年产25万吨湿法磷酸毕业设计毕业论文

贵州理工学院本科毕业设计（论文）设计（论文）题目：年产 25 万吨湿法磷酸毕业设计学 院： 化学工程学院专 业： 化学工程与工艺（煤化工与磷化工方向）班 级：学 号：学生姓名：指导教师：2017 年 6 月 10 日贵州理工学院本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 本科毕业设计（论文）第 1 页目 录摘 要 .1Abstract .2一 总论 .31.1 湿法磷酸的发展 .31.2 设计对象 .31.2.1 规格 .31.2.2 产品品种 .31.3 产品的说明 .31.3.1 磷酸的物化性质 .31.4 原料、燃料的来源和规格 .31.4.1 磷矿 .41.4.2 磷矿的品位及规格 .41.4.3 硫酸及其理化性质 .51.5 磷酸在国民经济中的地位和用途 .51.6 建厂位置选择 .61.7 全厂生产路线的选择论证 .61.7.1 原料工序 .61.7.2 磷酸生产方法 .61.7.3 能量及资源综合利用 .71.8 年工作日和工作制度 .7二、工艺计算部分 .82.1 物料恒算 .82.1.1 工艺计算基础数据 .82.1.2 数据计算 .92.1.3 物料平衡图 .162.2 热量平衡计算 .182.2.1 输入热量 .22三、浓缩计算 .24本科毕业设计（论文）第 2 页3.1 计算条件 .243.2 蒸发部分物料衡算 .243.2.1 磷酸中各组成的量 .243.2.2 磷酸中可能存在的化合物 .253.2.3 浓缩后的各物质量 .253.2.4 考虑液相飞沫损失和固相器壁沉析后各物质的量 .273.3 蒸发部分物料衡算 .293.3.1 输入 .293.3.2 输出 .293.3.3 计算结果 .303.4 氟吸收部分第一氟吸收塔物料衡算 .303.4.1 输入 .313.4.2 输出 .313.4.5 计算结果 .323.5 氟吸收部分第二氟吸收塔物料衡算 .333.5.1 输入 .333.5.2 输出 .333.5.3 物料平衡 .333.5.4 计算结果 .333.6 冷凝部分物料衡算 .343.6.1 输入 .343.6.2 输出 .343.6.3 计算结果 .343.7 蒸发部分热量衡算（以小时为计算基准） .343.7.1 计算条件 .343.7.2 输入 .353.7.3 输出 .353.7.4 热平衡及蒸汽消耗量计算 .363.7.5 计算结果 .36本科毕业设计（论文）第 3 页3.8 氟吸收部分第一氟吸收塔热量衡算（以小时为计算基准） .373.8.1 输入 .373.8.2 输出 .383.8.3 热平衡 .383.8.4 计算结果 .393.9 氟吸收部分第二氟吸收塔热量衡算 .393.9.1 输入 .393.9.2 输出 .403.9.3 热平衡 .403.9.4 计算结果 .413.10 冷凝部分热量衡算 .413.10.1 输入 .413.10.2 输出 .423.10.3 热平衡 .423.10.4 计算结果 .423.11 蒸发部分热量衡算（以小时为计算基准） .433.11.1 计算条件 .433.11.2 输入 .433.11.3 输出 .433.11.4 热平衡及蒸汽消耗量计算 .443.11.5 计算结果 .45四、重点设计 .464.1 第一氟吸收塔 .464.2 第一氟吸收塔吸收效率 .464.3 设备计算 .47五、非工艺部分 .485.1 三废治理与综合利用 .485.1.1 废气治理 .485.1.2 废水治理 .49本科毕业设计（论文）第 4 页5.1.3 废渣治理 .495.1.4 安全与防护 .505.2 全厂经济估算 .505.2.1 项目总投资估算 .505.2.2 产品成本费用估算 .515.2.3 经济评价 .52参考文献 .54致 谢 .55本科毕业设计（论文）第 1 页1年产 25 万吨湿法磷酸毕业设计摘 要正文：本设计采用二水硫酸法生产磷酸，由于二水法生产的磷酸浓度低，需要通过蒸发提纯来提高磷酸的浓度。总论介绍了选择介绍了设计对象规格及市场，建厂位置的选择，全厂生产路线的选择论证等；工艺部分主要是分析湿法磷酸生产的基本原理、结晶过程、生产方法选择、工艺条件的确定、设备的选择、物料衡算、热量衡算和设备计算。非工艺部分介绍了“三废”的处理。另外，图纸 2 张，其中 PID 工艺流程图 1 张、CAD 关键设备装配图 1 张。关键词：湿法磷酸，二水磷酸法，工艺计算 本科毕业设计（论文）第 2 页2AbstractIn this design, the use of sulfuric acid sulfuric acid process, the use of sulfuric acid decomposition of phosphate rock (wet phosphoric acid) to produce phosphoric acid, due to the production of phosphoric acid concentration of dihydrate, the need to improve the concentration of phosphoric acid by evaporation, The selection of the design object specifications and the market, the choice of plant location, the whole plant production route selection demonstration; the process part includes material balance, heat calculation and equipment calculation; non-technology part of the three wastes Economic estimates of the plant. In addition, the drawings 2, including PID process flow chart 1, CAD key equipment assembly diagram 1 sheet.Key words: wet phosphoric acid, dihydrate phosphoric acid method, waste treatment本科毕业设计（论文）第 3 页3一 总论1.1 湿法磷酸的发展湿法磷酸的工业化生产早已存在了一百多年的历史了。二次世界大战之后，湿法磷酸工艺取得了长足的进展，自动化程度高生产规模大早已成为主流厂商的选择，最高日产 1000 吨的 P2O5。但是到了七十年代初期，磷酸工业又出现了一种心形的工艺技术一二步法半水-二水再结晶法，采用此类新型工艺能够大批量生产浓度较高的浓磷酸，我国的湿法磷酸起步较晚，但从改革开放之后取得了突破性的发展，对于半水物法的研究是从 19757 年以后开始的，到了 1971 年才开始启动研发二步法半水-二水再结晶流程的计划，1990 年这个计划才得到实施，在云南昆明化肥厂建成 1.5 万吨磷酸的半水物双槽湿法磷酸装置，运行期间都达到设计要求。到目前为止，全国建成投入生产的小、中型湿法磷酸化工厂有很多个了1.2 设计对象1.2.1 规格年产 25 万吨湿法磷酸工艺设计（成品磷酸：P2O5 为 45%。重点设计：氟回收及尾气处理工段 / 回收设备）。 1.2.2 产品品种 中间产品为磷酸，最终产品为重过磷酸钙。 1.3 产品的说明1.3.1 磷酸的物化性质 磷酸是三元中强酸，熔点：22，沸点：261，可与水以任意比互溶，密度1.874g/mL，外观白色固体，大于 42时为无色粘稠液体。磷酸分几乎没有氧化性，具有酸的通性，不易分解，不易挥发，电离分三步。 （1）浓磷酸和氯化钠共热，生成氯化氢气体（与碘化钾、溴化钠等也有类似反应），属于弱酸制强酸。原理：难挥发性酸制挥发性酸。（2）磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多金属离子生成可溶性的配合物。 （3）磷酸受强热时脱水，依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。 （4）需要特别注意的是，热的浓磷酸能腐蚀二氧化硅，生成杂多酸1.4 原料、燃料的来源和规格 本科毕业设计（论文）第 4 页41.4.1 磷矿 在工业上把具有开发价值的磷酸盐矿床统称为磷矿。天然磷酸盐矿物是生产磷肥及磷化工产品的主要原料。它们的主要化学成分都是氟磷酸钙（Ca5F(PO4)3）。 磷灰石矿一般是由熔融的岩浆冷却结晶而成，属于火成岩矿物，其中的磷以磷灰石结晶形式呈现。 磷灰石的主要以钙、氟磷灰石形式存在。纯的钙氟磷灰石含P2O5：42.26%、CaO：55.65%、F：3.77%。但由于同晶取代的作用与伴生杂质的影响，天然磷灰石往往比纯氟磷灰石品位低，其 P2O5 最高含量为 40.70%，F 为 2.8%3.4%。 磷块岩是几百万年甚至数亿年前含磷物质的最小颗粒在海底或湖底沉积而成的，属于水成岩，磷块岩一般呈细小的结晶体或隐晶质状态，颜色有灰白色、浅绿色、黄褐色或灰黑色等。磷块岩常常含有结晶水，多与含碳酸盐的矿物共生，除磷酸盐、碳酸盐外，它尚含硅石（石英）、海绿石、高岭土、褐铁矿和长石等矿物，以及有机物质和微量的稀有元素等。磷块岩具有细晶结构、高分散和颗粒的多孔等特征。沉积磷块岩矿床的 P2O5 含量通常比磷灰石矿床高，而且贮量也大，因此，它是磷肥生产最主要的原料来源。我国磷矿主要为沉积型磷块岩，在云南昆阳、贵州翁福、贵州开阳、湖北宜昌、湖北荆襄、湖南浏阳、四川清平、四川金河一带拥有比较丰富的磷块岩矿床，大约占中国磷矿储量的 80%。 1.4.2 磷矿的品位及规格 磷矿的品位是指磷矿中 P2O5 含量，我国习惯上以百分含量表示，国际上常以 BPL含量来表示，即将磷矿中 P2O5 含量折合为磷酸三钙（Ca3(PO4)2）的含量来表示，磷酸三钙中 P2O5 理论含量为 45.76%。两种表示方法可按下式换算： %BPL0.4576=% P2O5 随着大规模的开采，高品位的富矿已明显减少。目前对于磷矿的要求是：在杂质含量符合规定的条件下，品位大于 68%78%BPL（31.11%32.03% P2O5）即可。中国现有的磷矿按品位的高低，一般可分为高品位矿、中品位矿和低品位矿三类。高品位矿一般含量在 30%以上，中品位矿含量在 26%30%之间，低品位矿含量在 26%以下。上述三种划分方法并不是绝对的，品位之间也没有严格的界限。我国的磷矿资源中，大部分是含有害杂质较高并且难于富集的中、低品位磷矿本科毕业设计（论文）第 5 页51.4.3 硫酸及其理化性质硫酸是一种最活泼的二元无机强酸，能和许多金属发生反应。纯硫酸是无色油状液体。熔点是 10.371，沸点 337，密度 1.84 g/cm。能与水任意比例互溶，同时放出大量的热。加热到 290时开始释放出三氧化硫，最终变成为 98.54%的水溶液，在 317时沸腾而成为共沸混合物。硫酸还具有腐蚀性，强氧化性、脱水性以及酸的通性。1.5 磷酸在国民经济中的地位和用途 磷酸是重要的中间产品，主要用于生产化学肥料、工业磷酸盐、饲料磷酸盐及食品磷酸盐。 （1）农业：磷酸是生产重要的磷肥（过磷酸钙、磷酸二氢钾等）的原料，也是生产饲料营养剂（磷酸二氢钙）的原料。 （2）工业：磷酸是一种重要的化工原料，主要作用如下： 处理金属表面，在金属的表面生成难溶的磷酸盐薄膜，从而保护金属免受腐蚀。 和硝酸混合作为化学抛光剂，用以提高金属表面的光洁度。 生产洗涤用品、杀虫剂的原料磷酸酯。本科毕业设计（论文）第 6 页6 生产含磷阻燃剂的原料。 （3）食品：磷酸是食品添加剂之一。常作食品的酸味剂、酵母营养剂等。 （4）医学：磷酸可用于制取含磷药物，例如甘油磷酸钠等1.6 建厂位置选择 根据地形条件、交通运输、水电资源、气象条件等因素的综合考虑，决定把磷酸厂建在贵州省。理由如下： （1）贵州省的磷矿储量丰富。据地质部门调查，磷矿储量为 200 亿吨，仅五百里滇池周围，储量达 46 亿多吨，与美国的佛罗里达、非洲的摩洛哥、前苏联的柯拉齐名称为“世界四大磷矿”。（2）交通便利。贵州省位优越、交通便捷、资源丰富、风光秀丽，属昆明市郊区，靠近四川重庆，有较好的天然气资源，靠近两广地区有广阔的市场（3）气象条件。贵州省属低纬度高原北亚热带季风气候区，冬无严寒，夏无酷暑，四季如春，干湿季分明。年平均气温 17.9，年平均日照时数为 2291 小时，年平均降水量为 891.7 毫米，。主要灾害性天气有低温、霜冻、冰雹、等。（4）地形条件。贵州位于中国的西南地区，处于山区，土地不平坦，建筑难度较大。 （5）用水便利。贵州河流众多水资源优越，可以就近用水资源。（7）硬件设施齐全。贵州有多种发电模式，保证电力充足，有良好的的基础设施，达到县县通高速的标准，公路网非常密集。1.7 全厂生产路线的选择论证 1.7.1 原料工序 贵州磷矿平均品位（含 P2O5）22.14%；经擦洗脱泥后，磷精矿矿石平均品位超过29.00%。而目前磷酸生产对磷矿石的一般要求是：在杂质含量符合规定的前提下，磷矿品位大于 68%78%BPL（31.11%32.03% P2O5）即可。 在磷酸生产中，磷矿品位又是决定系统水平衡的重要因素，当生产的磷酸浓度一定时，磷矿品位越低，允许加入过滤系统的洗涤水量越少，废渣的洗涤程度会受到影响。当洗涤水量减少到一定的限度，不足以洗净废渣中游离磷酸时，只能降低磷酸的浓度，结果将使得料浆浓缩或磷酸浓缩装置的生产能力降低。因此，应尽可能选矿富集，提高磷矿石的品位。 一般通过常规的浮选法或其他比较简单的选矿工艺，就可以得到质量较好并且成本低的精矿。我国磷矿资源和磷矿供应绝大部分是磷块岩，它含有较多的白云石和硅质磷矿物，因而富集比较困难。对这种磷矿，一般先浮选碳酸盐矿物，再浮选磷酸盐矿物，本科毕业设计（论文）第 7 页7即采用反浮选法，也可根据实际因地制宜地选。1.7.2 磷酸生产方法 湿法磷酸工艺按其所用无机酸不同可分为硝酸法、盐酸法、硫酸法等,这些反应共同的特点是都能够制得磷酸,但是磷矿中的钙反应生成什么形式的钙盐各不相同，各有其特点。硝酸法又称奥达法，因为受硝酸能耗高、价格高、流程长等条件的影响，目前工业极少应用；盐酸法存在副产物氯化钙难以经济回收、工艺复杂等问题，也极少应用；硫酸法的特点是矿石分解后的产物为液相，副产物硫酸钙（CaSO4）是溶解度很小的固相。二者采用简单的液固法分离，具有其他工艺方法不可比拟的优越性。因此，本次设计选用硫酸法。湿法磷酸工艺流程主要有二水法、半水法、二水-半水法、半水-二水法和无水法，除无水法外其他均为成熟的生产工艺，在物耗、能耗、磷收率、磷石膏活性、磷矿适应性等方面各有优劣。但是二水法工艺具有矿种适应性强， 易操作等特点；从已建成的装置运行稳定性、 可靠程度上看，二水法工艺最为优越，作业率最高；从操作弹性上看，由于二水物的结晶范围较大，因而操作条件的波动对装置运行影的响较小。基于这些考虑，选用本次设计我选用二 水法工艺。1.7.3 能量及资源综合利用 节能降耗、降低成本已是湿法磷酸企业实现可持续发展、增强企业竞争力的重要举措。湿法磷酸装置主要能耗在于电和蒸汽的消耗，因此应想办法降低两者的消耗。采用变截面搅拌桨可以降低电耗；对磷酸装置排出的水进行清污分流、循环使用； 反应热( 包括稀释热) 的移除，确保温度的控制；回收装置的冷凝水等都可以实现能量的循环利用。 湿法磷酸生产过程中磷的废渣磷石膏在工业上主要用于制墙粉、石膏板、水泥缓凝剂、硫酸铵及硫酸和水泥；磷石膏在农业上主要用作硫、钙的补充来源。也可以用于盐碱土改良剂及某些农药填料，石膏中所含极少量 P2O5 也具有一定肥效；除杂后的磷石膏还可用于生产高附加值无机化工材料，如粉体材料或硫酸钙晶须等。9 磷矿中一般含有 F 3%4%。硫酸分解磷矿后，其氟化物主要存在形式为 SiF4，HF 极少。由于它们都极易溶于水，故生产过程中用水吸收 SiF4 生成 H2SiF6 以达到回收其中的氟化物的目的。氟硅酸可以做原料生产氟硅酸钠（Na2SiF6）、氟化铝（AlF3）、氟化钠（NaF）和冰晶石（Na3AlF6）等副产品。1.8 年工作日和工作制度 湿法磷酸生产装置的运行率通常为 80%90%,其余时间为清洗和维修设备。除垢是装置清洗的重要部分,其清洗频率主要取决于磷矿石的种类、操作水平和反应工况。管线、泵、过滤和浓缩系统需要经常清洗。全年按 365 天计算，大修一次 20 天，中修 5本科毕业设计（论文）第 8 页8次，每次 5 天，小修 10 次，每次 2 天，则年工作日为：300 天。工作制度：按四班三倒实行，即 8：0016:000:00 依次循环工作。二、工艺计算部分2.1 物料恒算2.1.1 工艺计算基础数据（1） 磷矿组成组分 P2O5 CaO Fe2O3 Al2O3 MgO CO2 SO3 SiO2 Na2O K2O F 其他% 28.5 47.76 1.73 1.96 1.62 3.90 1.81 8.95 0.23 0.22 3.11 0.20 （2）硫酸：浓度为 95%，为理论用量的 106%（3）料浆液固比：2:1（4）磷矿中 P2O5转化率 98%（5）滤饼含液量：名称 过滤滤饼 一洗滤饼 二洗滤饼 三洗滤饼含液量/% 45 35 27 20（6）过滤工艺中 P2O5的回收率取 96%，成品磷酸主要组成 P2O5为 25%（7）水分蒸发率为 20（8）第一次洗涤率为 98（9）第二次洗涤后滤饼中水溶性 P2O5残留率 0.35，第三次洗涤后滤饼中水溶性P2O5残留率 0.2。残留率 R= 氧 化 二 磷洗 涤 前 率 饼 中 水 溶 性 五五 氧 化 二 磷洗 涤 后 率 饼 中 水 溶 性 （10）磷矿中次要组分在反应过程中的分配表组分 CO2 F Fe2O3 Al2O3 MgO Na2O SiO2 K2O 其他酸液% 70 91 82 98 20 10 13 68石膏% 13 9 18 2 80 86 87 32气相% 100 17 0 0 0 0 4 0 0（11）产品纯度要求：成品磷酸浓度 P2O5 45%本科毕业设计（论文）第 9 页92.1.2 数据计算按照上述已知条件，计算物料衡算如下(以 100kg 磷矿来计算)：（1）硫酸用量根据化学反应式：CaO + H2SO4 CaSO4 + H2O56 98 1000.4776 m则硫酸用量为： kg580.35697.01磷矿中含 SO3折算成 2SO4量 即： SOH.%.842%10 kgm7.905.64259（2）逸出气体量排出气体含 CO2、HF、SiF 4和 H2O。各组分的量分别为：CO2： SiF4： HF： (100 又因为水分蒸发率为 20 kgmOH202m 6.4079.62109.3逸 出 气 体 量 （3）磷石膏值CaO CaSO 42H2O56 1721000.4776 m 根据次要组分分配表得到不溶性酸m=3.1113+1.739+1.9618+1.62+0.23+8.95+0.22+0.2=9.0816kgm 73.15086.9561724.01磷 石 膏 OP 4）%（%8总 含 量52 (98%为转化率，98%为洗涤效率)本科毕业设计（论文）第 10 页10kgmOP 57.0）%981（5.2未 分 解52 452水 溶 性（4）生成循环料浆量料浆的液固比为 2，即液相：磷石膏=2:1kgm 319.467）（73.5循 环 料 浆 量 5946液 相 量 OP 8%2152（5）成品磷酸量kgm 106.5%25)%410(9.0成 品 磷 酸 量 kgOP 7665152 （6）机械损失m15.%492.8机 械 损 失 （7）过滤后滤饼含液量 kg7315磷 石 膏滤饼含液量（以干磷石膏为基准）为 45%过滤后滤饼含液量为： kgm097.%4573.1虑 后 滤 饼 含 液 量 kgmOP 524.17%09.752 （8）一次洗涤后滤饼含液量一次洗涤后滤饼含液量（以干磷石膏为基准）为 35% kgm520.4%37.15一 洗 后 滤 饼 含 液 量 （9）二次洗涤后滤饼含液量二次洗涤后滤饼含液量（以干磷石膏为基准）为 27% kgm058.42%73.15二 洗 后 滤 饼 含 液 量 （10）三次洗涤后滤饼含液量本科毕业设计（论文）第 11 页11三次洗涤后滤饼含液量（以干磷石膏为基准）为 20%kgm154.3%207.15三 洗 后 滤 饼 含 液 量 （11）回入系统的滤液量（指返回到萃取槽的滤液量=料浆中的液相量-成品酸-滤饼中含液量）kgm 34.109716.05431回 入 系 统 的 滤 液 量 kgOP 8%2.52（12）洗涤用水量系统硫酸 逸出气体成品酸对系统作物料衡算：已知： kgm106.5成 品 酸 24逸 出 气 体73磷 石 膏kgm154.三 次 洗 涤 后 滤 饼 含 液 量 SOH89042kg1磷 矿其中： 三 次 洗 涤 后 滤 饼 含 液 量逸 出 气 体磷 石 膏成 品 酸输 出 系 统 mmm= 154.362410.573= kg61磷 矿磷 酸输 入 系 统 = 0784.9洗涤用水磷矿磷石膏本科毕业设计（论文）第 12 页12=190.784kg所以： 输 入 系 统输 出 系 统洗 涤 用 水 mm= 784.19063= kg25校正： 洗 涤 用 水磷 矿硫 酸输 入 系 统 = 849.1790= =kg63输 出 系 统m校正合格。（13）淡磷酸量淡磷酸对萃取槽作物料衡算：已知： kgm319.467循 环 料 浆 2逸 出 气 体80硫 酸kg1磷 矿其中： 逸 出 气 体循 环 料 浆输 出 系 统 mm= 6.2439467= kg1磷 矿硫 酸输 入 系 统 = 0784.9= kg1萃取槽硫酸磷矿逸出气体生成循环料浆本科毕业设计（论文）第 13 页13所以： 输 入 系 统输 出 系 统淡 磷 酸 mm= 784.1904= kg35校正： 淡 磷 酸磷 矿硫 酸输 入 系 统 = 135.0784.90= 输 出 系 统1mkg校正合格。淡磷酸中含有的 P2O5: 5252525252 OPPOPmm磷 矿未 分 解机 械 损 失循 环 料 浆 = 9.8701.867= kg0P2O5 浓度： %4淡 磷 酸52mOP（14）一次洗涤量过滤 一洗 萃取槽过滤量 淡磷酸量一次洗涤量已知： kgm135.0淡 磷 酸 794回 入 系 统 的 滤 液 量则： 回 入 系 统 的 滤 液 量淡 磷 酸一 次 洗 涤 量 = .1350= kg46P2O5 的含量： 525252 OPOPOPmm回 入 系 统 的 滤 液 量淡 磷 酸 = 703.10本科毕业设计（论文）第 14 页14= kg98.16一次洗涤液中 P2O5 的浓度： %2.10一 次 洗 涤 量52mOP（15）二次洗涤量 P2O5过滤 一洗 二洗对一次洗涤作物料衡算：一次洗涤后： kgm341.6出 来 的 洗 涤 量 520滤 饼 含 液 量一次洗涤前：假设二次洗涤量为 Xkgm97.过 滤 后 滤 饼 含 液 量 则： 过 滤 后 滤 饼 含 液 量滤 饼 含 液 量出 来 的 洗 涤 量 m0520431.6XX=150.764kg其中 P2O5 的含量为： （0.35 第二次洗涤后滤饼中kg95.398水溶性 P2O5残留率）（16）三次洗涤量二洗 三洗加入的洗涤用水三次洗涤量对三次洗涤作物料衡算：三次洗涤前： kgm81.7加 入 的 洗 涤 用 水二次洗涤量本科毕业设计（论文）第 15 页15kgm5.3二 次 洗 涤 后 滤 饼 含 液 量三次洗涤后：设三次洗涤量为 X89.14三 次 洗 涤 后 滤 饼 含 液 量则： 三 次 洗 涤 后 滤 饼 含 液 量二 次 洗 涤 后 滤 饼 含 液 量加 入 的 洗 涤 用 水 m543052389.17XkgX其中 P2O5 的含量为： （0.2第三次洗涤后滤饼中水kg190.溶性 P2O5残留率）（17）一次洗涤后滤饼液相含 P2O5对一次洗涤过程液相中 P2O5 作物料衡算：一次洗涤前： kgm18.752的过 滤 后 滤 饼 液 相 中 含 有 OP9052二 次 洗 涤 液 中 含 有 的一次洗涤后： 652一 次 洗 涤 液 中 含 有 的设一次洗涤后滤饼液相中含有的 P2O5 为 X则： mmm OPOP 525252 一 次 洗 涤 液 中 含 有 的二 次 洗 涤 液 中 很 有 的的过 滤 后 滤 饼 液 相 中 含 有98.16018.7kgX46液相 P2O5 浓度为： %87.1052.476%0一 次 洗 涤 后 滤 饼 含 液 量含 有 的一 次 洗 涤 后 滤 饼 液 相 中 52 mOP本科毕业设计（论文）第 16 页162.1.3 物料平衡图反应釜萃取槽磷矿 M1 硫酸 M2磷石膏 M7逸出气体 M3 循环料浆 M5过滤 M6滤液中间槽 15a 成品库M4M4一洗 M8滤液中间槽 15b二洗 M10M9三洗 M12M11洗涤用水M13成品磷酸M15M14图 3-1 物料平衡图本科毕业设计（论文）第 17 页17表 3-1 物料汇总表(以 100Kg 计）物料号 磷矿 kg 硫酸 kg 逸出气体 kg回入系统滤液量 kg循环料浆量 kg过滤后滤饼含液量 kg磷石膏量 kg洗涤后滤饼含液量 kg洗涤量kg洗涤用水 kg成品磷酸 kgM1 100M2 90.784M3 24.527M4 134.794M5 467.319M6 70.097M7 155.773M8 54.520M9 166.341M10 42.058M11 150.764M12 31.154M13 125.849M14 138.293M15 105.106将装置每小时成品磷酸产量算出为 kg2.3472305由于以 100kg 磷矿为基准可得成品磷酸 105.106kg，所以换算为上列物料时的系数为：354.016.052347将物料平衡中的各项均乘以系数 330.354，物料平衡列于下表物料号磷矿 kg 硫酸 kg 逸出气体kg回入系统滤液量 kg循环料浆量kg过滤后滤饼含液量kg磷石膏量kg洗涤后滤饼含液量kg洗涤量 kg 洗涤用水kg成品磷酸kgM1 33035.4M2 29990.857M3 8102.592M4 44529.737M5 154380.700M6 23156.824本科毕业设计（论文）第 18 页18M7 51460.233M8 18010.900M9 54951.414M10 13894.028M11 49805.490M12 10291.848M13 41574.720M14 45685.645M15 34722.1872.2 热量平衡计算热量衡算是在上节物料衡算的基础上进行的。热量衡算的参考温度选为 0。化学反应热和稀释热均按标准反应热计算。略去标准反应热（25，0.1013MPa ）与参考温度下的反应热（0，0.1013MPa）之间的差别。（1）反应热的计算 反应热的计算 以 1kg 磷矿为基准，计算矿中各组分物质的量。P2O5： mol01.2140.8CaO： l53.67Fe2O3 ： o01Al2O3： ml9.MgO： 4.06CO2： ol8F： m64193SO3 : ol2.08Na2O: 46K2O: ml.9SiO2: o1058本科毕业设计（论文）第 19 页19将以上结果列表如下：组分 P2O5 CaO Fe2O3 Al2O3Mgo CO2 F SO3 Na2O K2O SiO2% 28.5 47.76 1.73 1.96 1.62 3.90 3.11 1.81 0.23 0.22 8.95mol/Kg 矿2.01 8.53 0.11 0.19 0.40 0.89 1.64 0.23 0.04 0.02 1.49将化学分析结果按矿中可能存在的化合物形式组成各种化合物，并计算各物质的量。1）Ca 5F(PO4 )3磷矿中 2.04molP 2 O5 相当于 1.5molCa5F(PO 4 ) 3，故 Ca5F(PO4 )3 mol34.15022）CaF 2磷矿中含氟 1.42mol，其中 1.36mol 来自 Ca5F(PO4)3 ，故 CaF 2 5063）MgCO 3因 1molMgO 即相当于 1molMgCO 3 ，1kg 矿中含 MgO0.40mol，故 MgCO3 mol4.4）CaCO矿中 CaO 为 8.53mol，扣除 Ca5F(PO4 ) 3 中 CaO， ，及 CaF2 0.15mol 后，mol34.15剩下应为 CaCO3 ，故 CaCO 3 680.8将计算结果列表如下组分 Ca5 F(PO 4 ) 3 CaCO 3MgCO 3Fe2O3 Al2O3 CaF 2 SIO2mol/Kg 矿1.34 1.68 0.40 0.11 0.19 0.15 1.49下面计算的标准反应热是从反应物和生成物的标准生成热得到的。 有关热化学数据可从本书的附表中查得。各物质的标准生成热均写在反应式中该物质的下方。(a) Ca5F(PO4 )3（s ）5H 2SO4 (98%)10H 2O(L) 5CaSO 42H2O(s)+3H3PO4 (30%)HF(aq)-6872 -5821 - 10286 -52023 -31292 -3163451a/70 8610568719PFCmolkJ (b) CaF 2 (S)H 2 SO 4 (98%)2H 2O(L)CaSO 42H2O(s)+2HF(aq)1215 821 2286 -2023 -231622/47 861516aFolkJ(c)HF(aq)+ SiO 2 (s) H 2 SiF6 (aq) H 2 O(L)63-316 -1/6841 -1/62331 -1/3286本科毕业设计（论文）第 20 页20HFmolkJ/67.2841623286313 (d) Fe 2 O3 (s)2H 3 PO 4 (25%)H 2 O(L) 2FePO 42H 2 O(s)-824 -21292 -286 -21871324/8861981eolkJ(e) A