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1、目录摘要21.前言2设计依据2研究现状及发展趋势21.2.1 国内过磷酸钙生产及研究现状2国外过磷酸钙的发展状况2过磷酸钙的发展前景2设计范围22.设计原则2工艺路线的选择2生产路线选择22.1.2 加工方法选择2生产过程中的主要方程23.产品方案2产品2产品检测2副产品24.生产工艺2化学反应2主反应2副反应2反应机理与反应速度2生产工艺流程图2生产流程简介2原料准备2混合化成2熟化中和2含氟气体的吸收处理2造粒与干燥24.5 工艺条件24.5.1 磷矿的选择2磷矿粉细度与水分2硫酸物性2混合搅拌条件2化成条件2熟化中和条件2造粒干燥条件25.工艺计算2物料衡算2基础数据2磷矿的组成2混合熟
2、化第一阶段反应2混合熟化第二阶段反应2混合熟化中的磷平衡、氟平衡、水平衡2熟化过磷酸钙的物料平衡2中和过程物料衡算2造粒与干燥过程物料衡算2总物料衡算2热量衡算2混化熟化过程的热量衡算2造粒过程的热量衡算2干燥过程的热量衡算2原料消耗2投矿量2硫酸消耗2空气消耗26设备选型2所需设备列表2设备的选择2输送设备2计量设备2其他设备2吸收塔设备图（见附录）27 环境保护与技术评价2生产中的安全防护措施2过磷酸钙2硫酸2三废处理2经济评估28总结2设计结果概要2设计评价2参考文献2致谢2年产20万吨过磷酸钙生产工艺毕业设计摘要：过磷酸钙又称普钙，属于水溶性磷肥，是用硫酸直接分解磷矿得到的，由于具有生
3、产工艺简单，生产操作易于掌握，生产设备容易制造，投资较省，施用后见效快，增产显著等特点，使其在各种磷肥新品种不断涌现的情况下产销量仍然持高不下。本设计采用干法来生产过磷酸钙，主要是原料矿与硫酸在混合机内进行混合，进入化成室后再经过熟化、中和及造粒干燥后得到成品过磷酸钙。通过物料衡算、热量衡算以及设备选型设计出能符合国家标准的产品的工艺流程。此工艺路线适用于大多数品位较低的磷矿，而其生产工艺成熟，消耗低，质量稳定的优点也是本设计选用该方法的原因。关键词：过磷酸钙； 磷肥；干法 ；工艺 With an annual output of 200 thousand tons calcium super
4、phosphate production process designAbstract :calcium superphosphate (SSP) is a containing phosphorus chemical fertilizers which was made of phosphate rock and sulfuric acid from the chemical reactions because of the production process, and operation simple is easy to master, production equipment eas
5、y to make, invest save. It will become effective quickly after used, Increase notable and so on characteristics, so that Under the situation that the new various phosphate fertilizer breed springs up unceasingly，production and sales remained stubbornly high. This design uses a dry process to produce
6、 superphosphate, the raw material ore and sulfuric acid carry out commixture within blending machine, and then enter Chemical chamber and curing and after drying and granulation to get finished superphosphate. Through material accounting、quantity of heat accounting and equipment chooses a type to de
7、signs a design which conform to the national standards product。This process line is suitable for most of the lower grade phosphate rock, and its production process is mature, low consumption, quality and stability of the advantages of the design selection of the reasons for this method.Keywords: cal
8、cium superphosphate；phosphate fertilizer ；dry process；process1.前言设计依据 1.课题任务书：年产20万吨过磷酸钙生产工艺的设计 2.磷肥生产管理相关规范及化工工艺设计标准手册研究现状及发展趋势 国内过磷酸钙生产及研究现状中国从50年代开始发展普钙。经过近50年的发展，现在全国已有普钙厂400多个，达到或大于20万吨/年的厂有20多家。普钙年产量在360万吨P2O5左右，占磷肥产量的55%。目前，虽然国内农业上使用的磷肥主要是磷酸二铵和含磷复混肥，过磷酸钙的使用量逐年降低，但由于过磷酸钙施用历史比较长，许多农民仍有一定需求，特别是在
9、小麦、棉花主产区，过磷酸钙等磷肥的使用有效的提高了土壤含磷水平，尤其是在小麦、棉花上使些农民还习惯施用过磷酸钙作底肥。特别是在近年磷酸二铵大幅涨价的情况下，农民更倾向于购买施用过磷酸钙。虽然施用过磷酸钙有着明显的增产效果，但据调查发现，过磷酸钙在生产、施用中仍存在着一些问题。1995年原国家化工部修订颁布了过磷酸钙行业标准，确定了过磷酸钙合格品、一等品、优等品的技术指标：磷酸钙的有效磷含量不得低于12，游离酸含量不得高于，水分不得高于15。该标准的颁布对于企业加强质量管理，保证产品质量起到了很好的促进作用。但是由于过磷酸钙生产工艺比较简单，企业规模相对较小，产品质量仍然不够稳定。在历年有关部门
10、的质量抽检中，过磷酸钙、复混肥合格率 都相对较低。主要问题是有效磷含量不达标或游离酸、水分含量超标严重。图1-1 2010-2014年我国磷肥产量变化图国外过磷酸钙的发展状况近年来，随着世界化肥需求的增加，磷肥市场开始升温，几个主要磷肥品种都有大幅增长，印度、摩洛哥、澳大利亚、南非等地产能增加量达到700万吨，许多国家的产量已经大大超过需求量。虽然近年来国际磷肥需求增长较快，但一些专家认为未来几年磷肥需求年增长速度不会超过 3% ，而有效产能年增长速度将超过 10%。因此，虽然短期内磷肥供应可能稍紧，但随着新产能的投产，磷肥过剩趋势将增加有人估计，这一过剩量最多将接近全球供应能力的 1/ 10
11、。 磷肥市场的整体供过于求，导致过磷酸钙市场趋于饱和，小型厂商难以获利，国外企业逐渐大型化、集中化，行业竞争激烈化，因此，改善落后、低效的生产工艺，成为每一个过磷酸钙生产厂商必须要面临的问题。过磷酸钙的发展前景过磷酸钙虽然在充分利用中低品位磷矿资源、满足市场不同消费层次和习惯需求等方面具备一定优势，但是由于受高浓度磷肥的冲击，加之过磷酸钙本身存在生产工艺技术落后、质量不稳定以及价格低、利润薄等问题，预计其产量和施用面积会逐年减少，如不给予足够重视，在新工艺技术开发、市场开拓等方面改进突破的话，其生存空间可能会变的越来越狭窄。 另外，为保证过磷酸钙的施用效果，农技部门和销售企业还应加强对农民进行
12、施用技术指导。过磷酸钙施入土壤后，其有效成分磷酸一钙易与土壤中的某些成分发生反应而被固定，使过磷酸钙的当季利用率降低，因此必须合理施用，既要减少肥料与土壤的接触，避免水溶性的磷酸盐被固定，又要尽量将肥料施于根系密集的土层中，使养分容易输送到根系，以利植物吸收利用。据此可推广采取集中施用、分层使用，或与有机肥料混合施用等方法。此外，因过磷酸钙中含有大量硫酸钙，所以应优先应用在缺硫、缺钙的土地上，充分发挥过磷酸钙的综合增产作用。设计范围车间范围内工艺设计，不包含土建、设备仪表自控、给排水、概算等非工艺专业内容。2.设计原则工艺路线的选择生产路线选择由磷矿制取磷肥根据加工工艺条件不同可以分为用无机酸
13、处理和高温处理两大类:（1）用无机酸(硫酸、磷酸、硝酸、盐酸等或者它们的混和酸)分解磷矿加工制成的磷肥通常称为酸法磷肥。例如，硫酸分解磷矿制得的含有以磷酸一钙Ca(H2PO4)2H2O为主体，以及少量游离磷酸和其他磷酸盐(磷酸铁、铝等)的磷肥称为普通过磷酸钙。（2）经过高温处理制成的磷肥称为热法磷肥。例如，钙镁磷肥、脱氟磷肥、钢渣磷肥、烧结钙钠磷肥等，属于枸溶性磷肥。磷肥中所含的磷，习惯上用五氧化二磷的重量百分数表示，但它们实际上是以磷酸盐形式存在的。本设计采用硫酸与磷矿反应再经过其他工序制得过磷酸钙。用酸处理磷矿根据不同的原料工艺条件，过磷酸钙的生产方法可分为稀酸矿粉法和浓酸矿浆法：a. 稀
14、酸矿粉法稀酸矿粉法是世界上广泛采用的一种方法，故又称为传统法。它是用浓度为6872%的稀硫酸与磷矿粉混合，再经过化成及熟化工序制成粉状过磷酸钙。此处的所谓稀硫酸是相对于92.5%及98%浓度的浓硫酸而言，实际上此法所用的硫酸浓度是根据所用磷矿的特性以及其他的工艺条件来确定。按照不同的工艺条件，稀酸矿粉法中又有常规法、三高一细法(即高硫酸浓度、高硫酸温度、高搅拌强度及细矿粉)与两高两低法(即低硫酸浓度、低硫酸温度、高搅拌强度及高的矿粉细度)三种不同的操作法。b. 浓酸矿浆法浓酸矿浆法则是以浓硫酸与经过加水湿磨的磷矿浆进行混合，然后同样经化成与熟化工序制成粉状过磷酸钙。湿磨磷矿导致磨机中的钢球消耗
15、较干磨磷矿时高约46倍，同时为了使矿浆具有流动性，矿浆的最低水分含量因矿种而有所不同、亲水性磷矿的矿浆最低水分含量偏高，致使用它生产的过磷酸钙成品含水超过质量标准要求，并影响成品的物理性质，且考虑到我国磷矿大多为低品位矿，所以本设计采用的是生产工艺更成熟的稀酸矿粉法（干法）。 加工方法选择根据加工方法不同可以分为间歇法、半连续法和连续法三种工艺流程。间歇法是磷矿与硫酸的混合、化成分别在间歇操作的设备中分批进行。早期过磷酸钙的生产均采用这种方法。半连续法则是酸、矿混合在间歇操作的设备中进行。而化成工序为连续运行;或者相反，即酸、矿在连续操作的设备中混合，而化成工序间歇操作少数中、小型工厂采用半连续法生产。连续法是各生产工序都是在连续操作的设备中进行。这是现今过磷酸钙工厂普遍采用的生产方法。本设计采用连续干法来生产过磷酸钙。生产过程中的主要方程第一步：7Ca5F(PO4)335H2SO417H2O=21H3
