磷酸一铵工业设计计算方法
- 格式:doc
- 大小:2.98 MB
- 文档页数:32
磷铵技术经济指标核算办法为了统一现行磷铵技术经济指标核算办法,依照石油化学工业生产统计指标计算办法有关规定,特修订本办法。
本办法适用范围:以磷矿、硫酸、合成氨(碳铵)为原料,无论是采用传统法、料浆法所生产的粒状或粉状磷酸一铵、磷酸二铵产品,以及用磷酸、合成氨(碳铵)为原料所生产的粒状或粉状磷酸一铵及磷酸二铵产品。
一、产品产量核算产量计算分为实物产品产量和折纯产品产量。
1、磷铵实物产品产量应按照以下标准检验合格,并办理入库手续的产品数量为准。
不合格产品不计算产量。
GB10205-2001 磷酸一铵、磷酸二铵GB/T10209.1-2001 磷酸一铵、磷酸二铵中总氮含量的测定(蒸馏后滴定法)GB/T10209.2-2001 磷酸一铵、磷酸二铵中有效磷含量的测定GB/T10209.3-2001 磷酸一铵、磷酸二铵中水分含量的测定GB/T10209.4-2001 磷酸一铵、磷酸二铵粒度测定ZBG 21009-90 粉状磷酸一铵2、磷铵折纯产品产量以实物产品产量和实物产品质量为基础,折算为含100%P2O5产量和100%N产量分别计算上报。
(N产量不得重复计算)即:100% P2O5产量 = 各批[(或各班)合格产品实物量(t) ⨯有效P2O5%]之和100% N产量 = 各批[(或各班)合格产品实物量(t) ⨯ N %]之和式中:各批量是指符合国家取样规定的吨位批量,以及该批所对应的有效P2O5百分含量和N百分含量。
应注明生产所使用的合成氨、碳铵、磷酸外购(包括国产、进口)数量。
二、产品质量指标核算质量指标包括:产品平均有效磷(以P2O5计)含量、水溶性磷含量(以P2O5计)、总氮含量(以N计)、总养分(有效磷+总氮)含量、水分、合格率、等级品率等。
粒状磷铵还包括粒度、颗粒平均抗压强度。
各批[ 产品实物量(t)×实际有效P2O5% ]之和1、有效磷含量(%)=—————————————————————————×100%各批产品实物量(t)之和各批[ 产品实物量(t)×实际水溶性P2O5% ]之和2、水溶性磷含量(%)= ——————————————————————————×100%各批产品实物量(t)之和各批[ 产品实物量(t)×实际N% ]之和3、总氮含量(%)= —————————————————————×100%各批产品实物量(t)之和各批[ 产品实物量(t)×实际(有效P2O5+N)% ]之和4、总养分含量(%)= ——————————————————————————×100%各批产品实物量(t)之和各批[ 产品实物量(t)×实际水分含量(%)]之和5、水分含量(%) = —————————————————————————×100%各批产品实物量(t)之和各批[ 产品实物量(t)×产品粒度(%)]之和6、粒度(%)= ———————————————————————×100%各批产品实物量(t)之和各批[ 产品实物量(t)×产品颗粒抗压强度(N )]之和7、颗粒平均抗压强度(N)= ———————————————————————————各批产品实物量(t)之和各批合格产品产量(t)之和8、产品合格率(%)= ——————————————————————————×100%各批[合格产品产量(t)+不合格产品产量(t)]之和各批某等级品产量(t)之和9、等级品率(%)= ————————————————×100%各批合格产品产量(t)之和三、折纯产品(100% P2O5)单耗指标核算磷矿粉(30% P2O5)耗用总量(kg)1、磷矿粉(30% P2O5)单耗(kg/t)= ——————————————————×1000折100% P2O5产量(t)硫酸(100% H2SO4)耗用总量(kg)2、硫酸(100% H2SO4)单耗(kg/t)= ——————————————————×1000折100% P2O5产量(t)氨(100% NH3)耗用总量(kg)3、氨(折100% NH3)单耗(kg/)= ————————————————×1000折 100% N产量(t)磷酸(100% P2O5)耗用总量(kg)4、磷酸(100% P2O5)单耗(kg/t)= ——————————————————×1000折100% P2O5产量(t)注:此式适用于无磷酸装置的磷铵生产装置。
磷酸一铵热风炉折算摘要:一、磷酸一铵热风炉折算概述二、磷酸一铵热风炉折算方法三、磷酸一铵热风炉折算实例四、磷酸一铵热风炉折算的注意事项正文:一、磷酸一铵热风炉折算概述磷酸一铵热风炉折算是指在磷酸一铵生产过程中,通过热风炉将磷酸和氨气进行反应生成磷酸一铵的计算过程。
这一折算方法对于生产厂家而言,有助于更好地掌握生产过程中的能量消耗和成本,从而优化生产流程和提高经济效益。
二、磷酸一铵热风炉折算方法磷酸一铵热风炉折算主要包括以下几个步骤:1.确定磷酸和氨气的摩尔数。
根据磷酸和氨气的质量,可以计算出它们的摩尔数。
2.确定热风炉的反应温度和压力。
这两个参数会影响到磷酸和氨气的反应速率和转化率。
3.确定磷酸和氨气的反应热。
根据反应热可以计算出生成磷酸一铵时所需的热量。
4.根据磷酸一铵的热值,计算出生成磷酸一铵时所需的热量。
5.通过比较磷酸和氨气反应所需的热量与生成磷酸一铵时所需的热量,可以得出磷酸一铵热风炉折算的结果。
三、磷酸一铵热风炉折算实例假设我们有100 克磷酸和50 克氨气,在温度为200℃、压力为1MPa 的条件下进行反应。
磷酸的摩尔质量为98g/mol,氨气的摩尔质量为17g/mol,可以计算出磷酸的摩尔数为1.02mol,氨气的摩尔数为2.94mol。
根据反应方程式,1mol 磷酸需要2mol 氨气反应,因此,氨气过量,磷酸完全反应。
磷酸的反应热为-393.5kJ/mol,氨气的反应热为-36.8kJ/mol。
根据热力学原理,磷酸和氨气反应生成磷酸一铵时,会释放热量。
因此,我们可以计算出生成1.02mol 磷酸一铵时所需的热量为(-393.5kJ/mol × 1.02mol) - (-36.8kJ/mol × 2.94mol) = -383.7kJ。
磷酸一铵的热值为2380kJ/kg。
假设生成的磷酸一铵质量为x,则有2380kJ/kg × x = -383.7kJ,解得x = -383.7kJ / (2380kJ/kg) = 0.162kg。
磷酸一铵含五氧化二磷计算概述说明1. 引言1.1 概述磷酸一铵含五氧化二磷计算是一种重要的化学计算方法,用于确定给定量的磷酸一铵中所含有的五氧化二磷的百分比。
这个计算方法在农业、工业和环境领域都得到了广泛的应用。
1.2 文章结构本文将按以下结构进行论述:首先介绍磷酸一铵的性质和用途,包括其化学成分、物理性质以及应用领域;随后探讨五氧化二磷的性质和应用,包括其化学成分、物理性质以及常见的应用领域;接着详细介绍磷酸一铵含五氧化二磷的计算方法与原理,包括计算公式及推导过程、实际操作步骤以及注意事项,并通过示例与案例分析来展示具体应用;最后进行结论与展望,在总结关键要点的基础上对未来发展提出展望与建议。
1.3 目的本文旨在全面阐述磷酸一铵含五氧化二磷计算方法和原理,为读者提供详细的介绍和操作指南。
通过本文的阅读,读者将能够了解磷酸一铵和五氧化二磷的性质与应用,并学会运用计算方法进行实际应用,从而更好地满足工作或学习中对于磷酸一铵含五氧化二磷计算的需求。
2. 磷酸一铵的性质和用途2.1 化学成分:磷酸一铵,化学式为NH4H2PO4,是一种无机盐类物质。
它由氨和磷酸反应得到,结构中包含氨根离子(NH4+)和二价磷酸根离子(H2PO4-)。
磷酸一铵是白色固体,具有良好的溶解性。
2.2 物理性质:磷酸一铵是无臭的结晶体,其密度约为1.02 g/cm³。
它具有较高的溶解度,在水中易于溶解,形成盐度较高的溶液。
由于磷酸一铵对湿气敏感,容易吸湿变软,并在较高温度下分解。
2.3 应用领域:磷酸一铵具有广泛的用途。
它被广泛应用于农业、食品工业、医药和化工等领域。
在农业中,磷酸一铵被用作重要的氮、磷肥料。
由于它富含氮元素,能够提供作物生长所需的养分,同时磷酸根离子的存在有助于促进作物的生长和开花。
它可以应用于不同类型的土壤和作物,如谷物、果树、蔬菜等,为植物提供养分支持。
在食品工业中,磷酸一铵常被用作发酵剂。
它能够促进面团发酵过程中产生的二氧化碳释放,从而使面包、糕点等食品更松软蓬松。
实验室制作磷酸一铵、磷酸二铵报告一、实验目的:直接采用外购浓磷酸或自产浓磷酸,在实验室制作磷酸一铵、磷酸二铵;通过实验工艺条件确定及实验产品含量分析,为工业装置生产大元素水溶性肥料提供依据。
二、实验原料:1、浓磷酸:外购中化云龙公司浓磷酸,其组成见表1(%):表12、自产浓磷酸:其组成见表2:表23、氨水:(分析纯),NH3%:25~28;三、实验时间:2014年4月15日至4月26日;四、实验方法及过程:1、磷酸一铵:将外购浓磷酸或自产浓磷酸,配制成不同浓度及不同含固量的磷酸,与气化后的氨水(分析纯)进行中和反应,其中和料浆中和度控制在~1.10至1.15(或中和料浆PH值控制在4.5~5.0);反应完成后的中和料浆加入一定比例的循环结晶母液,通过蒸发浓缩、自然冷却结晶、过滤、烘干,得到制成的磷酸一铵产品。
2、磷酸二铵:将外购浓磷酸或自产浓磷酸,配制成不同含固量的浓磷酸,与气化后的氨水(分析纯)进行中和反应,其中和料浆中和度控制在~1.84至1.90(或中和料浆PH值控制在8.2~8.4);中和反应完成后的中和料浆经烘干、造粒,得到制成的磷酸二铵产品五、试验结果:现将不同实验条件下,实验室制作的磷酸一铵、磷酸二铵产品分析结果列于表3、表4中:1、磷酸一铵:表3-1 单位:克表3-2表3-1、3-2中的实验数据表明,采用配制后的磷酸(P2O5%:37)和外购浓磷酸(P2O5%:46.52),通过中和、结晶母液循环、蒸发浓缩、自然冷却结晶、过滤、烘干,可以得到52-12且水不溶物小于5%的磷酸一铵产品。
2、磷酸二铵:表4-1 单位:克表4-2表4-1、4-2中的实验数据表明,采用自产浓磷酸(P2O5%:46.42)和外购浓磷酸(P2O5%:46.52),改变其中的含固量;通过中和、造粒、烘干,可以得到48-18的磷酸二铵产品。
六、结论及建议:1、磷酸一铵:1 实验室外购浓磷酸或自产浓磷酸,通过配酸控制其合适的浓度,可以制得符合NY1107-2010要求的大量元素水溶肥料,即磷酸一铵水溶肥;2 综合考虑,实验室制磷酸一铵水溶肥优惠工艺条件:磷酸浓度:37~42%,P2O5;中和度:1.1~1.12;3 工业生产中,建议采用结晶母液循环使用,以实现结晶母液封闭循环使用,达到无外排和不增加结晶母液处理系统目的;4 由于实验室的条件局限,实验结论尚须工业生产的进一步验证和细化,以增加其技术上的可行性和经济上的利润最大化;5 实验室实验中发现,在制作磷酸一铵过程中,由于其产品中存在一定量的水不溶物;造成冷却结晶后的过滤较为困难,主要是因其中的水不溶物堵塞过滤介质所致。
磷酸一铵设计总论磷酸一铵(NH4H2PO4)是一种重要的氮磷化肥,具有高养分含量、易溶于水、速效等特点。
磷酸一铵是由铵态氮和无水磷酸组成,适用于各种作物的追肥和基肥,广泛应用于农业生产中。
本文将从磷酸一铵的制备、施用方法和效果等方面进行综述。
磷酸一铵的制备通常通过磷矿石的矿石浸出、反应和结晶等步骤进行。
首先,将磷矿石进行矿石浸出,得到含有磷酸根离子的溶液。
接下来,将这个溶液与稀盐酸进行反应,生成磷酸,再将磷酸与氨水反应,生成磷酸一铵。
最后,通过结晶和干燥等工艺步骤得到最终的产品。
制备过程中需要注意温度、浓度和反应时间等因素的控制,以保证产品的品质和养分含量。
磷酸一铵的施用方法主要有根饲法、叶饲法和肥水混合运用法。
根饲法是将磷酸一铵直接施放在作物的根部,可以控制施肥量,减少浪费,并促进植物的根系生长。
叶饲法是将磷酸一铵溶液喷洒到作物的叶片上,通过叶片的吸收来提供养分,适用于快速补充作物的营养需求。
肥水混合运用法是将磷酸一铵与灌溉水混合后一起施放,广泛应用于果树、蔬菜等作物的基肥和追肥。
磷酸一铵的施用效果主要表现在增加作物的产量和提高作物的品质等方面。
磷酸一铵中的氮元素可以促进作物的生长和发育,提高光合作用效率。
磷酸一铵中的磷元素可以促进植物的根系生长和根毛的发育,增加植物对养分的吸收能力。
此外,磷酸一铵还具有调节土壤酸碱度、增强植物的抗病虫害能力等效果。
因此,适当地利用磷酸一铵可以提高农作物的产量和品质,推动农业生产的发展。
在磷酸一铵的使用过程中,还需要注意施用时间和剂量等因素。
磷酸一铵适用于不同作物的不同生育期,一般在作物生长的初期或生长势较弱时施用效果较好。
施用剂量要根据土壤的养分含量、作物的品种和生长状态等因素进行调整,以避免过度施肥导致环境污染和农作物生长异常。
总之,磷酸一铵是一种重要的氮磷化肥,具有高养分含量、易溶于水、速效等特点。
在农业生产中广泛应用,可以提高农作物的产量和品质。
在使用过程中需要注意制备工艺的控制,施用方法的选择和施用时间和剂量的调整等因素,以实现最佳的施肥效果。
年产30万吨粉状磷酸一铵工艺设计概述粉状磷酸一铵是一种重要的氮磷复合肥料,广泛应用于农业生产中。
本文将介绍年产30万吨粉状磷酸一铵的工艺设计方案。
一、原料准备1. 磷矿石:选择质量好、含磷量高的磷矿石作为原料,经过破碎、磨细等工艺处理,得到磷矿石粉末。
2. 硫酸:选择纯度高的浓硫酸作为反应介质,用于与磷矿石反应生成磷酸。
二、反应工艺1. 磷矿石的处理:将磷矿石粉末与一定比例的水混合,形成磷浆。
然后经过浸泡、搅拌等步骤,使得磷矿石中的磷酸与浸泡液中的水反应生成磷酸盐。
2. 磷酸盐与硫酸的反应:将磷酸盐与硫酸进行反应,生成磷酸一铵。
该反应需要在一定的温度和压力条件下进行,同时需要控制反应时间和反应物的比例,以确保反应的完全性和产物的纯度。
3. 结晶和干燥:通过调节反应液的pH值和温度,使得磷酸一铵逐渐结晶形成颗粒状物料。
随后,通过离心分离、过滤和干燥等工艺步骤,得到粉状磷酸一铵成品。
三、工艺优化1. 反应条件优化:通过实验和模拟计算等手段,确定最佳的反应温度、压力和反应时间,以提高反应速率和产物的纯度。
2. 结晶条件优化:通过调节反应液的pH值、温度和搅拌速度等参数,控制磷酸一铵颗粒的大小和形态,提高产品的质量。
3. 节能减排:在工艺设计过程中,应考虑采用高效节能设备和技术,减少能源消耗和环境污染。
四、设备选择1. 反应釜:选择耐腐蚀材料制成的反应釜,能够承受高温和高压条件下的反应。
2. 结晶设备:选择适用于结晶过程的设备,如结晶罐、过滤机、离心机等。
3. 干燥设备:选择适合干燥粉状物料的设备,如干燥机、流化床干燥机等。
五、质量控制1. 原料质量控制:严格控制磷矿石和硫酸的质量,确保原料的纯度和稳定性。
2. 反应过程控制:通过在线监测和实时调节反应温度、压力和搅拌速度等参数,保持反应的稳定性和一致性。
3. 产物检验:对粉状磷酸一铵成品进行质量检验,包括含氮量、含磷量、颗粒大小等指标,以确保产品符合标准要求。
磷酸一铵相关物化性质及工艺设计磷酸一铵是通过气氨与稀磷酸进行中和反应制得的,主要由原料制备工序、快速氨化中和工序、逆流三效真空浓缩工序、流化干燥工序、尾气净化工序组。
该反应是瞬间即可完成的快速反应,反应时伴随着大量的热量产生,根据磷酸中氢离子被替代的程度,可生成磷酸一铵,其基本化学反应方程式如下:NH3+H3PO4—→NH4H2PO4磷酸一铵相关物理数据包含粉料的热稳定性、结块性、休止角等,料将的中和度和温度、加热器的传热系数等。
化学数据通常指其中氮、五氧化二磷的百分含量。
下面就磷酸一铵物化性质与工艺设计的关系进行简要的分析。
1.热稳定性在磷酸一铵流化干燥工艺中,磷酸一铵的热稳定性很有意义,因为干燥过程中热稳定性对于限制干燥塔的热风温度非常重要。
磷酸一铵的热稳定性好,即使加热到100℃,也难察觉分解放出氨,大约在200℃左右开始熔解和分解才。
磷酸一铵的氨和水蒸汽平衡压力见表1-1,从表1-1可以看出,磷酸一铵在低于125℃时,氨损失非常小。
为了兼顾干燥效果,进入干燥塔的热风温度一般控制在150℃。
2.结块性磷酸一铵结块的重要原因是“盐桥作用”。
由于磷酸一铵成品不可能绝对干燥,存在少量水分,成品磷酸一铵晶体间的结合键快速增长由此形成肥料溶液,因温度变化而促成了盐类的结晶-溶解交替变更过程,产生了“盐桥作业”。
为了避免磷酸一铵成品发生严重的结块,影响其包装、装卸和施用,应控制磷酸一铵成品中水的百分含量不大于3%。
3.休止角休止角是把肥料从一个固定的高度自由落下堆成圆锥堆时,堆与地面所形成的夹角。
它是设计储存库的斜顶和储存设备、溜槽和输送机的重要参数。
磷酸一铵粉料干燥塔下部圆台部分、溜槽、粉料容器的休止角一般不得小于40°。
4.临界相对湿度磷酸一铵粉料的相对湿度是指在一定条件下,粉料暴露在空气中时向空气吸收或者失去水分的大气湿度。
若空气的相对湿度高于这一湿度,肥料会自然吸收水分,低于这一湿度,粉料就会自然地失去其中的水分。
磷酸一铵设计总论磷酸一铵是一种重要的氮磷复合肥料,具有高氮含量、高养分利用率和适应性广等特点,广泛应用于农业生产中。
本文将对磷酸一铵的设计总论进行详细介绍。
一、磷酸一铵的基本性质磷酸一铵(NH4H2PO4)是由一分子的氮酸铵(NH4NO3)和一分子的磷酸(H3PO4)反应生成的复合肥料。
磷酸一铵是无色结晶体,易溶于水,在水中呈酸性。
它具有高氮含量(约30%-32%)、高有效磷含量(约48%-51%)和无害盐成分(无氯、重金属等有害元素),是一种理想的氮磷肥料。
二、磷酸一铵的产品特点1.高氮含量:磷酸一铵中的氮主要以铵态氮的形式存在,可作为植物生长过程中所需的主要营养元素。
2.高有效磷含量:磷酸一铵中的有效磷含量较高,可提供植物生长所需的磷元素,促进根系生长和花果结实。
3.氮磷比适宜:磷酸一铵中的氮磷比接近于1:1,适合多种作物生长的需求。
4.适应性广:磷酸一铵适应性广,可用于多种作物的施肥,如小麦、玉米、水稻、蔬菜、瓜果等。
三、磷酸一铵的设计要点1.氮磷比的控制:磷酸一铵中的氮磷比接近于1:1,可以根据不同作物对氮磷比的需求进行调整,以满足不同作物生长的要求。
2.肥料中的镁含量:磷酸一铵中往往含有一定的镁元素,镁是植物正常生长和发育所必需的营养元素之一,可以通过调整镁含量来提高磷酸一铵的肥效。
3.添加辅助元素:磷酸一铵中可以添加一些植物所需的微量元素,如锌、锰等,以提高肥料的综合肥效。
4.控制水分含量:磷酸一铵在生产和储存过程中应控制其水分含量,避免肥料团聚或结晶过程中的水分损失,以保证肥料的质量稳定。
5.调控酸碱度:磷酸一铵在水中呈酸性,通过调控肥料的酸碱度,可以提高肥料的溶解速度和吸收利用率。
四、磷酸一铵的制备工艺磷酸一铵的制备工艺通常包括磷酸与氨水的中和反应、结晶和干燥等过程。
在中和反应过程中,需要控制反应温度、反应时间和氨水与磷酸的摩尔比,以提高反应的完全程度和产率。
结晶和干燥过程是将反应产物转化为稳定的固体磷酸一铵产品,需要控制结晶温度、结晶时间和干燥条件等参数。
目录摘要 .................................................................................................................................. I V Abstract (V)第1章总论 (1)1.1产品的性质与作用 (1)1.1.1磷酸一铵的性质 (1)1.1.2磷酸一铵的作用与价值 (1)1.2国内外工艺路线与生产现状调研 (2)1.2.1工艺路线常用方式 (2)1.2.2我国对于生产磷酸一铵尾气处理的方法 (2)1.2.3国内外生产磷酸一铵的现状 (2)1.3工艺路线选择与论证 (2)1.4工厂定位选址 (2)1.5 工厂年工作制度 (3)1.5.1 年工作制度的确定 (3)1.5.2 公司年工作制度 (4)第2章工艺流程设计 (6)2.1湿法磷酸尾气生产原理 (6)2.1.1尾气性质、原理 (6)2.1.2尾气处理流程 (6)2.2各个工段生产尾气的原理 (7)2.2.1系统尾气来源 (7)2.2.2工段生产的尾气处理 (7)第3章工艺计算 (9)3.1酸解系统工艺计算 (9)3.1.1参数及任务 (9)3.1.2 H3PO4系统物料衡算 (9)3.1.3酸解段物料计算 (12)3.1.4 酸解系统计算结果及其消耗定额 (13)3.2磷铵系统工艺计算 (15)3.2.1氨中和工段物料衡算 (15)3.2.2浓缩工序的物料衡算 (19)3.2.3磷铵干燥工段物料及能量衡算 (20)3.2.4物料计算结果 (22)3.2.5磷铵系统尾气排放量计算 (23)3.3酸解池的尾气计算 (24)3.3.1尾气在洗涤器进、出的含量 (24)3.3.2旋流板塔尾气计算 (25)3.3.3喷洒塔进口、出口尾气计算 (25)3.3.4物料汇总表 (26)3.4尾气处理的工艺计算 (26)3.4.1一级吸收塔的工艺计算 (27)3.4.2二级、三级吸收塔工艺计算 (36)3.5尾气进出口含量估值统计 (36)3.5.1尾气排放标准统计表 (36)3.5.2系统生产尾气排放汇总 (38)3.6设备选型和尺寸计算 (38)3.6.1洗涤设备计算 (38)3.6.2旋流板的计算 (40)3.6.3喷淋塔的计算 (42)3.6.4旋风除尘器 (43)3.6.5除尘器 (44)3.6.6换热器计算及选型 (45)3.7主要物料计算结果汇总表 (47)3.8设备选型结果统计表 (49)第4章非工艺计算 (50)4.1废水、废渣处理 (50)4.1.1废水 (50)4.1.2废渣 (50)4.2技术经济 (51)4.2.1投资总估评 (51)4.2.2成本评估 (51)4.2.3经济评算 (53)总结 (55)参考文献: (56)致谢 (57)附录 (58)8.5万t/a磷酸一铵尾气处理工艺设计摘要生产磷酸一铵的方法,选用料浆法,湿法磷酸料浆法的各个系统的物料量、能量都可以明确计算出来,在查阅大量关于尾气排放来源及危害的报道和文献后,知道了尾气对我们的危害及其严重。
第一章 概述我国是一个已经拥有十三亿人口的大国,但人均耕地已从几年前的两亩左右下降到不足一亩,仅为世界人均耕地的一半左右。
加上耕地的逐年减少,人口的逐年增加,而人民的生活水平的不断提高,粮食消费不断上升,在这种情况下,为了保证粮食的供给,提高粮食单位产量是最有效的措施之一。
农业生产是一个能量和物质的转化和循环的过程。
留在农业内部再循环的部分是很少的,大部分随农产品的收获而转移到社会的各个方面。
因此必需从外部投入必要的能量和物质作为补偿。
在能量和物质的投入中,在有机肥和无机肥相结合的前提下,化肥投入的能量和物质占 左右。
对农业增产所起的作用占 左右。
故试用化肥经常是提高粮食产量的关键。
我国土壤含磷元素一般都不满足农作物的需求,这已成为农业增产的大障碍。
根据调查,全国 亿亩土地中,严重缺磷的约占 亿亩 < 中等缺磷的耕地约占 亿亩 ,目前施化肥的 : : : : 。
远低于国际平均水平( : : : : )。
造成这种情况的主要原因是因为我国化肥生产中磷肥和含磷高的复合肥料所占的比例太低,例如磷铵是最受欢迎的高含磷的复合肥。
在发达国家其磷肥产量已占 以上。
但在我国还不足 。
在今后相当长的一段时间里,为了适应农业增产的需要,磷复合肥应该是我国化肥发展的重点。
磷酸铵是用氨中和磷酸制得的高浓度氮磷复合肥料。
其主要产品是磷酸一铵( ,产品有 , 和 , 两类和磷酸二铵,产品有 , 和 , 两类。
此外,还可加工硫酸铵( , , )和硝酸铵( , , )等等。
第二章 磷铵工业生产工艺流程概述2.1 生产流程被普遍采用的磷铵生产流程是将含p2O5大于40%的磷酸用氨中和后,再转鼓氨化造粒,或使浓磷酸在管式反应器中直接氨化得到磷铵料浆,再于转鼓中造粒,最后经干燥而得到产品。
这种用浓磷酸生产磷铵的方法被称为“传统法”。
用“传统法”生产磷铵需要大量的优质弄磷酸。
而这种浓磷酸需要由优质磷矿或精选的磷矿来生产的湿法磷酸浓缩得来。
世界上的磷矿资源经过几十年的开采,逐渐趋于贫化,高品位的磷矿资源明显减少。
因此,中低品位的磷矿的应用开发势在必行。
我国磷矿的储量仅苏联,美国,摩洛哥而居世界第四,但富矿很少,80% 是中低品位的磷矿,其中还有80% 是难选的磷块矿岩(在我国也称胶磷矿),兼之长期以来对矿山的建设重视不够,使得我国磷肥工业的发展受到很大的影响。
所以,实际生产中运用的都只是中低品位的磷矿。
采用湿法磷酸生产法一般只能生产出20%左右的磷酸。
显然,用普通的“传统法”来生产磷铵是不行的。
鉴于此种情况,我国从苏联引进了一种生产方法:料浆法。
2.2 料浆法以20%的稀磷酸、气氨为原料,利用中和器或管式反应器将中和料浆在氨化粒化器中进行涂布造粒,在生产过程中添加部分氮素和钾素以及其他物质,再经干燥、筛分、冷却而得到NPK复合肥产品,这是国内外各大化肥公司和工厂大规模生产常采用的生产方法。
磷酸可由硫酸分解磷矿制取,有条件时也可直接外购商品磷酸,以减少投资和简化生产环节。
该法的优点是既可生产磷酸铵也可生产NPK肥料,同时也充分利用了酸、氨的中和热蒸发物料水份,降低造粒水含量和干燥负荷,减少能耗,此法的优点是:生产规模大,生产成本较低,产品质量好,产品强度较高。
2.3 工艺流程生产原理主反应:NH3(g)+H3pO4(l,20%)====NH4H2pO4(aq)-46.1 -1291 -1435副反应:1) 2 NH3(g)+ H3PO4(l,20%)===(NH4)2HpO4(aq)-2×46.1― -1291―― -15602) 2 NH3(g)+ H2SO4(aq)===(NH4)2SO4(aq)-2×46.1―–907 -11733) 2 NH3(g)+ H2SiF6(aq)===(NH4)2 SiF6(aq)采用料浆法。
首先是磷酸和气氨在中和槽中发生中和反应,生成磷铵中和料浆。
中和料浆拿来进行干燥而获得产品。
但在干燥过程中,所能干燥的料浆需要先浓缩到一定的浓度,这就涉及到干燥前要先进行浓缩处理。
大概的整个流程就是:中和—浓缩—干燥。
所得的工艺流程图就是整个料浆法生产磷铵的工艺流程图。
2.4 流程方框图2.5 主要设备一览表2.6 磷铵外排废水指标第三章物〃热衡算3.1物衡算3.1.1氨中和工序物料衡算计算基准:1000千克磷酸。
3.1.1.1 进料1)磷酸量J1=1000Kg,组成含量X=20%,即其中 含量为Kg2)气氨(氨用量应该是磷铵中杂质与气氨的结合量,磷酸中扣除与杂质的结合量后的 结合的气氨的量以及氨损失量三者的集合)( ) 磷酸中的游离硫酸中和气氨生成( ) 的耗氨量以及生成( ) 的量:生成( ) 的量:/ Kg生成( ) 的耗氨量:/ Kg(2)氨与磷酸中的F反应生成(NH4)2SIF6的耗氨量以及生成的(NH4)2SIF6的量:生成的(NH4)2SIF6的量:1000×1.59% ×178/(19×6)= 24.8 Kg生成(NH4)2SIF6的耗氨量:24.8 ×(2×17)/178 = 4.7 Kg(3)生成FepO4〃2H2O的量,以及其结合 和结合水的量:生成FepO4〃2H2O的量:1000×1.04% ×(182 ×2)/160 = 24.31 Kg结合 的量:/( ) Kg结合水的量:24.3×(2×18)/187 = 4.7 Kg(4)生成AlpO4〃2H2O的量,及其结合 和结合水的量:生成AlpO4〃2H2O的量:1000×2.07%×(158 ×2)/102 = 64.1 Kg结合 的量:/( ) Kg结合水的量:64.1×(2 ×18)/158 = 14.6 Kg(5)生成MgHpO4〃3H2O的量及其耗氨量,结合 和结合水的量:生成MgHpO4〃3H2O的量:1000 ×1.28% ×174/40 =55.7 Kg结合 的量:/( ) Kg结合水的量:/ Kg氨化湿法磷酸所得产品的物质成分中,Fe,Al等杂质生成的化合物实际上是比较复杂的,但由于这些化合物的定量鉴定尚有困难,且无热化学数据,因此,习惯上假设Fe,Al按生成中性磷酸铁、铝(Fe,Al)9O4〃2H2O,Mg按生成Mg9O4〃3H2O来进行计算。
这样计算的结果当然与实际情况有一定的偏差。
通常计算所得的产品中的量比实际的高而氮的含量比实际的要偏底一些。
由于Fe,Al ,Mg的磷酸盐都是非水溶性盐。
故生成的非水溶性盐的总量为:24.3 + 64.1 + 55.7 = 144.1 Kg所以, 产品中 的水溶率为-( / 100%)= 72.4%结合水的总量为:4.7+14.6+17.3 = 36.6 Kg结合杂质后剩余的 的量为:- Kg已知中和工序的中和度工艺指标为1.01。
设与磷酸一铵中和的磷酸的量为X Kg与磷酸二铵中和的磷酸的量为(159.3-X)Kg可得{X/142×2+[(159.3-X)×4/142]}/159.3×2/142 = 1.01 解得X = 157.71 Kg所以,与磷酸二铵结合的磷酸的量为:159.3-157.71 = 1.6 Kg(6)应生成磷酸一铵的量为:157.71×115/71 = 255.446 Kg( 7 ) 反应生成磷酸二铵的量为:(159.3-157.71)×132/71=2.956 Kg( 8 ) 反应生成磷酸一铵所结合的气氨的量:255.446×17/115 = 37.762 Kg( 9 ) 反应生成磷酸二铵所结合的气氨的量:2.956×17×2/132 = 0.7614 Kg所以,包括( ) (NH4)2SIF6, MgHPO4〃3H2O等盐在内的总耗氨量为:A = 0.7614+37.762+17+4.7 = 60.2234 Kg而已知中和浓缩过程中氨的在损失为1%,所以实际的需氨量为:60.2234÷( 1-1% ) = 60.832 Kg3.1.1.2出料1). 蒸发水已知每千克 就要蒸发一千克的水,所以蒸发水的量为: 60.832 Kg标准状态下的体积为/ = 75.702 Kg的损失量为60.832×0.7% =0. 426 Kg中和料浆的量有以上得出出料的总和为Kg而 ∑J = ∑C 即所以 Kg其中 KgKg(NH4)2SO4: 66 Kg(NH4)2SIF6: 24.8 KgMgHPO4〃3H2O: 55.7 KgAlpO4〃2H2O: 64.1 KgFepO4〃2H2O: 24.31 Kg所以, 不包括浓缩过程中分解逸出的 的量,盐类的总量为Kg中和料浆含水量为- - Kg中和部分的物料衡算平衡表见表 。
表 计算基准 g3.1.2浓缩工序物料衡算3.1.2.1 进料由已知:中和料浆的进料量为J = 999.6 Kg。
其中水的含量为526.2 Kg。
3.1.2.2出料由已知:1)气氨的损失量为:C1 = 59.6×0.3% = 0.2 Kg2)浓缩料浆(最终出料的含水量为25%)∵干盐量= 473.2 Kg∴浓缩料浆= 473.2/(1-25%)= 630.9 Kg3)蒸发水由已知有∑C = C1+C2+C3 = 0.2+630.9+C3 = 631.1+C3而∑J =∑C 即∴ C3 =368.5 Kg浓缩部分的物料衡算表见表3—2。
表 计算基准 g3.1.3 干燥工序的物料衡算进料由已知,进料浓缩料浆的量为Kg其中,干盐为: Kg;含水量为 Kg出料) 机械损失(干燥系统损失 )的量 :Kg) 产品磷铵的量:(含水 )产品磷铵中干盐量 -Kg产品磷铵的量就为: Kg其中的水分的含量为: - Kg ) 蒸发水分的量由已知,出料的总和为:∑C = C1+C2+C3 = 4.7+473.2+C3 = 477.9+C3而 ∑J =∑C 即∴ C3 =153.0 Kg浓缩工序的物料平衡衡算表见表3—3。
表 计算基准 g3.1.4 耗定额以及产品规格的理论计算3.1.4.1 主要原材料消耗定额(以每吨磷铵产品为基准)(1)湿法磷酸 :/ 吨 吨 产品( ) 气氨( 的 ):/ 吨 吨 产品产品的规格( ) 磷铵产品的理论组成见表 4—4。
(2)产品的含氮量:N = 58.4×14/17 = 48.09 Kg产品含氮的百分比= 48.09/475.2 = 10.2%(3)产品的含 量:由已知,除去机械损失,产品的总含磷量为 Kg。