大学毕业答辩

1、昆明理工大学昆明理工大学 毕业设计毕业设计10万万t/a P2O5二水法湿法磷二水法湿法磷酸生产及其含氟尾气吸收系统酸生产及其含氟尾气吸收系统的工艺设计的工艺设计学生：张胜学生：张胜班级：再生班级：再生2010级级学号：学号：201010703110指导教师：董占能指导教师：董占能设计背景及意义设计背景及意义背景：磷酸是各种工业级和食品级磷酸盐的背景：磷酸是各种工业级和食品级磷酸盐的基础原料，是国民经济重要的物资之一。目基础原料，是国民经济重要的物资之一。目前我国磷化工产业存在着生产规模小、产品前我国磷化工产业存在着生产规模小、产品品种少、工厂分散布局不合理、工艺水平低品种少、工厂分散布局不合

2、理、工艺水平低等问题，必须加强应用研究、提高技术水平，等问题，必须加强应用研究、提高技术水平，向大型化、自动化方向发展。向大型化、自动化方向发展。意义：本设计项目的建设可以充分利用现有意义：本设计项目的建设可以充分利用现有富余资源，增大公司生产规模，增加公司的富余资源，增大公司生产规模，增加公司的工业产值。工业产值。设计的结构和主要内容设计的结构和主要内容.工艺部分工艺部分1.工艺技术方案的比较及其选择工艺技术方案的比较及其选择2.工艺流程简述工艺流程简述3.物料及热量衡算物料及热量衡算4.设备计算及选择设备计算及选择.非工艺部分非工艺部分工艺技术方案的比较及其选择工艺技术方案的比较及其选择半

3、水法工艺半水-二水法工艺二水法工艺湿法磷酸生产工艺三种工艺的优缺点比较三种工艺的优缺点比较工艺名称工艺名称优点优点缺点缺点二水法工艺二水法工艺技术成熟，操作稳定、灵技术成熟，操作稳定、灵活，对磷矿适应性强，单活，对磷矿适应性强，单系列规模大，作业率高。系列规模大，作业率高。产品酸浓度低，需进行浓产品酸浓度低，需进行浓缩，酸中含杂质较多。缩，酸中含杂质较多。半水法工艺半水法工艺工艺流程短，投资低，产工艺流程短，投资低，产品酸中杂质少。品酸中杂质少。回收率低，作业率低，反回收率低，作业率低，反应温度高。应温度高。半水半水-二水法工艺二水法工艺节能，回收率高，产品酸节能，回收率高，产品酸中杂质少，石

4、膏质量好，中杂质少，石膏质量好，总能耗低。总能耗低。生产难控制，作业率低，生产难控制，作业率低，反应温度高，对杂质敏感，反应温度高，对杂质敏感，流程长。流程长。其他工艺的比较及其选择其他工艺的比较及其选择磨矿：干法磨矿和湿法磨矿。磨矿：干法磨矿和湿法磨矿。反应料浆的冷却方法：鼓风冷却和真空反应料浆的冷却方法：鼓风冷却和真空冷却。冷却。消泡方法：化学方法（消泡剂）和机械消泡方法：化学方法（消泡剂）和机械方法（消泡搅拌器）。方法（消泡搅拌器）。磷石膏输送：干法（车、皮带输送）和磷石膏输送：干法（车、皮带输送）和湿法（管道输送）。湿法（管道输送）。工艺流程简述（反应工段）工艺流程简述（反应工段）工艺

5、流程简述（过滤工段）工艺流程简述（过滤工段）工艺流程简述（尾气洗涤工段）工艺流程简述（尾气洗涤工段）物料及热量衡算物料及热量衡算物料衡算：物料衡算： 已知成品磷酸量已知成品磷酸量10万吨（万吨（P2O5）/年，按一年工作年，按一年工作300天计天计算，折成小时计：算，折成小时计： 磷矿消耗量为（干基量）：磷矿消耗量为（干基量）：49.29t/h 消耗硫酸量为（以消耗硫酸量为（以100% H2SO4 计）：计）：36.47t/h 反应中排出含氟气量反应中排出含氟气量: SiF4: 0.33t/h HF: 0.03t/h热量衡算：热量衡算： 反应热：反应热：208528.85kJ 稀释热：稀释热：

6、612.86kJ/kg（100% H2SO4 ） 冷却系统移走热量：冷却系统移走热量：376191.52kJ/t（矿）（矿） 反应槽尾气带走热量：反应槽尾气带走热量：39844.24 kJ/t（矿）（矿）物料平衡表物料平衡表输入输入输出输出项目项目流量，流量，Kg/t矿矿项目项目流量，流量，Kg/t矿矿磷矿浆磷矿浆1666.67成品酸成品酸1016.78滤布洗涤水滤布洗涤水26.26尾气带出水尾气带出水15.02硫酸硫酸760.52尾气带出尾气带出CO2、SiF4及及HF 50.76真空蒸发带出水真空蒸发带出水162.40洗水洗水914.65石膏浆石膏浆2123.14合计合计3368.10合计

7、合计3368.10反应和过滤部分物料平衡图反应和过滤部分物料平衡图反应槽反应槽第一次过滤第一次过滤第二次过滤（一洗）第二次过滤（一洗）第三次过滤（二洗）第三次过滤（二洗）第四次过滤（三洗）第四次过滤（三洗）磷石膏磷石膏磷矿浆磷矿浆82.15（含水（含水40%）尾气尾气总量总量 3.24其中：水其中：水0.74、CO2 2.14、SiF40.33、HF0.03硫酸硫酸37.49（98%）回磷酸回磷酸104.8325.45%滤布带入水滤布带入水1.29并入回磷酸并入回磷酸19.53（28%）真空冷却，二次蒸汽真空冷却，二次蒸汽8.00反应料浆反应料浆213.22（含固（含固33%）成品磷酸成品磷酸

8、50.12（28%）滤饼总量滤饼总量140.72固相固相70.36液相液相70.36滤饼总量滤饼总量119.26固相固相70.36液相液相48.90滤液滤液63.82（7.38%）45.08滤液滤液54.51滤饼总量滤饼总量109.94固相固相70.36液相液相39.58总量总量100.52固相固相70.36液相液相30.16单位：单位：kg图图1-2二水物磷酸反应和过滤部分物料平衡图（生产规模二水物磷酸反应和过滤部分物料平衡图（生产规模333.33t/d，以每小时为基准），以每小时为基准）硫酸反应部分热量平衡表硫酸反应部分热量平衡表输入输入输出输出项目名称项目名称热量，热量，kJ项目名称项目

9、名称热量，热量，kJ磷矿带入磷矿带入33833.40反应槽料浆带出反应槽料浆带出594857.09硫酸带入硫酸带入27682.93水分蒸发带出水分蒸发带出376191.52回磷酸带入回磷酸带入249284.37冷却空气带出冷却空气带出38144.75反应热反应热+稀释热稀释热665299.54CO2、SiF4及及HF 带出带出1699.49搅拌产生热搅拌产生热62081.56热损失热损失27288.95合计合计1038181.80合计合计1038181.80设备计算及选择设备计算及选择反应槽：方形结构，由反应槽：方形结构，由四个格室组成，格室之四个格室组成，格室之间的隔墙开有工艺介质间的隔墙开

10、有工艺介质流通的门式开口流通的门式开口 ，每个，每个格室内均带有专用的搅格室内均带有专用的搅拌桨，经计算，每个格拌桨，经计算，每个格室的有效尺寸为室的有效尺寸为4.164.165.66m。圆整结果为圆整结果为4.24.25.7m消化槽消化槽: 是紧接反应槽是紧接反应槽下游的反应容器，其作下游的反应容器，其作用是使反应槽中磷矿浆用是使反应槽中磷矿浆和硫酸反应得到的磷酸和硫酸反应得到的磷酸和石膏组成的料浆得以和石膏组成的料浆得以进一步熟化，使反应进进一步熟化，使反应进一步完成，让结晶得以一步完成，让结晶得以长大，达到好的过滤条长大，达到好的过滤条件和减少结垢趋势，消件和减少结垢趋势，消化槽为圆柱形

11、结构，有化槽为圆柱形结构，有效尺寸为效尺寸为5.505.10m，槽内装有搅拌桨。槽内装有搅拌桨。过滤机过滤机 本设计过滤系统选用转台式过滤机，此本设计过滤系统选用转台式过滤机，此类型过滤机目前在我国湿法磷酸装置中较多类型过滤机目前在我国湿法磷酸装置中较多采用，它具有占地面积小，安装高度低，节采用，它具有占地面积小，安装高度低，节省过滤机厂房土建费用的优点，同时克服了省过滤机厂房土建费用的优点，同时克服了翻盘式过滤机反吹酸的缺点。转盘和卸料螺翻盘式过滤机反吹酸的缺点。转盘和卸料螺旋均为变频调速，变速范围增加，生产强度旋均为变频调速，变速范围增加，生产强度高，真空泄露量小，能耗低。低速驱使，传高，

12、真空泄露量小，能耗低。低速驱使，传动及受磨损部件少。用过滤强度为动及受磨损部件少。用过滤强度为5t/d，并考虑并考虑1.25的设计富裕系数，经计算本设计的设计富裕系数，经计算本设计所需过滤有效面积为所需过滤有效面积为83.34，所以选用，所以选用100过滤面积的转台式过滤机一台。过滤面积的转台式过滤机一台。.非工艺部分非工艺部分1.原料、辅助材料的供应原料、辅助材料的供应2.建厂条件和厂址方案建厂条件和厂址方案3.公用工程条件公用工程条件4.节能节能5.环境保护和资源化利用环境保护和资源化利用6.劳动保护与安全卫生劳动保护与安全卫生7.工厂组织和劳动定员工厂组织和劳动定员8.技术经济技术经济原

13、料、辅助材料的供应原料、辅助材料的供应硫酸：本项目投产后硫酸：本项目投产后100%硫酸消耗量为硫酸消耗量为36.74t/h，结合公司现状，充分利用公司现有硫酸装置产能，结合公司现状，充分利用公司现有硫酸装置产能，硫酸用量缺口不是太大，可以考虑外购部分硫酸硫酸用量缺口不是太大，可以考虑外购部分硫酸填补缺口。填补缺口。磷矿：云南省范围内可直接用于湿法加工的中高品磷矿：云南省范围内可直接用于湿法加工的中高品味磷矿数量约为味磷矿数量约为3.5亿吨，经过擦洗脱泥或浮选净亿吨，经过擦洗脱泥或浮选净化处理后，可供湿法加工利用的中低品味磷矿可化处理后，可供湿法加工利用的中低品味磷矿可开采约开采约10亿吨。因此

14、磷矿供应比较方便，节省运亿吨。因此磷矿供应比较方便，节省运输费用。输费用。 水：本项目中的水循环系统将工业废水和生活区污水：本项目中的水循环系统将工业废水和生活区污水集中，并重新投入到生产中使用，实现水资源水集中，并重新投入到生产中使用，实现水资源的综合利用，达到零排放。且厂区附近水源丰富，的综合利用，达到零排放。且厂区附近水源丰富，供水没有问题。供水没有问题。建厂条件和厂址方案建厂条件和厂址方案建厂条件：本项目拟建于昆明远郊，海拔高度建厂条件：本项目拟建于昆明远郊，海拔高度19181965米，场地内主要分布土层为洪积、米，场地内主要分布土层为洪积、坡积及残积之粘土、粉质粘土，下部基岩为砂、坡

15、积及残积之粘土、粉质粘土，下部基岩为砂、页岩互层。地耐力为页岩互层。地耐力为100300kPa。区域地表水。区域地表水系属金沙江水系螳螂川流域。气象条件良好。系属金沙江水系螳螂川流域。气象条件良好。厂址社会经济条件：厂址是昆明远郊的工业区，驻厂址社会经济条件：厂址是昆明远郊的工业区，驻有中央、省、市区等大、中型工业企事业单位有中央、省、市区等大、中型工业企事业单位60多家。主要有云南省工人疗养院、云南省交通厅多家。主要有云南省工人疗养院、云南省交通厅疗养院、威亚克旅游度假区、白鱼口旅游度假区、疗养院、威亚克旅游度假区、白鱼口旅游度假区、昆明市耐火材料厂、云南水泥厂等。昆明市耐火材料厂、云南水泥

16、厂等。外部交通运输状况：主要铁路有成昆、贵昆、昆河、外部交通运输状况：主要铁路有成昆、贵昆、昆河、南昆和内昆线，公路可与昆明、安宁、海口、玉南昆和内昆线，公路可与昆明、安宁、海口、玉溪等主干公路相接。溪等主干公路相接。公用工程条件公用工程条件总图运输总图运输:防火间距控制、工厂运输设计、工程道路设计、工厂防火间距控制、工厂运输设计、工程道路设计、工厂绿化设计。绿化设计。给排水：生产用水、生活用水、排水给排水：生产用水、生活用水、排水供电：厂址所在地区为昆明市工业区，有着丰富的电力资源。供电：厂址所在地区为昆明市工业区，有着丰富的电力资源。目前该地区有两座大型变电站，电力供应及电力网遍布该地目前

17、该地区有两座大型变电站，电力供应及电力网遍布该地区内各单位。区内各单位。供热：由硫酸中低温位热回收系统进行供热供热：由硫酸中低温位热回收系统进行供热 。贮运设施及机械化运输：矿浆贮存使用矿浆槽，输送通过离心贮运设施及机械化运输：矿浆贮存使用矿浆槽，输送通过离心泵经管道送至反应槽。硫酸通过管道自压进入装置。生产产泵经管道送至反应槽。硫酸通过管道自压进入装置。生产产生的稀酸通过离心泵经管道送至稀酸陈化及澄清槽。过滤石生的稀酸通过离心泵经管道送至稀酸陈化及澄清槽。过滤石膏经回水冲渣后进入排渣槽，经管道送至石膏渣场。膏经回水冲渣后进入排渣槽，经管道送至石膏渣场。 维修：设置维修班，配备必要的机、电、仪

18、修理工。维修：设置维修班，配备必要的机、电、仪修理工。中央化验室：设置分析人员和取样人员。中央化验室：设置分析人员和取样人员。土建：地基与基础、建筑设计、结构设计。土建：地基与基础、建筑设计、结构设计。节能节能工艺节能：工艺上采用提高萃取槽反应工艺节能：工艺上采用提高萃取槽反应温度的方法，减少尾气量。这样既减温度的方法，减少尾气量。这样既减少了萃取系统移走反应热所消耗的能少了萃取系统移走反应热所消耗的能量，又降低了尾气风机的容量，达到量，又降低了尾气风机的容量，达到节能减排的目的。节能减排的目的。节水：设置水循环系统，水资源多级利节水：设置水循环系统，水资源多级利用。用。节电：正确选用电动机，

19、使之高效运行节电：正确选用电动机，使之高效运行并加强管理。并加强管理。 环境保护及资源化利用环境保护及资源化利用废气：废气： SiF4、HF ：主要由反应部分和过：主要由反应部分和过滤部分产生，经氟吸收系统收集滤部分产生，经氟吸收系统收集洗涤，达标排放。可通过真空冷洗涤，达标排放。可通过真空冷却转化成稀氟硅酸溶液，生产氟却转化成稀氟硅酸溶液，生产氟硅酸盐产品。硅酸盐产品。废水：废水： 最严重的水质污染问题起因于磷酸生最严重的水质污染问题起因于磷酸生产中产生的氟化物和酸性废物。原料磷矿产中产生的氟化物和酸性废物。原料磷矿含有含有34%的氟化物，在用硫酸处理磷矿的氟化物，在用硫酸处理磷矿时，这些氟

20、几乎全部都从磷矿中释放出来时，这些氟几乎全部都从磷矿中释放出来并转化成某种其它形式。氟化物经酸分解并转化成某种其它形式。氟化物经酸分解以后的分配情况是：大约以后的分配情况是：大约2030%留在成留在成品磷酸中，品磷酸中，2040%在生成的二水硫酸钙在生成的二水硫酸钙中，中，3060%在石膏池水中。池水中氟化在石膏池水中。池水中氟化物的来源是石膏输送用水、来自氟洗涤器物的来源是石膏输送用水、来自氟洗涤器的液体和地板的洗水。目前所用的唯一满的液体和地板的洗水。目前所用的唯一满意的处理方法是两段加石灰和沉降。意的处理方法是两段加石灰和沉降。废渣：废渣： 在制磷酸过程中主要所得废渣为磷石膏，对在制磷酸

21、过程中主要所得废渣为磷石膏，对于废渣的处理主要是对废渣进行综合利用。例如：于废渣的处理主要是对废渣进行综合利用。例如：以磷石膏为原料，生产硫酸联产水泥，制水泥工以磷石膏为原料，生产硫酸联产水泥，制水泥工艺流程如下：艺流程如下： 磷石膏，焦炭及其他辅助材料分别贮存并预磷石膏，焦炭及其他辅助材料分别贮存并预先均化，用烘干机进行原料干燥与脱水。焦炭及先均化，用烘干机进行原料干燥与脱水。焦炭及其他辅助原料按要求分别粉磨，由微机控制磷石其他辅助原料按要求分别粉磨，由微机控制磷石膏按一定比例配合混合，混合后的生料在均化库膏按一定比例配合混合，混合后的生料在均化库内进行机械倒库和空气净化，合格的生料入窑煅内进行机械倒库和空气净化，合格的生料入窑煅烧；窑气进入制酸系统，水泥熟料与混合材料由烧；窑气进入制酸系统，水泥熟料与混合材料由微机控制按一定比例配合，经粉磨制成合格的水微机控制按一定比例配合，经粉磨制成合格的水泥。泥。劳动保护与安全卫生劳动保护与安全卫生生产过程中的有害物质：磷酸、含氟气生产过程中的有害物质：磷酸、含氟气体、氟硅酸。体、氟硅酸。职业安全卫生的防护措施：防火与防暴、职业安全卫生的防护措施：防火与防暴、防毒、防噪、个人防火及医治、安全防毒、防噪、个人防火及医治、安全卫生设施、消防设施。卫生设施、消防设施