涤设备的选择 国外目前使用最多的是喷淋错流填料床尾气洗涤系统， 其最大的 优点是气体呈水平运动，而液体呈垂直运动，液气比较高，填料可充 分冲洗；可采用逐段降低洗涤液浓度的方法将各洗涤段串联， 以达到 很高的洗涤效率。国内引进的磷酸装置中多采用这种洗涤器。国内自行设计的尾气洗涤器多采用文丘里洗涤器。 其特点是结构 简单，投资少，易操作。因此，尾气洗涤系统拟选用文丘里洗涤器， 同时为弥补单级吸收效率低的缺点， 拟在文丘里之后加一个旋风喷淋 洗涤塔或填料塔。2 磷酸生产工艺2.1 磷酸生 产工艺

34、流程磷酸生产工艺流程简介自矿浆岗位来的磷矿浆经计量后进入萃取槽； 硫酸自硫酸计量槽 硫酸泵来，经计量后进入萃取槽； 淡磷酸由过滤岗位的滤液、 一洗液、 二洗液混配后组成， 经过滤泵岗位计量后进入萃取槽。 在萃取槽中磷 矿浆和硫酸反应生成磷酸和二水硫酸钙结晶， 同时逸出含氟废气。 成 熟料浆经料浆泵送去过滤岗位进行过滤。萃取反应过程产生的含氟废气、 水蒸气由尾气风机抽出， 经洗涤 后排放。为保证萃取槽反应温度的稳定， 利用料浆抛撒冷却器将料浆 在萃取槽上部空间形成液滴状， 以增大液体与空气接触的表面积， 起19磷酸一铵生产技术到降低料浆温度的作用， 同时采取调节风机风量的措施来达到维持料 浆温度

35、的目的。由过滤岗位大气冷凝器来的冷凝液进入除沫塔， 经洗涤循环泵打 入文氏管洗涤器对由萃取槽逸出的含氟废气进行洗涤， 废气经洗涤降 温后，由除沫器除去气体中夹带的雾沫， 经排风机抽送至尾气烟囱放 空。含有氟硅酸的洗涤液经洗水泵打至过滤岗位冲洗滤布。由萃取岗位送来的磷酸料浆经料浆布料器布料后进入翻盘式过 滤机，完成初滤、过滤、一洗、二洗、反吹、排渣、冲洗、吸干等程 序，获得的初滤液、滤液、一洗液和二洗液通过过滤机下错气盘各区 及连接管道至各自的三通管式气液分离管， 三通分离器上部与环形真 空气室连接， 在真空抽吸的作用下气体进入环形气室， 经除沫器除去 雾沫后， 进入大气冷凝器与来自冷却水槽的水

36、接触， 使气体中的水蒸 气、酸性气体等经冷凝除去，进入真空泵进口，并经出口管道排空。 过滤、洗涤由一台真空泵完成； 滤布吸干及反吹由另一台真空泵完成， 该泵利用负压抽吸冲洗后的滤布中所含的水分， 抽出的气体则作为滤 饼反吹用。液相靠自身重力经各自的大气腿连接至滤液、一洗和二洗液泵， 按萃取岗位对淡磷酸浓度的要求配酸后送至萃取槽， 多余的滤液作为 成品酸送入成品酸储槽。经充分洗涤的磷石膏经反吹排渣后进入干渣斗， 并经皮带输送机20磷酸一铵生产技术输送至石膏堆场。冲洗滤布水进入石膏浆槽， 经石膏浆泵加压后送至过滤岗位一洗 水分布器作为磷石膏一洗水用。二洗水由磷铵工段送来， 经加热调整温度后进入过滤

37、岗位二洗水 分布器对磷石膏进行第二次洗涤。成品磷酸根据硫基复合肥及磷铵生产需要分别送至两工序。磷酸生产工艺流程图磷酸生产工艺流程详见图 2-1 磷酸生产工艺方框流程图50mm<<50mm磷矿石粗碎筛分细碎球磨真空过滤 真空中和 萃 取 混 和 硫酸来自硫酸装置氟气去氟吸收系统磷酸一铵生产技术磷酸储槽放空 尾气洗涤图 2-1 磷酸生产方框工艺流程图2.2 生产 物料平衡2.2.1 年产 20 万吨磷酸一铵装置物料平衡见图 1-298% 硫酸 14.06磷矿浆 2.56水 30.67 空气 3.91磷石膏 42.33 磷 酸 尾气 4.520% P2O5 27.7822磷酸一铵生产技术

38、20% P2O5 20.252炉气 109.2氨 2.7粉状磷酸一铵 尾气 139.9成品 20图 2-2年产 20 万吨磷酸一铵装置物料平衡图 单位：万吨 / 年23磷酸一铵生产技术生产装置的磷平衡生产装置的磷平衡详见图 1-3 装置磷平衡图粉尘排放损失 2.91 损耗 254.21损耗 873.23原料矿石 24513.77 破 碎 24510.86 磷酸装置41915.49磷酸一铵装置P：15982.96磷酸一铵产品 36938.03图 2-3 装置磷平衡图单位：吨 / 年24磷酸一铵生产技术2.3 磷酸生产主要设备一览表 磷酸生产主要设备详见表 2-1表 2-1磷酸生产主要设备一览表序

39、号设备名称规格数量备注1硫酸计量槽6000 ×600012硫酸泵Q=15m3/h ，H=20m33反应槽7000 ×650024料浆泵Q=80m3/h ，H=25m25洗涤塔循环泵Q=25m3/h ，H=32m26文丘里吸收塔喉径50017尾气排风机Q=50000 m3/h18转台过滤机F 总 =55m2 ，F 有效 =42m219滤洗液中间槽7200 ×3000×2400110消化槽5000 ×4500111滤液泵Q=50m3/h ，H=25m225磷酸一铵生产技术3 磷酸一铵生产技术3.1 磷酸一 铵工艺技术的选择 和比较磷酸浓度的确定磷铵

40、生产常用气氨与磷酸中和， 因磷酸浓度的不同， 粉状磷铵的 生产方法又分为两大类， 一类是将萃取磷酸浓缩到 48%左右，与气氨 加压中和， 利用氨与磷酸的反应热在喷粉塔内自热干燥， 这类方法称 为“浓酸法 ”；另一类是将萃取磷酸直接与气氨中和，通过料浆浓缩蒸 发部分水分后，再进入喷雾塔与热空气进行脱水干燥， 得到粉状磷铵， 此类方法称为 “稀酸法 “。与“浓酸法”相比， “稀酸法 ”对磷矿要求较低，生产过程对设备的 耐腐蚀要求也较低，且操作更为方便，由于采用热空气干燥，所得到 的粉状磷铵中含水量一般控制在 2.5%以下，有效地防止了粉状磷铵 因堆放而导致的结块。从工程投资上分析， 磷酸浓缩装置的

41、投资比料浆浓缩较高， 虽然 采用“稀酸法 ”在喷雾干燥装置上的投资比 “浓酸法 ”高，但从整个工程 上进行投资比较，采用 “稀酸法”的投资仍比 “浓酸法”略低。从能耗上进行比较， “浓酸法”热利用率比 “稀酸法”高，但磷铵生 产中原材料消耗占生产成本 70%以上，能耗所占的生产成本很低， 所 以能耗的多少不是决定工艺方案选择的主要因素。综合上述两种方法的优缺点，本项目可研报告选择“稀酸法 ”工艺。中和方法的确定磷酸与氨中和方式有好几种，一般有槽式中和、管式中和、加压 中和及快速氨化中和。对料浆浓缩装置而言， 国内大多采用槽式中和方式。 而快速氨化26磷酸一铵生产技术蒸发器是前苏联开发的一种新型

42、高效氨化反应器， 它借助气氨高速喷 射进入溶液所产生的动力和巨大的中和热使溶液产生温差， 而使液体 在循环管中高速循环流动， 并使气液强烈湍动混合， 由于气氨进入磷 酸的传质过程得到强化， 从而大大加快了反应速度， 缩短了停留时间。 由于循环管径只有 400mm 左右，因而可充分利用中和热蒸发水分， 与槽式流程相比，可降低能耗，但该技术操作要求较高。本项目可研 报告选择快速氨化蒸发器中和方式。磷铵料浆雾化方式的选择3.1.3.1 雾化方式的介绍磷铵料浆的雾化一般有三种方式：即离心式、气流式和压力式。 离心式对料浆的水分波动适应性较强，产量可以在较大范围内调节， 但喷雾塔径较大，对喷盘的加工、安

43、装要求较高。气流式操作方便， 通过调节雾化介质（压缩空气）的流量及压力可以调节产品的粒度， 喷头磨损小，维修更换少， 但动力消耗大，一般用在中小型喷雾装置 上。压力式操作稳定，产生粒子均匀，动力消耗少，但磨损大，喷头 更换频繁。 目前国内同类装置上大多采用压力雾化方式， 所以本项目 可研报告采用压力雾化工艺。3.1.3.2 雾化方式的选择减少在喷雾塔上结疤的机率， 关键在于喷出的磷铵湿料在未碰到 塔壁前其粒子表面就已干燥， 与逆流方式相比， 顺流方式更能使喷出 的磷铵料浆在短时间内脱去大部分水分， 减少磷铵料浆在喷雾塔上结 疤的机率， 而采用逆流方式喷雾塔内结疤现象也不严重， 而且因为料 在塔

44、内停留时间长，尾气出塔温度只有 60，不易产生粉状磷铵过 热现象。本方案选择逆流方式，有关测定表明，逆流方式的喷雾干燥 塔的容积传热系数比顺流方式高。 干燥介质可以选择热炉气。 热炉气 的气温高，相应设备生产强度大，投资省。本项目可研报告选择逆流 方式的喷雾干燥塔27磷酸一铵生产技术3.2 磷铵生产工 艺的介绍磷铵生产流程以湿法磷酸中二水物法生产所得的稀磷酸生产磷 酸铵时，以 “中和”与“浓缩”的先后次序可以分为 “传统法”和”料浆法 ” 两类生产工艺。传统法生产磷酸铵的工艺传统法生产磷铵是将萃取的含 P2O528%磷酸进行浓缩到 40 50%左右 P2O5的浓磷酸 ,然后通过磷酸预中和、转鼓

45、氨化造粒等工序 生产磷酸铵类肥料，该种肥料含氮量可达到 18%，含磷最高为 48% 左右；该种流程的典型代表为美国 TVA 预中和 -氨化造粒流程，该流 程既可生产磷酸二铵， 也可用于生产磷酸一铵。 其原则流程为在预中 和器中用氨中和 40% P2O5 的磷酸，控制 NH3：H3PO4 摩尔比 1.35 1.40，此时中和反应热使料浆温度升到沸点（约 115），并气化一部 分水后，料浆含水 16-20%，再用泵送到氨化造粒机。料浆喷洒在返 料细颗粒上进行滚动造粒， 同时与伸入料层的氨分布管放出的气氨进 行中和反应，将中和度提高到 1.8 2.0，这时反应热将使料浆水分进 一步蒸发。 从氨化造粒

46、机出来的湿颗粒进入转鼓干燥机。 干燥机进口 热风温度 200左右，出口 8590，干燥后物料温度 80。经提 升、筛分后大于 6筛目（ 3.327mm）的粗颗粒经破碎后于小于 12 筛 目（1.397mm）的细颗粒作为返料回到造粒机，合格颗粒经冷却后部 分作产品，部分回造粒机调节返料倍数。返料比为2.54 倍。干燥机和冷却机出口气体中的粉尘先经旋风除尘后， 再用稀磷酸洗涤。 由 于氨化造粒机出口气体温度较低，湿度大，不能用旋风除尘器除尘， 故与预中和排出的气体一起用稀磷酸洗涤除尘， 由于氨化造粒机的氨 逸出率较大，严重时可达 2025%，必须采取有效的回收措施。这一流程也用于生产磷酸一铵，这是

47、预中和器控制 NH3：H3PO428磷酸一铵生产技术摩尔比 0.6，相应的磷酸铵溶解度较高，有利于料浆泵输送，然后在 造粒机中通氨至摩尔比 1.0 左右，也可以在预中和器中控制 NH3： H3PO4摩尔比 1.4，而在造粒机中加入磷酸， 使 NH3：H3PO4摩尔比降 至 1.0。由于磷酸一铵的氨化反应热较少，蒸发的水量也减少，因此 要求所用的磷酸浓度不能低于 48%。TVA 流程的一项改进是用一个管式反应器来取代预中和槽。 这种 流程更为简单，且所需费用比槽式中和器少。上述预中和-氨化造粒的方法，在国内已达成熟阶段。但该种工艺所要求的磷矿质量较高， 我国大部分磷矿的质量达不到采用该工艺的要求

48、。3.2.2 料浆法生产磷酸铵类肥料的工艺 料浆浓缩法生产磷酸类肥料的工艺是成都科技大学与四川银山磷肥厂于 1984 年联合研制开发成功的，现国内绝大多数磷铵厂都采 用这种工艺。该种工艺的特点是避免了含杂质较高的湿法磷酸在浓缩 过程造成设备、管道堵塞的状况，减少了磷的损失，该种流程特别适 用于利用我国中低品位磷矿生产磷铵。料浆浓缩法生产磷酸铵类肥料的流程由磷酸中和、磷铵料浆浓 缩、干燥三部分组成。磷酸中和有槽式中和、 管式中和以及快速氨化三种具有代表性的 流程，现普遍采用管式中和和快速氨化两种流程； 快速氨化流程又分 自然循环和强制循环两种， 该两各种方法都可以利用中和产生的反应 热移走一部分

49、料浆中的水分， 同时所产生的二次蒸汽又可以用作效 加热浓缩的热源，减少一次蒸汽的使用量。磷铵料浆浓缩部分现普遍采用双效浓缩工艺， 但采用强制循环快 速氨化装置后， 为使二次蒸汽得到充分利用， 适当加大效加热器的 加热面积是十分有利的，故采用两效三体浓缩流程。干燥部分有喷浆造粒和喷雾干燥两种流程， 喷浆造粒流程由喷浆29磷酸一铵生产技术造粒干燥机、冷却、筛分、破碎以及流体输送、固体物料输送以及热 风炉、空气鼓风机、 尾气除尘洗涤系统等设备构成， 该流程投资费用、 运行费用都较高， 而且生产的颗粒状产品的适用面较窄， 因此除生产 磷酸二铵使用外， 现在建设的磷酸一铵生产线很少采用； 目前生产磷 酸

50、一铵普遍采用喷雾干燥工艺， 该工艺由高压柱塞泵、 喷雾干燥塔以 及空气加热器、空气鼓风机、除尘装置组成，该流程结构简练，建设 费用、运行费用都相对较低。本磷酸一铵生产流程考虑到产品的使用对象， 拟采用强制循环快 速氨化 -两效三体料浆浓缩 -高塔喷雾干燥为基本流程。磷酸一铵工艺生产流程磷酸一铵工艺生产流程详见图 3-1 粉状磷酸一铵方框工艺流程图30磷酸一铵生产技术图 3-1 粉状磷酸一铵方框工艺流程图312012.02.12磷酸一铵生产技术4 磷铵生产 工艺介绍4.1 生产工序中和工序由氨站来的液氨进入液氨蒸发器，在此用蒸汽加热蒸发成气 氨，经气氨缓冲罐进入快速氨化反应器。 来自磷酸装置的稀

51、磷酸进入 装置内的磷酸中间槽，用磷酸泵送入快速氨化反应器内与氨进行中 和。为控制快速氨化反应器内的料浆中和度， 磷酸与气氨必须进行流 量比例调节后同时加入快速氨化反应器。磷酸和氨在快速氨化反应器内生成磷铵料浆，溢流入蒸发给料 槽，再用加料泵送入效蒸发系统的闪蒸室内， 随同循环料浆在系统 内藉料浆循环泵进入效加热器作强制循环蒸发。 经初步浓缩的料浆 用过料泵送入效蒸发系统， 再次浓缩至规定浓度， 然后溢流至料浆 收集槽。浓缩工序磷铵料浆进入效闪蒸室， 被效料浆循环泵抽送至效料浆加 热器，在加热器中，料浆走管内，效闪蒸室来的二次蒸汽在管外作 为加热热源， 磷铵料浆被加热后进入闪蒸室进行闪蒸蒸发。

52、效闪蒸 室为负压状况， 故其沸点温度较低， 料浆在此情况下除去部分水分后 重新沿闪蒸室下降管回到循环泵， 重复加热、闪蒸过程，在此过程中， 随着水分的蒸发，磷铵料浆得到浓缩。浓缩到一定含水的磷铵料浆自效循环泵出口与效循环泵进 口的连接管道， 利用两泵进出口的压力差进入效循环系统， 经效 循环泵压送至效加热器， 在加热器中以低压蒸汽为加热热源， 其循32磷酸一铵生产技术环过程与效相同，但不同的时期闪蒸过程是在微正压情况下进行 的，闪蒸出的高于 100的二次蒸汽经管道送至效加热器作为加热 热源，这样能源能够得到充分利用。 随着水分蒸发磷铵料浆得到进一 步浓缩，当达到要求含水后，通过管道送至干燥岗位

53、。效料浆加热器所用的蒸汽由蒸汽总管来的低压蒸汽提供， 效 闪蒸室排出的二次蒸汽于中和闪蒸室排出的二次蒸汽混合后， 作为 效料浆加热器的加热热源。 效闪蒸室闪蒸出的水蒸气进入大气冷凝 器，被循环水冷却冷凝后， 由于气体体积的缩小，使效闪蒸室获得 足够的真空度。干燥来自磷铵浓缩装置浓缩后的磷铵料浆由料浆泵从料浆收集槽送 至料浆高位槽， 再由料浆高位槽流至过滤器过滤后， 用高压泵打至喷 雾干燥塔顶部的喷嘴，出喷嘴中和液呈雾状，由塔顶往下运行。来自 热风炉的热风进入喷雾干燥塔塔底沸腾床层， 与料雾逆流干燥， 使雾 化的料浆迅速蒸发、 干燥。塔底得到的粉状磷铵流入螺旋输送机进入 胶带输送机送到成品包装车间。 蒸发出的水分进入气相， 随出塔尾气 从塔顶进入净化系统，经除尘后排空。干燥尾气先进入降尘室，由降 尘室收集下来的粉尘流入返料胶带输送机， 一并送至成品皮带。 出除 尘器的尾气经过喷射洗涤塔进一步除尘、 洗涤后放空。 洗涤塔内的循 环吸收液达到一定浓度后送入中和料浆蒸发给料槽回收利用。磷酸一铵成品由胶带输送机送至两成品贮斗， 成品贮斗各接一台 自动定量包装机进行自动称量包装， 经缝包机缝包后由输送机送工包 装系统，人工在托板上推码，并由叉式装载机在成品库中堆垛。破损 包袋经人工称量后，由手提式缝包机缝包后去贮存。33磷酸一铵生产技术4.2 余热利用中和生成的磷铵料浆在失压闪蒸过程中