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1、 学校代码：学校代码： 学学 号：号：0 毕毕业业设设计计（论论文文） BACHELOR DISSERTATION 论文题目： 年产 10 万吨磷酸一铵工艺设计（铵中合） 学位类别： 工学学士 学科专业： 化学工程与工艺 作者姓名： 导师姓名： 完成时间： 2013.6.3 I 年产年产 10 万吨磷酸一铵工艺设计万吨磷酸一铵工艺设计(铵中和铵中和) 摘摘 要要 中国是一个人口大国，拥有十几亿人口，而且还有不断增加的趋势， 因此，食物的来源问题日益严峻，农业的发展成了必不可少的话题。但耕 地面积总量将保持动态平衡。因此，提高单位面积产量是增加粮食产量的 重要途径之一，而合理增施化肥又是提高单位
2、面积产量的直接有效的措施。 磷铵是复合肥料最重要的品种，养分含量高，可做为肥料直接使用。 本设计主要针对 10 万吨/年粒状磷酸一铵工艺及主要设备进行，采用 一二效蒸发方式达到节能同时又保证了设备投资合理，采用喷浆造料干燥 一体化机节约了生产空间，内有自循环螺旋返料系统解决了造料返料大问 题，工艺过程合理，投资成本不高。 关键词：磷酸一铵；工艺设计；节能；合理关键词：磷酸一铵；工艺设计；节能；合理 II Technological design of an 100000t Monoammonium enginerring project （Ammonium neutralization rea
3、ction） Abstract China is a populous country, with billion-plus populations, but also the trend of increasing, therefore, the problem of the food source is more and more serious, the development of agriculture became the essential topic. But the total cultivated land will keep dynamic balance. Theref
4、ore, increase unit area yield is one of the important ways to increase food production, and reasonable to add fertilizer is directly effective measures to increase the unit area output. Ammonium phosphate compound fertilizer is the most important varieties, high nutrient content, can be used as fert
5、ilizer directly. This design is mainly aimed at 100000 t/a granulated monoammonium phosphate process and main equipments, using two effect evaporation achieve energy saving at the same time to ensure the reasonable investment in equipment, adopting deflecting drying integration of shotcrete machine
6、to save the production space, with the circular spiral returns system can solve the problem of the deflecting returns big, reasonable technological process, investment cost is not high. Keywords: monoammonium phosphate;Process design;energy conservation; reasonable III 目录目录 第一章 前言.1 1.1 磷酸一铵相关的物化性质1
7、 1.1.1 磷酸一铵的物理性质 1 1.1.2 磷酸一铵在农业中的应用 1 1.1.3 工业级磷酸一铵 2 1.2 我国日益重要的农业 2 第二章 磷酸一铵工艺的路线选择.3 2.1 磷酸一铵的生产方法 3 2.2 磷酸铵生产的化学反应原理和物化性质 3 2.2.1 铵中和反应 3 2.2.2 磷酸铵的物理性质 3 2.3 磷铵生产工艺 4 第三章 工艺计算.6 3.1 物料平衡计算 6 3.1.1 计算条件6 3.1.2 氨中和系统物料恒算6 3.1.3 浓缩系统物料恒算.10 3.1.4 干燥系统物料恒算.11 3.1.5 消耗定额及产品规格（按每吨磷铵产品计） .12 3.2 热量平衡
8、计算 .13 3.2.1 计算条件.13 3.2.2 氨中和系统热量衡算.14 3.3 浓缩系统热量衡算 .16 3.4 喷浆造粒干燥机热量 .20 3.4.1 已知条件.20 3.4.2 浓缩计算.20 3.5 小时物料平衡图 .21 3.5.1 小时物料平衡.21 3.5.2 小时物料平衡图.22 第四章 主要设备的选型23 4.1 中和反应器 .23 4.1.1 中和反应器已知条件.23 4.1.2 中和反应器计算.23 4.2 喷浆造粒干燥机 .24 4.3 闪蒸室计算 .25 第五章 厂区及车间布置设计26 6.1 总平面布置原则.26 6.2 车间布置设计的意义.28 6.3 车间
9、布置的原则.29 6.4 车间布置设计.29 第七章 结论30 参考文献.31 IV 致谢.32 1 第一章第一章 前言前言 1.1 磷酸一铵相关的物化性质磷酸一铵相关的物化性质 1.1.1 磷酸一铵的物理性质 磷酸一铵别名磷酸二氢铵呈白色粉状或颗粒状物（粒状产品具有较高的颗 粒抗压强度），密度 1.803（19）。熔点为 190，易溶于水，微溶于醇、不 溶于丙酮，25下 100g 水中的溶解度为 41.6g，生成热 121.42kJ/mol，1%水溶 液 pH 值为 4.5，呈中性，常温下稳定，无氧化还原性，遇高温、酸碱、氧化还 原性物质不会燃烧、爆炸，在水中、酸中具有较好的溶解性，粉状产品
10、有一定 的吸湿性，同时具有良好的热稳定性，并且在高温下会脱水成黏稠的焦磷酸铵、 聚磷酸铵、偏磷酸铵等链状化合物。磷酸一铵含有磷和氮两种营养元素，通常 营养元素含量 12-52-0(N-P-K)或 10-50-0，磷酸一铵盐能与过磷酸钙、硫酸铵、 硝酸铵、氯化铵和尿素等盐类混合制成肥料，此类肥料具有良好的物理性质， 其湿性低，在储存时不结块。磷酸一铵是一种稳定的铵盐，将它加热到 100 110，不会引起氨损失，125.1下，它的氨蒸汽压仅为 8.0 帕；144.9下为 36.0 帕；在 190.5下长期加热，也只有轻微的分解，氨的蒸汽压仅为 36.0 帕。 磷酸一铵易溶与水。20下，每 100
11、克水中可溶解 26.7 克的磷酸一铵。 1.1.2 磷酸一铵在农业中的应用 磷酸一铵（MAP）是一种水溶性速效复合肥，有效磷（AP2O5）与总氮 （TN）含量的比例约 5.44:1，是高浓度磷复肥的主要品种之一。该产品一般作 追肥，也是生产三元复混肥、BB 肥最主要的基础原料；该产品广泛适用于水稻、 小麦、玉米、高粱、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物；广泛适用 于红壤、黄壤、棕壤、黄潮土、黑土、褐土、紫色土、白浆土等各种土质；尤 其适合于我国西北、华北、东北等干旱少雨地区施用。 2 1.1.3 工业级磷酸一铵 工业用磷酸一铵（MAP）是一种很好的阻燃、灭火剂，广泛用于木材、纸 张、织物
12、的阻燃，纤维加工和染料工业的分散剂、搪瓷用釉剂、防火涂料的配 合剂、干粉灭火剂，此外还可以用作饲料添加剂，医药和印刷工业等也有使用， 同时也用作高档肥料，在食品工业中还用作膨松剂、面团调节剂、酵母养料、 酿造发酵助剂和营养强化剂等。 1.2 我国我国日益重要的农业日益重要的农业 中国是一个人口大国，拥有十几亿人口，而且还有不断增加的趋势，因此， 食物的来源问题日益严峻，农业的发展成了必不可少的话题。但我国的可耕地 面积少，但人口却不断递增。由于我国严格执行基本农田保护制度，耕地面积 总量将保持动态平衡。因此，提高单位面积产量是增加粮食产量的重要途径之 一，而合理增施化肥又是提高单位面积产量的直
13、接有效的措施。氮肥、磷肥与 钾肥三大类化肥，是农作物需要量最多的三大营养元素肥料，也称为肥料的三 要素或称大量元素肥料。随着人口的增长，人民生活水平的提高，对农产品的 需求都将增加。经济农作物的施肥量将逐年增加，同时林、牧、渔业也开始施 用化肥，因此，化肥用量的增长势在必行。据有关部门统计，我国目前每亩季 施肥量低于 10 公斤的耕地约占一半，到 2000 年和 2010 年，化肥的供应量应分 别达到 4200 万吨和 5000 万吨以上，这样，按 1.33 亿公顷（20 亿亩）的耕地和 16%的复种指数计，每季作物的施肥水平可分别达到 13.1 公斤和 15.6 公斤，在 世界上仍属中低水平
14、。国家原计划 1998 年化肥生产量 2800 万吨，比上年略有 增加。这与国家计委提出的 2000 年化肥需求量 4000 万吨相比尚差 1200 万吨。 与各部门共同提出的到 2010 年化肥需求量 5000 万吨相比差 2200 万吨。同时， 随着科学的发展，经济作物的施肥量将逐年增加，加上林、牧、渔业也开始施 用化肥，因此今后 15 年内化肥的增长将持续呈上升趋势。从化肥的产品结构上 看，生产高浓度的磷复肥在中国愈来愈显得重要。 3 第二章第二章 磷酸一铵工艺磷酸一铵工艺的路线选择的路线选择 2.1 磷酸一铵的生产方法磷酸一铵的生产方法 生产磷酸一铵的原料是磷酸和氨，用氨中和磷酸可以生
15、产出磷铵。按不同 的磷酸生产方法，可分为热法磷酸和湿法磷酸，由于经济效益，用于加工肥料 磷酸铵的磷酸，大多用湿法磷酸。 2.2 磷酸铵生产的化学反应原理和物化性质磷酸铵生产的化学反应原理和物化性质 2.2.1 铵中和反应 磷酸有三个氢原子，它们可以依次和氨反应发生铵中和反应，依次生成磷 酸一铵(MAP)NH4H2PO4、磷酸二铵(DAP)(NH4)2HPO4、磷酸三铵 (NH4)3PO4。反应方程如下： H3PO4(l)+NH3(g)=NH4H2PO4(s) H298= 126 kJ H3PO4(l)+2NH3(g)=(NH4)2HPO4(s) H298= 203 kJ H3PO4(l)+3N
16、H3(g)=(NH4)3PO4(s) H298= 256 kJ 2.2.2 磷酸铵的物理性质 纯的磷酸铵盐都是白色晶体，其中以磷酸一铵最为稳定，结晶形态为正方 晶系，加热到 130以上才会分解放出氨，变成焦磷酸甚至偏磷酸；磷酸二铵 较稳定，结晶形态为单斜晶系，当温度达 90时开始分解放出氨，变成磷酸一 铵。磷酸一铵和磷酸二铵都是高浓度氮磷复合肥料。磷酸三铵则很不稳定，结 晶形态为斜方晶系，在常温下就能放出氨，变成磷酸二铵，不宜作商品肥料使 用。 2.2.3 湿法磷酸法 通常所称的“湿法磷酸”实际上是硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解磷矿生 产得到的磷酸。硫酸法的特点是矿石分解后产物磷酸为液相，副产物硫酸钙是 一种溶解度很小的固相。两者的分离是简单的液固分离，具有其他工艺方法无 可比拟的优越性。因此，硫酸法生产磷酸工艺在湿法磷酸生产中处于主导地位。 但其产生
