磷酸生產(chǎn)工藝培訓(xùn)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1磷酸磷酸(ln sun)生產(chǎn)工藝培訓(xùn)生產(chǎn)工藝培訓(xùn)第一頁(yè)，共57頁(yè)。一、磷酸一、磷酸(ln sun)次磷酸次磷酸(ln sun)(ln sun)：H3PO2H3PO2亞磷酸亞磷酸(ln sun)(ln sun)：H3PO3H3PO3正磷酸正磷酸(ln sun)(ln sun)：H3PO4H3PO4過(guò)磷酸過(guò)磷酸(ln sun)(ln sun)：H3PO5H3PO5F 第1頁(yè)/共57頁(yè)第二頁(yè)，共57頁(yè)。 將礦在石英SiO2的存在下，在電爐中用焦碳還原得到元素磷，然后呈蒸汽態(tài)逸出（升華），再經(jīng)燃燒使之氧化生成(shn chn)P2O5，用水吸收生成(shn chn)磷酸Ca(PO4)2 + C

2、 + 6SiO2 P4 + CO + CaSiO3P4+ O2 P4O10 + H2O HPO3 3 + H2O H3PO4二、磷酸二、磷酸(ln sun)的生產(chǎn)方法的生產(chǎn)方法 F 熱熱 法法濕濕 法法熱法（電熱法，高爐熱法（電熱法，高爐(gol)法，窯法）法，窯法）第2頁(yè)/共57頁(yè)第三頁(yè)，共57頁(yè)。 就是磷礦通過(guò)強(qiáng)酸酸解制得磷酸，目前常用的就是硫酸，當(dāng)然就是磷礦通過(guò)強(qiáng)酸酸解制得磷酸，目前常用的就是硫酸，當(dāng)然還有其他強(qiáng)酸，如硝酸，鹽酸，氟硅酸等。主要是因?yàn)楣に嚥贿€有其他強(qiáng)酸，如硝酸，鹽酸，氟硅酸等。主要是因?yàn)楣に嚥怀墒?，形成產(chǎn)業(yè)化困難成熟，形成產(chǎn)業(yè)化困難(kn nn)，投資成本和生產(chǎn)成本較高，

3、投資成本和生產(chǎn)成本較高Ca5F(PO4)3+ H2SO4+ nH2OCaSO4.nH2O+ H3PO4 + HFF 熱熱 法法濕濕 法法濕濕 法法 分類(lèi)(fn li)按操作(cozu)方式分按反應(yīng)類(lèi)型分按結(jié)晶形式分按料漿冷卻方式分第3頁(yè)/共57頁(yè)第四頁(yè)，共57頁(yè)。設(shè)備和新型材料的問(wèn)世，使?jié)裨O(shè)備和新型材料的問(wèn)世，使?jié)穹姿嵫b置的關(guān)鍵設(shè)備不斷改法磷酸裝置的關(guān)鍵設(shè)備不斷改進(jìn)，更加速了磷酸工業(yè)規(guī)模大進(jìn)，更加速了磷酸工業(yè)規(guī)模大型化的發(fā)展。但由于受到設(shè)備型化的發(fā)展。但由于受到設(shè)備制造能力的限制，大型濕法磷制造能力的限制，大型濕法磷酸裝置除反應(yīng)槽可采用單系列酸裝置除反應(yīng)槽可采用單系列外，其過(guò)濾外，其過(guò)濾(g

4、ul)和濃縮部分和濃縮部分均采用多系列。均采用多系列。第4頁(yè)/共57頁(yè)第五頁(yè)，共57頁(yè)。大型大型裝置裝置(zhungzh)建設(shè)建設(shè)情況情況工藝技術(shù)設(shè)計(jì)能力t/dP2O5建廠數(shù)建設(shè)單位國(guó)內(nèi)技術(shù)10003云南三環(huán)國(guó)內(nèi)技術(shù)10002甕福磷肥廠國(guó)內(nèi)技術(shù)10001云南磷肥廠國(guó)內(nèi)技術(shù)10001開(kāi)陽(yáng)磷肥廠國(guó)外技術(shù)10001甕福磷肥廠第5頁(yè)/共57頁(yè)第六頁(yè)，共57頁(yè)。磷的主磷的主要用途要用途主要用于生產(chǎn)磷肥和各種磷化工產(chǎn)品 硫化物濕法磷酸肥料次磷酸正磷酸凈化磷礦赤磷飼料添加劑氯化物氫氧化物電鍍，醫(yī)藥磷鐵黃磷磷化物工業(yè)磷酸鹽食品添加劑精細(xì)磷化學(xué)品有機(jī)合成原料阻燃劑醫(yī)藥化學(xué)品表面活性劑，染料農(nóng)藥第6頁(yè)/共57頁(yè)第

5、七頁(yè)，共57頁(yè)。五、磷酸生產(chǎn)(shngchn)的三大經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、轉(zhuǎn)化率：3、過(guò)濾(gul)強(qiáng)度：2、洗滌(xd)率：轉(zhuǎn)化率（以x表示）：反應(yīng)物反應(yīng)掉的量占其輸入量的百分?jǐn)?shù)。 過(guò)濾強(qiáng)度（過(guò)濾機(jī)能力）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積過(guò)濾機(jī)產(chǎn)生的石膏或P2O5的量。石膏經(jīng)過(guò)洗滌后回收附著在石膏上的磷第7頁(yè)/共57頁(yè)第八頁(yè)，共57頁(yè)。六、磷酸(ln sun)生產(chǎn)中的P2O5損失P2O5損 失工藝工藝(gngy)損損失失機(jī)械機(jī)械(jxi)損損失失轉(zhuǎn)化損失轉(zhuǎn)化損失洗滌損失洗滌損失未反應(yīng)的未反應(yīng)的P2O5損失損失共晶損失共晶損失第8頁(yè)/共57頁(yè)第九頁(yè)，共57頁(yè)。沉積巖：磷塊巖，在海沉積巖：磷塊巖，在海 洋條件的影響下形

6、成洋條件的影響下形成火成巖：磷灰石，含磷物質(zhì)熔融巖漿冷卻結(jié)晶而形成火成巖：磷灰石，含磷物質(zhì)熔融巖漿冷卻結(jié)晶而形成變質(zhì)巖：介于兩者之間，沉積巖在地?zé)岬暮婵咀冑|(zhì)巖：介于兩者之間，沉積巖在地?zé)岬暮婵?hn(hn k ko)o)下形下形成成生物堆積物：由海禽類(lèi)動(dòng)物的排泄物構(gòu)成的表明沉積層生物堆積物：由海禽類(lèi)動(dòng)物的排泄物構(gòu)成的表明沉積層磷灰磷灰石晶石晶體體（1）磷礦的地質(zhì)）磷礦的地質(zhì)(dzh)來(lái)源來(lái)源 F 主要成分：氟磷酸鈣主要成分：氟磷酸鈣分分 子子 式：式：3Ca3Ca3 3(PO(PO4 4) )2 2. .CaFCaF2 2 CaCa5 5F(POF(PO4 4) )3 3化化 學(xué)學(xué) 式：式：C

7、aCa5 5F(POF(PO4 4) )3 3 1、磷礦、磷礦 第二部分第二部分 反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)第9頁(yè)/共57頁(yè)第十頁(yè)，共57頁(yè)。F P P2 2OO5 5：磷礦和磷肥中所含的五氧化二磷當(dāng)量磷礦和磷肥中所含的五氧化二磷當(dāng)量BPLBPL： 骨質(zhì)磷酸鈣的英文縮寫(xiě)，磷酸三鈣的百分?jǐn)?shù)骨質(zhì)磷酸鈣的英文縮寫(xiě)，磷酸三鈣的百分?jǐn)?shù) 1BPL = 1BPL = 2.1832.183 P P2 2OO5 5 % % 1P 1P2 2OO5 5% = % = 0.45760.4576 BPL BPL （3）純氟磷酸鈣）純氟磷酸鈣 提供磷礦品位極限的概念提供磷礦品位極限的概念 CaO和和F是磷礦石的必要組成是磷礦石的

8、必要組成 由于同晶取代、伴生雜質(zhì)、開(kāi)采變化等原由于同晶取代、伴生雜質(zhì)、開(kāi)采變化等原 因，實(shí)際品位遠(yuǎn)低于純品值因，實(shí)際品位遠(yuǎn)低于純品值第10頁(yè)/共57頁(yè)第十一頁(yè)，共57頁(yè)。 （4）磷礦的質(zhì)量）磷礦的質(zhì)量(zhling)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià) F 磷礦質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)磷礦質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià) 化學(xué)組成（品位和雜質(zhì)化學(xué)組成（品位和雜質(zhì)） 反應(yīng)活性反應(yīng)活性 抗阻緩性抗阻緩性 發(fā)泡性發(fā)泡性 F 磷礦中雜質(zhì)的影響磷礦中雜質(zhì)的影響 工藝過(guò)程（技術(shù)上）工藝過(guò)程（技術(shù)上） 經(jīng)濟(jì)角度經(jīng)濟(jì)角度磷礦被酸解的難易磷礦被酸解的難易(nn y)程度程度磷礦在硫磷混酸中抵抗磷礦在硫磷混酸中抵抗(dkng)生成鈍化膜的生成鈍化膜的能力能力第11頁(yè)/

9、共57頁(yè)第十二頁(yè)，共57頁(yè)。2、硫酸、硫酸(li sun) 分解磷礦石后，生產(chǎn)二水分解磷礦石后，生產(chǎn)二水(r shu)硫酸鈣（石膏）晶體和濃度為硫酸鈣（石膏）晶體和濃度為28%左左右的稀磷酸的混合料漿，然后經(jīng)過(guò)濾分離后得到成品稀酸，該右的稀磷酸的混合料漿，然后經(jīng)過(guò)濾分離后得到成品稀酸，該稀酸經(jīng)蒸發(fā)水分提濃后，最終得到要求的成品磷酸。稀酸經(jīng)蒸發(fā)水分提濃后，最終得到要求的成品磷酸。第12頁(yè)/共57頁(yè)第十三頁(yè)，共57頁(yè)。Ca5F(PO4)3+ 7H3PO4 =5 Ca(H2 PO4)2 +HFCa5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=5CaSO4.nH2O+3H3PO4 +HF 5Ca(H2P

10、O4)2+5H2SO4+10H2O=5CaSO4.nH2O+ 10H3PO41. CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF2. 6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O3. 3Si F4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO24. CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + CO2 + H2O5. R2O3) + 2 H3PO4 = 2RPO4+ 3H2O6. H2SiF6 SiF4 + 2HF7. R2O + H2SiF6 = R2 SiF6 + H2O主要副反應(yīng)主要副反應(yīng)二、生產(chǎn)(shngchn)原理第13頁(yè)/共57頁(yè)第十四頁(yè)，共57頁(yè)。為了描述反應(yīng)(f

11、nyng)介質(zhì)中真正發(fā)生的情況，將礦和硫酸反應(yīng)(fnyng)生產(chǎn)磷酸分為兩個(gè)步驟：1、礦的溶解(rngji)Ca5F(PO4)3+7H3PO4=5Ca（H2PO4）2+HF 2、石膏(shgo)的生成5Ca（H2PO4）2 +5H2SO4+mH2O=5CaSO4。H2O+10H3PO4 5m第14頁(yè)/共57頁(yè)第十五頁(yè)，共57頁(yè)。 2、磷礦對(duì)濕法加工有影響、磷礦對(duì)濕法加工有影響(yngxing)的主要化學(xué)成分的主要化學(xué)成分 F F F：有利于結(jié)晶，對(duì)系統(tǒng)不利有利于結(jié)晶，對(duì)系統(tǒng)不利F CICI：生成生成HCIHCI，加劇腐蝕，加劇腐蝕F R R2 2OO：生成結(jié)垢的主要因素生成結(jié)垢的主要因素F S

12、OSO3 3：減少硫酸消耗減少硫酸消耗F 痕量元素和放射性元素：痕量元素和放射性元素：對(duì)石膏的處理有影響對(duì)石膏的處理有影響F COCO2 2和有機(jī)物：和有機(jī)物：液沫夾帶液沫夾帶F CaO/PCaO/P2 2OO5 5：最主要的經(jīng)濟(jì)因素最主要的經(jīng)濟(jì)因素F R R2 20 03 3：影響結(jié)晶，對(duì)后續(xù)處理不利影響結(jié)晶，對(duì)后續(xù)處理不利F SiOSiO2 2 和酸不溶物（和酸不溶物（A.IA.I）：）：分散性泥質(zhì)，無(wú)效負(fù)荷分散性泥質(zhì)，無(wú)效負(fù)荷F Mg0Mg0：第一有害元素，影響結(jié)晶第一有害元素，影響結(jié)晶第15頁(yè)/共57頁(yè)第十六頁(yè)，共57頁(yè)。與濕法磷酸與濕法磷酸(ln sun)(ln sun)生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)

13、的晶型有三種：生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的晶型有三種：【二水物】【二水物】 【-半水物】半水物】 【無(wú)水物】【無(wú)水物】 第16頁(yè)/共57頁(yè)第十七頁(yè)，共57頁(yè)。 4、硫酸鈣轉(zhuǎn)化、硫酸鈣轉(zhuǎn)化(zhunhu)的相平衡圖的相平衡圖 磷酸濃度P2O5%溫度溫度區(qū)域半水無(wú)水二水區(qū)域半水二水無(wú)水區(qū)域二水半水無(wú)水CaSO4-P2O5-H2O體系(tx)平衡圖第17頁(yè)/共57頁(yè)第十八頁(yè)，共57頁(yè)。010203040506070809010011005101520253035404550P2O5%溫度區(qū)域區(qū)域(qy)二水二水半水半水無(wú)水無(wú)水區(qū)域區(qū)域(qy)半水半水二水二水無(wú)水無(wú)水區(qū)域區(qū)域半水半水無(wú)水無(wú)水二水二水DABC第18頁(yè)

14、/共57頁(yè)第十九頁(yè)，共57頁(yè)。三、反應(yīng)系統(tǒng)的指標(biāo)三、反應(yīng)系統(tǒng)的指標(biāo)(zhbio)控制和對(duì)石膏結(jié)晶的影響控制和對(duì)石膏結(jié)晶的影響F 1、停留時(shí)間停留時(shí)間（或反應(yīng)槽容積）（或反應(yīng)槽容積）F 2、礦份細(xì)度（礦粒度）礦份細(xì)度（礦粒度）指反應(yīng)槽內(nèi)平均停留時(shí)間，其目的是使石膏(shgo)結(jié)晶長(zhǎng)大，并消除過(guò)飽和度，提高過(guò)濾能力。反應(yīng)槽的停留時(shí)間由反應(yīng)槽容積(rngj)決定，反應(yīng)槽容積(rngj)滿足：1、為磷礦的全部轉(zhuǎn)化提供足夠的停留時(shí)間。2、為正常的結(jié)晶成長(zhǎng)和生產(chǎn)合格的結(jié)晶粒度提供足夠的停留時(shí)間。3、容許在反應(yīng)工段消除料漿中泡沫和乳化現(xiàn)象。磷礦的分解速度與礦表面積成正比，因此提高礦粉細(xì)度，可以加快反應(yīng)速度，

15、提高礦的分解率；但過(guò)細(xì)的礦粉會(huì)增加動(dòng)力消耗，同時(shí)反應(yīng)槽加礦區(qū)由于反應(yīng)劇烈造成局部過(guò)飽和現(xiàn)象。第19頁(yè)/共57頁(yè)第二十頁(yè)，共57頁(yè)。F 3、攪拌強(qiáng)度、攪拌強(qiáng)度F 4、回漿量回漿量攪拌器又被稱(chēng)作葉輪或槳葉，它是攪拌設(shè)備的核心部件。根據(jù)攪拌器在攪拌時(shí)產(chǎn)生的流型，可以(ky)分為軸向流和徑向流兩種。 攪拌器由傳動(dòng)裝置（電機(jī)(dinj)、減速機(jī)）和攪拌器組成攪拌器的作用：1、使料漿和加入的原料充分混合。2、加快傳熱(chun r)、傳質(zhì)速度。作用：1、溶解磷礦。2、提供晶種。3、控制溫度。第20頁(yè)/共57頁(yè)第二十一頁(yè)，共57頁(yè)。SO3對(duì)反應(yīng)的影響：1、影響石膏的結(jié)晶。2、影響磷酸原料的消耗(xioho)

16、。3、影響磷的收率。F 5、液相液相SO3濃度濃度液相液相SO3濃度對(duì)磷礦分解、硫酸鈣晶核生成濃度對(duì)磷礦分解、硫酸鈣晶核生成(shn chn)、晶體的成長(zhǎng)和外形、晶體的轉(zhuǎn)化及、晶體的成長(zhǎng)和外形、晶體的轉(zhuǎn)化及HPO2-4有很大影響。有很大影響。操作(cozu)時(shí)注意事項(xiàng)：SO3應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)，幅度過(guò)大不利于結(jié)晶過(guò)程。溫度溫度SO3第21頁(yè)/共57頁(yè)第二十二頁(yè)，共57頁(yè)。F 6、反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度操作(cozu)時(shí)注意：當(dāng)?shù)V品位低、雜質(zhì)含量高時(shí)，溫度控制適當(dāng)提高。二水法磷酸反應(yīng)溫度控制可以二水法磷酸反應(yīng)溫度控制可以(ky)采用空氣吹掃冷卻和真空閃蒸冷卻。采用空氣吹掃冷卻和真空閃蒸冷卻。反應(yīng)溫度對(duì)裝置的影

17、響：1、影響石膏的結(jié)晶。2、過(guò)高的溫度加快裝置設(shè)備(shbi)的腐蝕。3、過(guò)高的溫度加快過(guò)濾機(jī)濾布破損。P2O5%溫度溫度第22頁(yè)/共57頁(yè)第二十三頁(yè)，共57頁(yè)。F 7、液相液相P2O5濃度濃度液相P2O5對(duì)裝置的影響(yngxing)：1、影響(yngxing)石膏的結(jié)晶。2、過(guò)高的溫度加快裝置設(shè)備的腐蝕。3、過(guò)高的溫度加快過(guò)濾機(jī)濾布破損。液相液相P2O5濃度濃度(nngd)濃度濃度(nngd)控制即為稀磷酸濃度控制即為稀磷酸濃度(nngd)的控制。的控制。操作時(shí)注意：在實(shí)際操作中，反應(yīng)槽液相P2O5濃度一般在26%30%，但當(dāng)?shù)V中MgO和R2O3含量(hnling)增加時(shí)，濾液密度的控制要

18、相應(yīng)的降低。P2O5%第23頁(yè)/共57頁(yè)第二十四頁(yè)，共57頁(yè)。F 8、料漿液固比（含固量）料漿液固比（含固量）含固量對(duì)裝置的影響：1、影響料漿攪拌。2、影響料漿輸送(sh sn)。3、能夠延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。4、提高生產(chǎn)能力操作時(shí)注意：在實(shí)際操作中，當(dāng)?shù)V中Mg和R2O3含量增加時(shí)，含固量的控制要相應(yīng)(xingyng)的降低。含固含固量量第24頁(yè)/共57頁(yè)第二十五頁(yè)，共57頁(yè)。四、磷酸四、磷酸(ln sun)生產(chǎn)中的有關(guān)計(jì)算生產(chǎn)中的有關(guān)計(jì)算用物理和化學(xué)的基本定律，對(duì)參與單元用物理和化學(xué)的基本定律，對(duì)參與單元(dnyun)操作或反應(yīng)過(guò)程的物料操作或反應(yīng)過(guò)程的物料的質(zhì)量、組成和狀態(tài)等過(guò)程參數(shù)，進(jìn)行定量的計(jì)

19、算。的質(zhì)量、組成和狀態(tài)等過(guò)程參數(shù)，進(jìn)行定量的計(jì)算。 1、化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 在化工計(jì)算以及化工工藝操作和設(shè)備設(shè)計(jì)中，必不可少地要用到有關(guān)化合物的物性數(shù)據(jù)。大致歸納成以下幾類(lèi)： (1) 基本物性數(shù)據(jù)如臨界常數(shù)（臨界壓力、臨界溫度、臨界體積）、密度或比容、狀態(tài)方程參數(shù)、壓縮系數(shù)、蒸氣壓、氣一液平衡關(guān)系等。(2 )熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)如內(nèi)能、焓、熵、熱容、相變熱、自由(zyu)能、自由(zyu)焓等。(3) 化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)如反應(yīng)熱、生成熱、燃燒熱、反應(yīng)速度常數(shù)、活化能，化學(xué)平衡常數(shù)等。(4) 傳遞參數(shù)如粘度、擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等。 第25頁(yè)/共57頁(yè)第二十六頁(yè)，共57頁(yè)。2、 物料物料(w lio)衡算衡

20、算 物料物料(w lio)衡算是化工計(jì)算中最基本、也是最重要的內(nèi)容之一衡算是化工計(jì)算中最基本、也是最重要的內(nèi)容之一，它是能量衡算的基礎(chǔ)。，它是能量衡算的基礎(chǔ)。 （1）對(duì)已有的生產(chǎn)設(shè)備或裝置，利用實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)，算出另一）對(duì)已有的生產(chǎn)設(shè)備或裝置，利用實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)，算出另一些不能直接測(cè)定的物料些不能直接測(cè)定的物料(w lio)量。用此計(jì)算結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)情況量。用此計(jì)算結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行分析、作出判斷、提出改進(jìn)措施。進(jìn)行分析、作出判斷、提出改進(jìn)措施。（2）是設(shè)計(jì)一種新的設(shè)備或裝置，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，先作物料）是設(shè)計(jì)一種新的設(shè)備或裝置，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，先作物料(w lio)衡算，求出進(jìn)出各設(shè)備的物料衡算，

21、求出進(jìn)出各設(shè)備的物料(w lio)量，然后再作能量衡量，然后再作能量衡算，求出設(shè)備或過(guò)程的熱負(fù)荷，從而確定設(shè)備尺寸及整個(gè)工藝流算，求出設(shè)備或過(guò)程的熱負(fù)荷，從而確定設(shè)備尺寸及整個(gè)工藝流程。程。 物料(w lio)衡算的基本關(guān)系式應(yīng)該表示為：第26頁(yè)/共57頁(yè)第二十七頁(yè)，共57頁(yè)。列物料衡算式時(shí)應(yīng)注意，物料平衡是指質(zhì)量平衡，不是體積或物質(zhì)的量列物料衡算式時(shí)應(yīng)注意，物料平衡是指質(zhì)量平衡，不是體積或物質(zhì)的量(摩爾摩爾數(shù)數(shù))平衡。因?yàn)槠胶?。因?yàn)?yn wi)反應(yīng)前后物料中的分子數(shù)不守恒。反應(yīng)前后物料中的分子數(shù)不守恒。 第27頁(yè)/共57頁(yè)第二十八頁(yè)，共57頁(yè)。3、 能量衡算能量衡算 在化工生產(chǎn)中，能量的消

22、耗是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它在化工生產(chǎn)中，能量的消耗是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它是衡量工藝過(guò)程、設(shè)備設(shè)計(jì)、操作制度是否是衡量工藝過(guò)程、設(shè)備設(shè)計(jì)、操作制度是否(sh fu)先進(jìn)合先進(jìn)合理的主要指標(biāo)之一理的主要指標(biāo)之一 能量的形式能量的形式能量衡算也象物料衡算那樣，要用到守恒的概念，也就是姿開(kāi)算進(jìn)入的能量和離開(kāi)的能音，因此就要分清不同的能量形式和表示的方法。能量衡算也象物料衡算那樣，要用到守恒的概念，也就是姿開(kāi)算進(jìn)入的能量和離開(kāi)的能音，因此就要分清不同的能量形式和表示的方法。 動(dòng)能（動(dòng)能（Ek） 運(yùn)動(dòng)著的流體運(yùn)動(dòng)著的流體(lit)具有動(dòng)能；具有動(dòng)能； 位能（位能（EP） 物體自某一基準(zhǔn)面移高到一

23、定距離，由于這種位移而具有的能量。物體自某一基準(zhǔn)面移高到一定距離，由于這種位移而具有的能量。 靜壓能（靜壓能（Ez）流體）流體(lit)由于一定的靜壓強(qiáng)而具有的能量。由于一定的靜壓強(qiáng)而具有的能量。 內(nèi)能（內(nèi)能（U） 內(nèi)能是指物體除了宏觀的動(dòng)能和位能外所具有的能量。內(nèi)能是指物體除了宏觀的動(dòng)能和位能外所具有的能量。 第28頁(yè)/共57頁(yè)第二十九頁(yè)，共57頁(yè)。 1、熱量(rling)（Q） 2、功（W） 3、焓(H) 4、熱容與能量衡算有關(guān)(yugun)的重要物理量 根據(jù)能量(nngling)守恒原理，能量(nngling)衡算的基本方法可表示為：輸入的能量(nngling) 一 輸出的能量(nngl

24、ing) 積累的能量(nngling)在體系中能量遵循：1、總能量衡算H +Ek + EP Q + W2、熱量衡算Q = H = H1 H2 3、機(jī)械能衡算Hu2/2gZ(PV)QWF 第29頁(yè)/共57頁(yè)第三十頁(yè)，共57頁(yè)。4、 主要主要(zhyo)工藝技術(shù)指標(biāo)計(jì)算工藝技術(shù)指標(biāo)計(jì)算 （1）石膏(shgo)值計(jì)算P= +A.I%561 .172%CaO（2）硫酸(li sun)用量計(jì)算W= +H2SO4%5698%CaO（3）洗滌率計(jì)算K洗滌= （100- ）%（礦中）（石膏中水溶磷）5252OPPOP第30頁(yè)/共57頁(yè)第三十一頁(yè)，共57頁(yè)。五、反應(yīng)五、反應(yīng)(fnyng)系統(tǒng)的操作注意事項(xiàng)系統(tǒng)的

25、操作注意事項(xiàng)1、原始、原始(yunsh)開(kāi)車(chē)時(shí)反應(yīng)槽操作注意事項(xiàng)開(kāi)車(chē)時(shí)反應(yīng)槽操作注意事項(xiàng)2、一班、一班(y bn)情況下開(kāi)停車(chē)及其注意事項(xiàng)情況下開(kāi)停車(chē)及其注意事項(xiàng)（1）開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備）開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備（2）開(kāi)車(chē)過(guò)程中注意事項(xiàng)）開(kāi)車(chē)過(guò)程中注意事項(xiàng)（1）正常的開(kāi)停車(chē)順序）正常的開(kāi)停車(chē)順序（2）停車(chē)時(shí)反應(yīng)槽停料和拉空反應(yīng)槽注意事項(xiàng)）停車(chē)時(shí)反應(yīng)槽停料和拉空反應(yīng)槽注意事項(xiàng)3、其他礦漿泵在線切換注意事項(xiàng)礦漿泵在線切換注意事項(xiàng)第31頁(yè)/共57頁(yè)第三十二頁(yè)，共57頁(yè)。第三部分第三部分 過(guò)濾過(guò)濾(gul)系統(tǒng)系統(tǒng)一、過(guò)濾一、過(guò)濾(gul)的基本理論的基本理論把懸浮液（料漿）用多孔物質(zhì)把懸浮液（料漿）用多孔物質(zhì)(wzh

26、)（過(guò)濾介質(zhì)）進(jìn)行液固分離的過(guò)程，（過(guò)濾介質(zhì)）進(jìn)行液固分離的過(guò)程，其本質(zhì)上是流體流過(guò)固體顆粒床層的流動(dòng)。其本質(zhì)上是流體流過(guò)固體顆粒床層的流動(dòng)。過(guò)濾機(jī)過(guò)濾機(jī)第32頁(yè)/共57頁(yè)第三十三頁(yè)，共57頁(yè)。過(guò)濾過(guò)濾(gul)方式方式過(guò)濾過(guò)濾 深層過(guò)濾深層過(guò)濾(gul) 濾餅濾餅(l bn)過(guò)濾過(guò)濾 固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過(guò)濾介質(zhì)固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過(guò)濾介質(zhì)床層內(nèi)部，懸浮液中的顆粒直徑小于床層直床層內(nèi)部，懸浮液中的顆粒直徑小于床層直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過(guò)時(shí)徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過(guò)時(shí)，便粘附在過(guò)濾介質(zhì)上。，便粘附在過(guò)濾介質(zhì)上。 適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微適用于

27、懸浮液中顆粒甚小且含量甚微（固相體積分率在（固相體積分率在0.1%以下）的場(chǎng)合以下）的場(chǎng)合 固體顆粒成餅層狀沉積于過(guò)濾介質(zhì)表面，形成固體顆粒成餅層狀沉積于過(guò)濾介質(zhì)表面，形成濾餅濾餅 適用于處理固相含量稍高（固相體積分率適用于處理固相含量稍高（固相體積分率在在1%以上）的懸浮液。以上）的懸浮液。 第33頁(yè)/共57頁(yè)第三十四頁(yè)，共57頁(yè)。1、過(guò)濾強(qiáng)度（過(guò)濾機(jī)能力）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積、過(guò)濾強(qiáng)度（過(guò)濾機(jī)能力）：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積(min j)過(guò)濾機(jī)產(chǎn)過(guò)濾機(jī)產(chǎn)生的石膏或生的石膏或P2O5的量。的量。Q=KP T SK-過(guò)濾過(guò)濾(gul)常熟；常熟；P-壓力降；壓力降；T-一個(gè)過(guò)濾一個(gè)過(guò)濾(gul)周期

28、的時(shí)間周期的時(shí)間；S-有效過(guò)濾有效過(guò)濾(gul)面積。面積。2121第34頁(yè)/共57頁(yè)第三十五頁(yè)，共57頁(yè)。u為濾液通過(guò)為濾液通過(guò)(tnggu)濾餅層細(xì)小孔道的真實(shí)流速，為濾液通過(guò)濾餅層細(xì)小孔道的真實(shí)流速，為濾液通過(guò)(tnggu)濾餅層的壓力降，濾餅層的壓力降，為濾液的粘度，為濾液的粘度，d與與l分別為濾餅中細(xì)小分別為濾餅中細(xì)小孔道的平均直徑和平均長(zhǎng)度?？椎赖钠骄睆胶推骄L(zhǎng)度。 2、過(guò)濾基本(jbn)方程單位單位(dnwi)時(shí)間通過(guò)單位時(shí)間通過(guò)單位(dnwi)過(guò)濾面過(guò)濾面積的濾液體積積的濾液體積第35頁(yè)/共57頁(yè)第三十六頁(yè)，共57頁(yè)。二、過(guò)濾系統(tǒng)二、過(guò)濾系統(tǒng)(xtng)的控制依據(jù)三個(gè)基本點(diǎn)的

29、控制依據(jù)三個(gè)基本點(diǎn)1、返酸流量和濃度、返酸流量和濃度(nngd)的控制的控制 2、石膏中、石膏中P2O5損失損失(snsh)的控制的控制 3、洗水的分布、洗水的分布 控制返酸流量和濃度是控制反應(yīng)控制返酸流量和濃度是控制反應(yīng)過(guò)濾系統(tǒng)的磷平衡過(guò)濾系統(tǒng)的磷平衡降低原料的消耗，提高磷的收率降低原料的消耗，提高磷的收率提高對(duì)石膏的洗滌率提高對(duì)石膏的洗滌率第36頁(yè)/共57頁(yè)第三十七頁(yè)，共57頁(yè)。洗滌洗滌(xd)速率：速率： 單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水容積單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水容積 ，以，以 wddV)/(表示。表示。 洗滌時(shí)間：洗滌時(shí)間：wwwddVV)( 洗滌速率與過(guò)濾終了時(shí)的過(guò)濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決于濾液設(shè)

30、洗滌速率與過(guò)濾終了時(shí)的過(guò)濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決于濾液設(shè)備上采用的備上采用的洗滌方式洗滌方式。第37頁(yè)/共57頁(yè)第三十八頁(yè)，共57頁(yè)。四、裝置內(nèi)影響四、裝置內(nèi)影響(yngxing)過(guò)濾操作的影響過(guò)濾操作的影響(yngxing)因素因素F 1、結(jié)構(gòu)因素結(jié)構(gòu)因素F 2、物系因素物系因素F 3、操作因素操作因素過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備(shbi)和管線（如系統(tǒng)管線泄漏破真空和管線（如系統(tǒng)管線泄漏破真空）過(guò)濾介質(zhì)（如濾布的材質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)（如濾布的材質(zhì)(ci zh)、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、滲透率）、滲透率）料漿的物性（含固量、粘度等）料漿的物性（含固量、粘度等）濾液的物性（含固量、粘度等）濾液的物性（含固量、粘度等）料漿和

31、洗水的溫度料漿和洗水的溫度反應(yīng)結(jié)晶反應(yīng)結(jié)晶過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速第38頁(yè)/共57頁(yè)第三十九頁(yè)，共57頁(yè)。五、過(guò)濾系統(tǒng)五、過(guò)濾系統(tǒng)(xtng)的工藝選擇及強(qiáng)化途徑的工藝選擇及強(qiáng)化途徑1、適當(dāng)、適當(dāng)(shdng)提高過(guò)濾真空度。一般在提高過(guò)濾真空度。一般在5360kpa（400450mmHg）（1）加快過(guò)濾速率，提高產(chǎn)能；（）加快過(guò)濾速率，提高產(chǎn)能；（2）降低）降低(jingd)石膏中游離水。石膏中游離水。2、選擇適宜的濾餅厚度。調(diào)整過(guò)濾負(fù)荷和過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)、選擇適宜的濾餅厚度。調(diào)整過(guò)濾負(fù)荷和過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)洗滌率影響很大。對(duì)洗滌率影響很大。3、防止邊壁效應(yīng)、防止邊壁效應(yīng)石膏開(kāi)裂造成洗水短路。

32、石膏開(kāi)裂造成洗水短路。4、提高洗水溫度。（、提高洗水溫度。（7080）5、利用添加劑。、利用添加劑。6、調(diào)節(jié)洗水分布器位置和選擇合適的濾布。、調(diào)節(jié)洗水分布器位置和選擇合適的濾布。第39頁(yè)/共57頁(yè)第四十頁(yè)，共57頁(yè)。1、開(kāi)停車(chē)(tng ch)2、對(duì)過(guò)濾各物料(w lio)的操作3、設(shè)備的操作和巡檢對(duì)設(shè)備的開(kāi)停車(chē)順序。投料順序第40頁(yè)/共57頁(yè)第四十一頁(yè)，共57頁(yè)。第四部分第四部分(b fen) 濃縮系統(tǒng)濃縮系統(tǒng)一、濃縮系統(tǒng)一、濃縮系統(tǒng)(xtng)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介將濃度為將濃度為2528%的過(guò)濾酸蒸發(fā)部分水后，使其濃度提高的過(guò)濾酸蒸發(fā)部分水后，使其濃度提高(t go)的過(guò)程。的過(guò)程。本裝置濃縮流程：間接

33、加熱真空強(qiáng)制循環(huán)濃縮流程。本裝置濃縮流程：間接加熱真空強(qiáng)制循環(huán)濃縮流程。優(yōu)點(diǎn)1、充分利用蒸汽的潛能、充分利用蒸汽的潛能2、P2O5損失少損失少3、副產(chǎn)氟硅酸、副產(chǎn)氟硅酸缺點(diǎn)1、結(jié)垢嚴(yán)重、結(jié)垢嚴(yán)重3、酸雜質(zhì)含量大，粘度高、酸雜質(zhì)含量大，粘度高，操作難度大。，操作難度大。2、操作溫度高，對(duì)設(shè)、操作溫度高，對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。備腐蝕嚴(yán)重。第41頁(yè)/共57頁(yè)第四十二頁(yè)，共57頁(yè)。濃縮系統(tǒng)主要的單元濃縮系統(tǒng)主要的單元(dnyun)操作操作1、傳熱單元(dnyun)操作用低壓蒸汽在換熱器內(nèi)加熱磷酸，使其用低壓蒸汽在換熱器內(nèi)加熱磷酸，使其在蒸發(fā)室內(nèi)蒸發(fā)部分水分在蒸發(fā)室內(nèi)蒸發(fā)部分水分(shufn)以以提高磷酸濃度

34、。提高磷酸濃度。2、蒸發(fā)單元操作在換熱器內(nèi)被加熱的磷酸，在蒸發(fā)室內(nèi)進(jìn)在換熱器內(nèi)被加熱的磷酸，在蒸發(fā)室內(nèi)進(jìn)行減壓蒸發(fā)。行減壓蒸發(fā)。3、吸收單元操作蒸發(fā)室出來(lái)的二次蒸汽中，含有部蒸發(fā)室出來(lái)的二次蒸汽中，含有部分分HF和和SiF4氣體。通過(guò)用水進(jìn)行吸收，氣體。通過(guò)用水進(jìn)行吸收，得到副產(chǎn)品氟桂酸。得到副產(chǎn)品氟桂酸。第42頁(yè)/共57頁(yè)第四十三頁(yè)，共57頁(yè)。二、換熱單元二、換熱單元(dnyun)操作操作蒸汽加熱磷酸的過(guò)程是強(qiáng)制對(duì)流傳熱過(guò)程。酸在換熱器中流動(dòng)(lidng)通常為流。傳熱系數(shù)的影響傳熱系數(shù)的影響(yngxing)因素因素1、流體的物性、流體的物性1）導(dǎo)熱系數(shù)）導(dǎo)熱系數(shù) 滯流內(nèi)層的溫度梯度一定時(shí)

35、，滯流內(nèi)層的溫度梯度一定時(shí)，流體的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，對(duì)流傳熱系流體的導(dǎo)熱系數(shù)愈大，對(duì)流傳熱系數(shù)也愈大。數(shù)也愈大。2）粘度）粘度 流體的粘度愈大，對(duì)流傳熱系流體的粘度愈大，對(duì)流傳熱系數(shù)愈低。數(shù)愈低。3）比熱和密度）比熱和密度第43頁(yè)/共57頁(yè)第四十四頁(yè)，共57頁(yè)。流體流體(lit)攜帶熱量的能力愈強(qiáng)，對(duì)流攜帶熱量的能力愈強(qiáng)，對(duì)流傳熱的強(qiáng)度愈強(qiáng)。傳熱的強(qiáng)度愈強(qiáng)。（4）體積膨脹系數(shù)）體積膨脹系數(shù) 體積膨脹系數(shù)體積膨脹系數(shù)值愈大，密度差愈值愈大，密度差愈大，有利于自然對(duì)流。對(duì)強(qiáng)制對(duì)流也大，有利于自然對(duì)流。對(duì)強(qiáng)制對(duì)流也有一定的影響。有一定的影響。2、流體、流體(lit)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài) 湍流的對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)

36、比滯流時(shí)湍流的對(duì)流傳熱系數(shù)遠(yuǎn)比滯流時(shí)的大。的大。第44頁(yè)/共57頁(yè)第四十五頁(yè)，共57頁(yè)。三、蒸發(fā)單元三、蒸發(fā)單元(dnyun)操作操作蒸發(fā)過(guò)程：將含有固體溶質(zhì)的稀溶液加熱沸騰進(jìn)行蒸發(fā)過(guò)程：將含有固體溶質(zhì)的稀溶液加熱沸騰進(jìn)行(jnxng)濃縮，以獲得固體產(chǎn)品或制取溶劑。蒸發(fā)過(guò)程實(shí)際上是不揮濃縮，以獲得固體產(chǎn)品或制取溶劑。蒸發(fā)過(guò)程實(shí)際上是不揮發(fā)性的溶質(zhì)和揮發(fā)性的溶劑分離的過(guò)程。發(fā)性的溶質(zhì)和揮發(fā)性的溶劑分離的過(guò)程。蒸發(fā)(zhngf)過(guò)程的基本概念 加熱蒸汽(生蒸汽)二次蒸汽單效蒸發(fā) 多效蒸發(fā) F, x0, t0, h0 D, T, H(F-W)x1, t1, h1 W, T, H蒸發(fā)室第45頁(yè)/共5

37、7頁(yè)第四十六頁(yè)，共57頁(yè)。蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)過(guò)程的特過(guò)程的特殊性殊性 (1) 溶液中含有不揮發(fā)性溶質(zhì)，故溶液的蒸汽壓較純?nèi)軇┑恼羧芤褐泻胁粨]發(fā)性溶質(zhì)，故溶液的蒸汽壓較純?nèi)軇┑恼羝麎簽榈推麎簽榈?沸點(diǎn)高沸點(diǎn)高)，相同條件下，蒸發(fā)溶液的傳熱溫差，相同條件下，蒸發(fā)溶液的傳熱溫差就比蒸發(fā)純?nèi)軇┑膫鳠釡夭钚?；就比蒸發(fā)純?nèi)軇┑膫鳠釡夭钚。?2) 工業(yè)規(guī)模的蒸發(fā)量很大，需要耗用大量的加熱蒸汽，應(yīng)充工業(yè)規(guī)模的蒸發(fā)量很大，需要耗用大量的加熱蒸汽，應(yīng)充分利用二次蒸汽分利用二次蒸汽(多效蒸發(fā)多效蒸發(fā))，降低過(guò)程的能量消耗；，降低過(guò)程的能量消耗；(3) 溶液的特殊性決定了蒸發(fā)器的特殊結(jié)構(gòu)。例如，易結(jié)垢或溶液的特

38、殊性決定了蒸發(fā)器的特殊結(jié)構(gòu)。例如，易結(jié)垢或析出結(jié)晶的溶液，設(shè)計(jì)上應(yīng)設(shè)法防止或減少垢層的生成析出結(jié)晶的溶液，設(shè)計(jì)上應(yīng)設(shè)法防止或減少垢層的生成，并應(yīng)使加熱面易于清洗。對(duì)熱敏性，高粘度或強(qiáng)腐蝕，并應(yīng)使加熱面易于清洗。對(duì)熱敏性，高粘度或強(qiáng)腐蝕性的物料，應(yīng)設(shè)計(jì)或選擇性的物料，應(yīng)設(shè)計(jì)或選擇(xunz)適宜結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器。適宜結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器。 第46頁(yè)/共57頁(yè)第四十七頁(yè)，共57頁(yè)。生產(chǎn)能力：?jiǎn)挝粫r(shí)間汽化的水量生產(chǎn)能力：?jiǎn)挝粫r(shí)間汽化的水量(蒸發(fā)量蒸發(fā)量)，kg/h。如果忽略熱損失和濃縮熱，且料液在沸點(diǎn)下進(jìn)料，則生產(chǎn)能力如果忽略熱損失和濃縮熱，且料液在沸點(diǎn)下進(jìn)料，則生產(chǎn)能力與傳熱速率成正比，故也可用傳熱速率來(lái)表示

39、生產(chǎn)能力。與傳熱速率成正比，故也可用傳熱速率來(lái)表示生產(chǎn)能力。 生產(chǎn)強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位傳熱面積上蒸發(fā)的水量，生產(chǎn)強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位傳熱面積上蒸發(fā)的水量，kg/(m2h)。生產(chǎn)強(qiáng)度是衡量蒸發(fā)器性能的一個(gè)重要指標(biāo)生產(chǎn)強(qiáng)度是衡量蒸發(fā)器性能的一個(gè)重要指標(biāo)(zhbio)。沸點(diǎn)進(jìn)。沸點(diǎn)進(jìn)料和忽略熱損失及濃縮熱時(shí)，傳遞的熱量全部用于水分蒸發(fā)，料和忽略熱損失及濃縮熱時(shí)，傳遞的熱量全部用于水分蒸發(fā)，設(shè)溶劑的汽化潛熱為設(shè)溶劑的汽化潛熱為r，則生產(chǎn)強(qiáng)度，則生產(chǎn)強(qiáng)度 欲提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)欲提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)(shngchn)強(qiáng)度，必須設(shè)法提高蒸發(fā)強(qiáng)度，必須設(shè)法提高蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)和傳熱溫差。器的總傳熱系數(shù)和傳熱溫差。 第47頁(yè)/共57頁(yè)第四十八頁(yè)，共57頁(yè)。蒸發(fā)水量蒸發(fā)水量(shu lin)計(jì)算計(jì)算 11C21C-Q=每蒸發(fā)每蒸發(fā)1噸水需要噸水需要(xyo)1.151.2噸噸蒸汽蒸汽每噸每噸P2O5消耗消耗(xioho)的蒸汽量的蒸汽量 wwHQQ蒸汽=1.05第48頁(yè)/共57頁(yè)第四十九頁(yè)，共57頁(yè)。酸的濃度、溫度酸的濃度、溫度(wnd)和壓力之間的關(guān)和壓力之間的關(guān)系系第49頁(yè)/共57頁(yè)第五十頁(yè)，共57頁(yè)。三、吸收三、吸收(xshu)單元操作作單元操作作吸收操作：利用混合氣體中各組分在液體中溶解度差異，