(完整版)年產(chǎn)2000T氟硅酸鈉工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

1、優(yōu)秀論文未經(jīng)允許歸檔資料切勿外傳北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書課 題：年產(chǎn) 2000T 氟硅酸鈉工藝設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)：設(shè)計(jì)者：楊小飛班 級(jí)：黔化升 131指導(dǎo)老師：冉隆文二 O 一五年五月北京化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)黔化升 131 班畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書課題： 年產(chǎn) 2000T 氟硅酸鈉工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：工作壓力常 壓年平均氣溫15.5 年平均水溫15.5 設(shè)計(jì)者：楊小飛設(shè)計(jì)開(kāi)始日期： 2015 年 3 月 1 日設(shè)計(jì)完成日期： 2015 年 6 月 1 日指導(dǎo)教師：冉隆文目錄第一章前言,第二章概述,1.1含氟氣體的來(lái)源,1.2含氟氣體的主要現(xiàn)在, ,1.3含氟廢棄吸收過(guò)程特點(diǎn), ,1.4含氟廢棄的處理方法

2、, ,1.5氟硅酸的性質(zhì)及用途 , ,第三章 工藝過(guò)程,2.1工藝原理,2.2工藝過(guò)程的選擇, ,2.3工藝流程簡(jiǎn)圖 ,2.4各崗位操作方法,2.5物料衡算, ,第四章結(jié)論,第五章主要參考文獻(xiàn) , ,第六章附工藝流程圖,第七章附主要設(shè)備結(jié)構(gòu)圖,年產(chǎn) 2000T 氟硅酸鈉工藝設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)為北京化工大學(xué)2013 級(jí)化學(xué)工程與工藝的畢業(yè)設(shè)計(jì)。題目為2000T 氟硅酸鈉工藝設(shè)計(jì)。主要是針對(duì)磷酸生產(chǎn)過(guò)程中的含氟氣體是污染源，但同時(shí)也是寶貴的氟、硅資源。在磷酸工段中, 磷礦中的氟大部分以SiF4 和 HF 氣體的形式逸出。由于氟化物對(duì)環(huán)境和生態(tài)平衡的危害極大,日益嚴(yán)格的環(huán)保要求, 這迫使生產(chǎn)廠家要對(duì)氟化

3、物進(jìn)行處理和回收。氟化物的回收加工 , 既能使環(huán)境得到保護(hù) , 又可化害為利、變廢為寶 , 提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。含氟氣體通常用水吸收 , 生成氟硅酸。以此為原料 , 可以加工成氟化鋁、氟硅酸鈉、冰晶石多種氟化物鹽類。目前以用于生產(chǎn)氟化鋁和氟硅酸鈉為多。由于我國(guó)磷礦資源豐富 , 中小型磷銨廠和磷肥廠遍布全國(guó)各地 , 氟硅酸產(chǎn)量大，再加上氟硅酸鈉生產(chǎn)的原料食鹽來(lái)源廣 , 流程簡(jiǎn)單 , 操作控制容易 , 生產(chǎn)成本低 , 規(guī)模不受限制 , 因而利用氟硅酸生產(chǎn)氟硅酸鈉的方法目前可以得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)：體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，資源再利用，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的和諧發(fā)展。關(guān)鍵詞氟硅

4、酸鈉氟化氫物料衡算磷酸前言首先，感謝冉老師不辭辛勞地為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的無(wú)私指導(dǎo)和各位學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的支持與幫助。其次，我還要感謝學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于你們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我既學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還學(xué)到了如何求知、治學(xué)和如何為人處事。衷心的謝謝各位老師的教導(dǎo)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)這兩年所學(xué)的各門基礎(chǔ)課程有了一個(gè)連貫的整體認(rèn)識(shí)。只有把知識(shí)前后連貫起來(lái)，融會(huì)貫通，這樣才能對(duì)以后的工作和研究有所幫助。這次設(shè)計(jì)使我能夠綜合利用各門專業(yè)知識(shí)，如化工設(shè)備基礎(chǔ)、反應(yīng)工程、化工原理、文獻(xiàn)檢索、工程制圖、分離工程等來(lái)進(jìn)行化工設(shè)計(jì)，使我對(duì)化工設(shè)計(jì)有了一個(gè)具體的概念，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。通

5、過(guò)這次設(shè)計(jì)還使我對(duì)含氟氣體的性質(zhì)，含氟廢氣的處理方法等有了一定的了解了解到了廢氣處理的效果好壞會(huì)直接影響環(huán)境的污染程度。由于水平有限，知識(shí)面還不廣，使我對(duì)含氟廢氣的處理方法只有一個(gè)粗淺的了解，對(duì)一些設(shè)備的功能和用途的理解也不是很徹底。對(duì)這些發(fā)現(xiàn)和未發(fā)現(xiàn)的不足之處，希望指導(dǎo)老師指出，提出寶貴的修改意見(jiàn)。1概述磷礦中含有一定量的氟、硅化合物,在對(duì)磷礦進(jìn)行加工制取過(guò)磷酸鈣、萃取磷酸、重過(guò)磷酸鈣等時(shí) ,其中的一部分氟與硅反應(yīng),最終以四氟化硅和氟化氫含氟廢氣形式逸出。磷銨車間萃取磷酸濃縮過(guò)程中逸出的含氟廢氣很有利用價(jià)值 ,并多以水吸收 ,反應(yīng)生成氟硅酸并析出硅膠 ,然后進(jìn)一步加以利用。磷肥產(chǎn)生中，主要有

6、害物質(zhì)均包括氟。氟的致毒作用主要表現(xiàn)在對(duì)機(jī)體中各種酶發(fā)生作用，影響人體的硬組織和硬組織。磷銨車間中排放的有害氣體主要是含氟氣體 SiF4 和 HF 。這些含氟氣體均為有毒氣體，能腐蝕皮膚、玻璃、陶瓷、鉛及其他金屬；對(duì)人的呼吸器官有毒害，侵害神經(jīng)系統(tǒng)；含氟氣體易與空氣中的水分結(jié)合，形成的霧能毒害農(nóng)作物；含氟氣體被水吸收后，在灌溉農(nóng)田時(shí)，氟元素富集到植物的果實(shí)中和水生動(dòng)物體，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。氟的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，幾乎不能單獨(dú)存在，在地球上的分布相當(dāng)廣泛。氟對(duì)于人體有利的面非常窄，氟高了以后容易造成氟中毒。當(dāng)前 ,我國(guó)國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)磷肥廠對(duì)含氟廢氣的回收率過(guò)低， 有的廠甚至因?yàn)榱姿釢饪s濃度較低 ,

7、回收的氟硅酸濃度較低而無(wú)法利用， 只好以石灰乳中和后排放。由此可見(jiàn)，磷肥生產(chǎn)中含氟廢氣的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。這些作為“三廢”排放的氟、硅污染物，只要經(jīng)過(guò)合理有效的利用均可以成為寶貴的化工資源。因此，利用磷銨車間含氟廢氣生產(chǎn)氟硅酸鈉是很有現(xiàn)實(shí)意義的。 11.1 含氟氣體的來(lái)源磷銨車間含磷酸和磷銨兩個(gè)工段。磷酸工段以磷肥車間生產(chǎn)的礦漿和硫酸車間生產(chǎn)的硫酸為原料，經(jīng)萃取、過(guò)濾等工序生產(chǎn)磷酸。磷銨工段以氮和磷酸為原料，經(jīng)中和濃縮、造粒干燥等工序生產(chǎn)磷銨。磷酸工段中發(fā)生的反應(yīng)：Ca5F(PO 4)3 + 5H2SO4 +5n H2 O=3H 3PO4 +5CaSO4?nH 2O + HF （n=

8、2 稱為二水法）由上可見(jiàn)，在生產(chǎn)磷銨的過(guò)程中有HF 氣體產(chǎn)生，同時(shí)生成的HF 又與磷礦石中的 SiO2 雜質(zhì)發(fā)生下列反應(yīng)：6HF +SiO 2 =H 2SiF6 + 2H2OH 2SiF6 =SiF4 + 2HF所以磷銨車間的氣體排放物主要成分是SiF4 和 HF 。1.2含氟氣體的主要性質(zhì)1.2.1 無(wú)水氫氟酸的性質(zhì)指含氟化氫 95% 以上，含水在 5% 以下的溶液，為一無(wú)色發(fā)煙液體。減壓或高溫下易汽化，氟化氫氣體也很易聚合，形成(HF) 2， (HF) 3 ， 等氣鏈形分子。在液態(tài)時(shí)，聚合度更為增加，能腐蝕玻璃和破壞其它含硅物質(zhì)，能使皮膚嚴(yán)重灼傷。溶于水時(shí)激烈的放熱成為氫氟酸，對(duì)皮膚和黏膜

9、有極強(qiáng)的刺激和腐蝕作用。無(wú)水氫氟酸有很高的化學(xué)活性和很強(qiáng)的吸水性，可以和很多種金屬及其氧化物化合，也可以與有機(jī)物進(jìn)行氟化反應(yīng)。氟化氫對(duì)植物的傷害主要是以氣體形式進(jìn)入植物體內(nèi) ,影響植物的各種生理過(guò)程。植物對(duì)大氣中氟化物的反應(yīng)受多種因素的影響 ,一些歸于植物本身 , 而另一些則來(lái)自植物的生長(zhǎng)環(huán)境。一方面植物生長(zhǎng)環(huán)境中多種礦物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)水平會(huì)影響植物對(duì)氟化氫的敏感性，另一方面氟化物又會(huì)影響植物體內(nèi)礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的含量。1.2.2 SiF4 的性質(zhì)四氟化硅（ SiF4）是無(wú)色、有毒、有刺激性臭味的氣體。 密度 4.69gL 。四氟化硅在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生煙霧，生成硅酸和氫氟酸，用于制取氟硅酸和化學(xué)分

10、析，在冷凍下加壓可凝成液體，能溶于硝酸和乙醇。四氟化硅比較穩(wěn)定。能跟氫氟酸作用生成氟硅酸H2SiF 6。四氟化硅也易被堿液分解，可用濃硫酸、氟化鈣、二氧化硅混合強(qiáng)熱制取。有制止鎂在空氣中氧化的性能。與氫（在日光下） 、碳、磷、碘等其他非金屬、Zn、 Hg、H 2S、HNO 3、N2O4、N2O5 、熔融 KCl 、無(wú)水堿金屬、碳酸鹽和硼酸鹽幾乎不起反應(yīng)。 金屬鈉、鉀在灼熱情況下與四氟化硅反應(yīng)會(huì)形成硅、金屬鈉、鉀的氟化物和氟硅酸鹽的混合物。與金屬鋁加熱反應(yīng)時(shí)，則生成Si、Al 、氟化物的混合物。四氟化硅與 AlCl 3 在高溫下反應(yīng)則生成 SiCl4，而在低溫下（ 90 oC180oC），則形成

11、氟、氯化硅的混合物。某些金屬氧化物與四氟化硅反應(yīng)生成相應(yīng)的金屬氟化物，堿金屬氟化物與四氟化硅作用時(shí)，則形成氟硅酸鹽。四氟化硅與無(wú)水氫氟酸幾乎不起反應(yīng)，當(dāng)有水存在時(shí)，則產(chǎn)生氟硅酸。四氟化硅可與某些有機(jī)物形成加成產(chǎn)物，如丙酮芳香族胺類和格林尼亞試劑等有機(jī)物。SiF4 的物化數(shù)據(jù)如下表：表 1 1 SiF 4的密度固體密度1952.145 gcm3氣體密度04.69 10- 3 gcm3液體密度801.598 gcm3升華曲線用方程式 : logP = -1346.2T-1+12.61 表示P 蒸氣壓T 絕對(duì)溫度表 1 2 SiF4 在氫氟酸溶液中的溶解度(15 )飽和溶液(質(zhì)飽和溶液 (質(zhì)量 %)

12、飽和溶液 (質(zhì)量 %)飽和溶液 (質(zhì)量 %)量%)HFSiF4HFSiF 4HFSiF 4HFSiF 471.957.9578.154.5588.051.0993.400.2973.187.5278.154.5591.300.4295.500.1573.257.1084.501.7592.050.6896.000.051.3含氟廢氣吸收過(guò)程的特點(diǎn)含氟廢氣不論是呈氣體形式還是液體形式均具有強(qiáng)烈的腐蝕性。 當(dāng)溫度低于 93時(shí)，吸收設(shè)備可以使用非金屬材料，如橡膠、各種玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯三氟乙烯或環(huán)氧樹(shù)脂。金屬材料中的哈斯特羅合金、蒙乃爾合金、以及 316L 型不銹鋼都很合適，但成本較高。用水吸收 S

13、iF4 時(shí)，產(chǎn)生 SiO2 沉淀：3SiF4 + (n+2)H 2O = 2H 2SiF6 + SiO2?n H 2O而這種硅膠沉淀會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生堵塞， 給生產(chǎn)操作帶來(lái) 很大的困難。當(dāng)吸收在 50以下進(jìn)行并有 HF 存在時(shí)，沉淀呈凝膠狀態(tài)或軟纖維狀。當(dāng)溫度較高時(shí)，沉淀物可能呈粒狀并黏合在一起。吸收液一般單程吸收，循環(huán)使用，故控制吸收液中的氟化物的分壓就成為吸收過(guò)程的重要因素。1.4含氟廢氣的處理方法含氟廢氣的治理，目前主要有三類方法：稀釋法、吸附法 (干法 ) 、吸收法 (濕法 ) 。本設(shè)計(jì)采用濕法。1.4.1 吸收法 (濕法 )濕法凈化技術(shù)采用水、堿性溶液或某些鹽類溶液來(lái)吸收含氟廢氣中的氟化

14、物 ,從而達(dá)到凈化回收的目的,同時(shí)還可以得到副產(chǎn)品氟硅酸鈉、冰晶石、氟硅酸及氟硅脲等。 濕法凈化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于凈化設(shè)備體積小,易實(shí)現(xiàn) ,凈化工藝過(guò)程可以連續(xù)操作和回收各種氟化物,凈化效率高 ,效果好 ,其缺點(diǎn)是會(huì)造成二次污染 ,在寒冷的地區(qū)還需要保溫措施。濕法凈化的基本原理：SiF4 易溶于水生成氟硅酸(H 2SiF6)。在各種溫度下氟硅酸溶液上的SiF4蒸氣壓由圖 11 可知，溫度越低，氟化氫和四氟化硅的溶解度越大，含氟廢氣吸附效果越好， 因此水吸收方法易在低溫下進(jìn)行。隨著 H 2SiF6 在溶液中濃度的提高，溶液上方 SiF4 的蒸氣壓也增大。當(dāng) H 2SiF6 濃度高到一定程度時(shí)，用水凈

15、化含氟廢氣的效率就急劇降低。所以控制水溶液中的H 2SiF6 的濃度也非常的關(guān)鍵。據(jù)經(jīng)驗(yàn)可取其濃度為8% 12% 。濕法凈化是基于氟化氫和四氟化硅都極易溶于水的特性，主要反應(yīng)式有：SiF4 + 2H2O = 4HF + SiO 22HF+ SiF4 = H 2SiF6為提高凈化效率，本設(shè)計(jì)采用兩極吸收流程。1.5氟硅酸 (H2SiF 6) 的性質(zhì)及用途1.5.1 氟硅酸 (H2SiF 6 ) 的性質(zhì)無(wú)色透明的發(fā)煙液體，有刺激性氣味，呈強(qiáng)酸性。無(wú)水氟硅酸為無(wú)色氣體，不穩(wěn)定，易分解為四氟化硅和氟化氫，室溫下約50% 分解。濃的氟硅酸溶液冷卻時(shí)能析出無(wú)色二水合物晶體（H 2SiF6?2H2O）。氟硅

16、酸可溶于水，有消毒性能。氟硅酸沒(méi)有無(wú)水產(chǎn)品，最高濃度為 60.92% ，當(dāng)組分含氟硅酸 13.3% 時(shí)最穩(wěn)定，蒸餾時(shí)不分解，有毒。氟硅酸易揮發(fā)，能腐蝕玻璃、陶瓷、鉛及其他金屬。對(duì)人的皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕，對(duì)人的呼吸器官有毒害作用，宜貯存于蠟制或塑料制的容器中。表 1 3 H 2SiF 6的物理化學(xué)數(shù)據(jù)：相對(duì)密度15 oC1.29 1.311.75 oC6% H 2SiF 63溶液密度1.049 gcm1.173 gcm320% H 2SiF634% H 2SiF61.314 gcm3表 1 4 H 2SiF 6 PbSiF 6 H2O系統(tǒng)（ 20 oC）：飽和溶液飽和溶液固相固相H 2SiF6Pb

17、SiF6H 2SiF6PbSiF60.068.9713.9343.100.9867.96PbSiF6?4H2O25.8223.95PbSiF6?4H2O7.3456.5039.6510.38和氣相中的分壓用以下方程式表示： PHF =(1808.5-109.89C)T-8625+0.49C P SiF4=(1472.89+50.02C)T-10625+0.368C式中： P 分壓， Pa ；T 絕對(duì)溫度， K ；C 氟硅酸溶液的濃度% （質(zhì)量）1.5.2 氟硅酸 (H2SiF 6 ) 的用途氟硅酸是制取氟硅酸鈉、氟硅酸鉀、氟硅酸鎂、氟硅酸銅、氟硅酸鋇、氟硅酸鈣和其他氟硅酸鹽類及四氟化硅的基本原

18、料。用于金屬電鍍、木材防腐、啤酒消毒、釀造工業(yè)設(shè)備消毒和鋁的電解精制等，還可用作媒染劑和金屬表面處理劑等。本設(shè)計(jì)利用食鹽（ NaCl ）為原料與氟硅酸進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)氟硅酸鈉。反應(yīng)方程式為：H2SiF62NaCl=Na 2SiF6 2HCl以食鹽為原料時(shí)， 首先將其制成飽和溶液， NaCl 的溶解度受溫度的影響很小，故可在常溫下制備飽和溶液，其濃度約為26% 。為了使反應(yīng)更加完全，提高氟的利用率，通常氯化鈉的用量比理論量多 20% 30% 。氟硅酸鈉在鹽酸中的溶解度很低，當(dāng)采用8%H 2SiF6 時(shí)，反應(yīng)生成的鹽酸濃度為 3% 4%HCl ，此時(shí)氟硅酸鈉的溶解度約1.5% 。當(dāng)溶液中有過(guò)量的 Na

19、Cl 時(shí)，由于鹽析作用，氟硅酸鈉的溶解度將進(jìn)一步降低到0.1%以下，而且還隨著溫度的降低又略有降低，所以在盡可能低的溫度下沉淀出氟硅酸鈉是合理的。反應(yīng)生成的氟硅酸鈉結(jié)晶和從原料氟硅酸中帶來(lái)的硅膠顆粒，在外形尺寸和比重上都有較大的區(qū)別， 氟硅酸鈉在母液中的沉降速度遠(yuǎn)大于硅膠，前者約為 1.53.0m，風(fēng)量 50000130000m3。采用液壓聯(lián)軸器調(diào)速裝置可正確調(diào)節(jié)風(fēng)量，控制料漿溫度。（2）文丘里洗滌器文丘里洗滌器傳質(zhì)單元數(shù)為 3，它具有較高的捕集氣體中固體顆粒的能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單投資少，但能耗較高。法商設(shè)計(jì)的文丘里喉管氣速較低。喉管直徑為 934mm，收縮管長(zhǎng) 1298mm，擴(kuò)散管長(zhǎng) 4390mm

20、，材質(zhì)為鋼襯天然硬橡膠，喉管上有 6 個(gè)噴嘴，從法國(guó)引進(jìn)，材質(zhì)為聚丙烯。（3）旋風(fēng)噴淋洗滌塔尾氣處理系統(tǒng)采用兩個(gè)直徑為 3400mm 的旋風(fēng)噴淋洗滌塔， 兩個(gè)塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，第一塔為空塔，內(nèi)設(shè)兩層噴淋層，每層由 6 個(gè)噴嘴構(gòu)成。第一層在 7400mm，第二層在 9400mm 高處。第二塔結(jié)構(gòu)較特殊，見(jiàn)圖21噴淋塔是傳統(tǒng)的洗滌設(shè)備，阻力小。為提高第二塔的洗滌效率，采取了以下四條措施：切線進(jìn)氣，使氣體形成旋風(fēng)式旋轉(zhuǎn)，采用高壓噴嘴噴淋洗滌（0.40.6MPa ），選用引進(jìn)的聚丙烯噴嘴，采用兩段洗滌。由圖可見(jiàn)，第二旋風(fēng)噴淋洗滌塔是將兩個(gè)塔疊在一起，中間用螺旋葉片封閉過(guò)渡，上圖 2 1旋風(fēng)噴淋洗滌塔塔

21、的洗滌液不能直接流到下塔，塔內(nèi)共設(shè)4 層噴淋層，上下塔各兩層，每層各設(shè)噴嘴 6 個(gè)共 24 個(gè)。圖示安裝位置能獲得最佳洗滌效率。塔內(nèi)最高噴淋層距頂約 752mm，該空間作除沫用，塔頂800300接管作為排氣筒。旋風(fēng)噴淋洗滌塔內(nèi)壁及各部件襯貼一層4mm 的預(yù)硫化丁基橡膠板，膠板搭接方向應(yīng)順著氣流方問(wèn)。（ 4）聚丙烯噴嘴聚丙烯噴嘴（自法國(guó)引進(jìn)）結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 22，特點(diǎn)是能防止堵塞，利用沖擊、離心作用使液體分散，噴淋均勻，范圍廣，效率高。國(guó)外用于磷酸和磷酸濃縮氟吸收的噴頭大都是防堵噴嘴，噴嘴借沖擊或離心作用使液體分散，兩種噴嘴均容許采用大的噴口，故可防止硅膠等堵塞。這類噴頭采用聚丙烯材料制作。圖 2 2

22、聚丙烯噴嘴2.1.2 現(xiàn)有洗滌器的類型目前在磷肥工業(yè)中（用于磷酸、磷銨、重鈣生產(chǎn)中）最普遍使用的洗滌設(shè)有：噴淋塔、填料塔、噴淋錯(cuò)流洗滌器、噴淋錯(cuò)流填充床洗滌器、文丘里洗滌器、旋風(fēng)噴淋洗滌器、聯(lián)合洗滌系統(tǒng)。（1）文丘里洗滌器 文丘里洗滌器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 （見(jiàn)圖 23），投資少，由于使用的流體都屬于是液體或氣體流速很高，在很短的接觸時(shí)間內(nèi)氣體和液體達(dá)到高度混合， 所以能耗很高。能量輸入可通過(guò)驅(qū)動(dòng)氣體或水實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)水能耗也高， 故一般多使用氣體驅(qū)動(dòng)的洗滌器。 因?yàn)橐簹獾姆稚⒍雀?，在文丘里洗滌器后面需接上高效除霧系統(tǒng)。在多數(shù)情況下采用旋風(fēng)分離裝置。文丘里洗滌器大多結(jié)合采用噴淋塔或旋風(fēng)分離除霧。據(jù)報(bào)道，按照

23、氣體速度 1838ms 或壓力降 26.633.3kPa（ 200250mmHg，表壓）的不同，文丘里本身的傳質(zhì)單元數(shù)為 2.4 3.6 的數(shù)量級(jí)。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局還要求文丘里的傳質(zhì)單元數(shù)在 2 4 之間，壓力降較高，約在 4080kPa（表壓）。（ 2）旋風(fēng)噴淋洗滌器旋風(fēng)噴淋洗滌器（或洗滌塔）通過(guò)將洗滌液噴入流動(dòng)氣相而提供了大量液氣接觸表面。切線進(jìn)口使氣體從底部到頂部作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 所產(chǎn)生的離心力消除了洗滌液的大量圖 2 3文丘里洗滌器夾帶，如圖 2 4 所示盡管這種裝置的吸收能力比一般噴淋塔高，但由于上述文中已提到的原因，它還是有限的。聯(lián)合洗滌系統(tǒng)由于當(dāng)前環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格，一段洗滌系統(tǒng)常常

24、無(wú)法達(dá)到環(huán)保要求，只有多段洗滌系統(tǒng)才能達(dá)到高除氟率要求。最普通的結(jié)合形式是噴淋塔和填料塔組合，也可以是錯(cuò)流洗滌器和文丘里洗滌器后隨旋風(fēng)噴淋洗滌器。不常用文丘里串聯(lián)，因?yàn)槠鋲毫荡?，能耗高。圖 2 4旋風(fēng)噴淋洗滌器2.2工藝過(guò)程的選擇鑒于 HF 和 SiF 4 都極易溶于水的特性，本設(shè)計(jì)采用水吸凈化法凈化含氟廢氣。濕法凈化技術(shù)采用水, 堿性溶液或某些鹽類溶液來(lái)吸收含氟廢氣中的氟化物 , 從而達(dá)到凈化回收的目的, 同時(shí)還可以得到副產(chǎn)品氟硅酸鈉, 冰晶石 , 氟硅酸等 . 濕法凈化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于凈化設(shè)備體積小 , 易實(shí)現(xiàn) , 凈化工藝過(guò)程可以連續(xù)操作和回收各種氟化物 , 凈化效率高 , 效果好 ,

25、其缺點(diǎn)是會(huì)造成二次污染 , 在寒冷的地區(qū)還需要保溫措施。生成氟硅酸鈉的過(guò)程中干燥是其中的重要階段，本設(shè)計(jì)采用氣流干燥技術(shù)。氣流干燥也稱“瞬間干燥”，是固體流態(tài)化中氣相輸送在干燥方面的應(yīng)用。該法是使熱介質(zhì)（空氣、惰性氣體、燃?xì)饣蚱渌麩釟怏w）和待干燥固體顆粒直接接觸，并使待干燥固體顆粒懸浮于流體中，因而兩相接觸面積大，強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)過(guò)程，廣泛應(yīng)用于散狀物料的干燥單元操作。2.3工藝流程簡(jiǎn)圖水氯化鈉排放水F%0.1gm 3氯化鈉溶液含氟廢氣氟硅酸鈉圖 26氟硅酸鈉工藝流程圖氯化鈉復(fù)分回轉(zhuǎn)干燥機(jī)解來(lái)自磷肥廠的含氟廢氣器離心機(jī)粉碎機(jī)吸收槽氟硅酸鈉成品圖 2 7副產(chǎn)法生產(chǎn)氟硅酸鈉流程圖對(duì)圖 2和圖 2 7

26、 的說(shuō)明：利用含氟廢氣中的SiF 4 和 HF氣體都易于溶解于水中的特點(diǎn)，首先以水來(lái)吸收來(lái)自磷肥廠的含氟廢氣。本設(shè)計(jì)以食鹽為原料，在化鹽崗位將其制成飽和溶液，進(jìn)入復(fù)分解反應(yīng)器與H 2SiF6進(jìn)行合成。其反應(yīng)方程式為：H2SiF6 2NaCl=Na 2SiF62HCl ，生成氟硅酸鈉。再經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥和粉碎制成符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的氟硅酸鈉，包裝后即為氟硅酸鈉成品。2.4各崗位操作法2.4.1 化鹽崗位操作法2.4.1.1崗位任務(wù)本崗位的任務(wù)是制備澄清的飽和食鹽溶液, 確保合成崗位用鹽的需要。首先將食鹽定量稱量后由食鹽皮帶機(jī)輸送到溶鹽池中，將食鹽溶解后充入壓縮空氣并通過(guò)截止閥來(lái)控制輸入的壓縮空氣

27、量，在溶鹽池中制得飽和食鹽溶液后再由陶瓷泵輸送到鹽水高位槽中，為下一步的合成反應(yīng)做好準(zhǔn)備。2.4.2合成崗位操作法2.4.2.1崗位任務(wù) :將氟硅酸和食鹽溶液 , 按照規(guī)定工藝條件 , 經(jīng)結(jié)晶、洗滌、固液分離操作 , 制得符合要求的氟硅酸鈉料漿 , 供給過(guò)濾崗位。2.4.2.2合成崗位工藝流程示意圖存儲(chǔ)在鹽水高位槽中的飽和食鹽溶液通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)控制其進(jìn)入結(jié)晶器的流量，而氟硅酸高位槽中所存儲(chǔ)的氟硅酸是由酸虹吸流量計(jì)來(lái)控制氟硅酸進(jìn)入結(jié)晶器的流量。結(jié)晶器中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：H2SiF 6 2NaCl=Na2SiF 62HCl，再將 Na2 SiF 6 和 HCl 的混合物先后移至第一增稠器和

28、第一增稠器中進(jìn)行增稠，最后經(jīng)過(guò)在緩沖槽中進(jìn)行攪拌后將混合液排至過(guò)濾崗位。2.4.3過(guò)濾崗位操作法2.4.3.1崗位任務(wù)將合成崗位送來(lái)的氟硅酸鈉料漿, 經(jīng)離心分離 , 制成水分符合要求的氟硅酸鈉半成品。為合成崗位輸送氟硅酸液、食鹽液及一增至三增的料液。2.4.3.2過(guò)濾崗位工藝流程示意圖2.4.3.3對(duì)圖 210 過(guò)濾崗位工藝流程示意圖的說(shuō)明來(lái)自料漿緩沖槽的氟硅酸鈉料漿首先進(jìn)入立式離心機(jī)和臥式離心機(jī)，經(jīng)過(guò)分離后得到合格的氟硅酸鈉半成品，存儲(chǔ)在半成品漏斗中，剩下的料液經(jīng)洗滌槽洗滌后被重新利用2.4.4 干燥崗位操作法2.4.4.1崗位任務(wù)本崗位任務(wù)是將過(guò)濾崗位送來(lái)的氟硅酸鈉半成品（推料小車送來(lái)貨連

29、續(xù)輸送機(jī)送來(lái)），按規(guī)定的工藝操作指標(biāo)， 經(jīng)氣流干燥、旋風(fēng)分離、 脈沖除塵，制成符合國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)氟硅酸鈉成品，送入成品貯斗供包裝。2.4.4.2干燥崗位工藝流程示意圖氟硅酸鈉半成品從半成品漏斗進(jìn)入氣流干燥管后經(jīng)過(guò)電流加熱后送至成品收塵器中，再經(jīng)過(guò)成品星型下料斗進(jìn)入成品大貯斗中，最后經(jīng)包裝螺旋制得成品，由磅秤稱量產(chǎn)品。該過(guò)程中的氣體經(jīng)脈沖袋式除塵器后一部分放空，一部分存儲(chǔ)在空氣貯罐中。2.5 物料衡算2.5.1 本設(shè)計(jì)所用的磷礦的組成如下表：表 21設(shè)計(jì)所用的磷礦組成成分P2O5CaOFe2O3Al 2O3MgOMnO含量 %31.2145.031.181.651.260.02成分灼燒矢量C

30、O2酸不溶物SiO2FSO4含量 %4.503.1511.468.662.341.532.5.2本設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模氟硅酸鈉2000 Ta2.5.3本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求生產(chǎn)過(guò)程中，磷礦石中的氟20% 留在產(chǎn)品的固相中 , 隨生產(chǎn)磷酸的廢渣或隨污水排出。 80% 的氟以 HF 和 SiF4 的形式從氣相中排出。2.5.3.1吸收要求：保證混合器，萃取崗位的氣體含氟量 0.18gm3 ，排放的尾氣含氟量 98%HCl 含量 0.1%HF含量 Na SiF0.1%成品水分含量 0. 01%水不溶物含量 60mmH2O電爐爐膛溫度 4002.5.3.3每小時(shí)生成的 Na2 SiF 6 的量每年以 300 天工作

31、日計(jì)，則每小時(shí)生成的 Na26 的量如下：SiF2000(300 24)=0.278 t(1) 每小時(shí)被吸收的F 量為：16 Na2 6 26FSiF16 H SiF（ 16） 176190.278 tG則 G = 0.278 19 6176 = 0.180 t(2) 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，在吸收工段中，氟的吸收率為 98%，則通過(guò)吸收工段的 F 氣體總量為：F1 = 0.18098 % = 0.184t有 80%的 F 作為氣體逸出，則總共的氟為：F0 = 0.18480 % =0.230 t則固相的氟含量為：F2 = 0.230 0.184 = 0.046 t隨廢氣排放到空氣中的氟為：F3 =

32、0.184(1 -98%) = 0.004t符合國(guó)家關(guān)于含氟廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。2.5.3.4每小時(shí)消耗的磷礦總量HF(16)Na2SiF6Ca5F（PO4） 320(16)1885040.278G1G1=5040.278 6 188 = 4.47 tCa5F（ PO4）3 中的所含 P 的質(zhì)量為 :4.47 31 3504=0.825 t而 P2O5 中含 P 百分?jǐn)?shù)為 : （ 31 2） 142=0.437設(shè)每小時(shí)消耗的磷礦為T 噸：T 31.21% （31 2）142 = 0.825 則 T = 6.05 t2. 5. 3. 5 干燥工段的物料衡算基本假設(shè)a. 粒子系圓球形。b. 粒子在干燥

33、過(guò)程中，由于除去水分而引起粒子的改變及高度的變化略去不計(jì)。c. 在氣流干燥管中粒子均勻分散懸浮于氣流中，無(wú)相互粘貼現(xiàn)象。d. 粒子進(jìn)入氣流干燥管后，粒子濃度對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡的影響略去不計(jì)。( 一 ) 已知基本參數(shù)a. 物 料 的 基 本 參 數(shù) ， 生 產(chǎn) 能 力 G0=0.180 103kg; 物 料 密 度 m=2000kgm3 ；物料要求從 M 1=25% ( 干基 ) 干燥至 M 2=0.01% ( 干基 ) ；物料進(jìn)口溫度 tm1=20；干物料比熱容 Cm=1.26kg(kg?k), 物料臨界濕含量M C =2% ( 干基 ) ；平衡濕含量極小，可忽略不計(jì)。b. 空氣的基本參數(shù)， 進(jìn)氣流干燥管的空氣溫度t1=400，進(jìn)氣流干燥管的空氣濕含量x1=0.025( 二 ) 物料衡算和熱量衡算a. 物料衡算 氣體干燥管內(nèi)的物料衡算式為：GC(M 1-M 2)=L(X 1-X2)絕干物料量180kg(t2-tw)(M 2M C)M C RW CM (t2-tw)M crw-Cm(t2-tm)查得 tw=61; r w=2355kjkg; M c=2% 代入上式得t m2=81與假設(shè)的基本一致，可以不必再試算。新鮮空氣L，H2廢氣L，H2干燥物料G2，X2濕物料G1， X1H1，H2 分別為濕空氣進(jìn)出干燥器時(shí)的濕度， KgKg 絕干氣X1，X2 分別為兩