Материальный баланс сатуратора для нейтрализации кислоты в производстве аммофоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Материальный баланс сатуратора для нейтрализации кислоты в производстве аммофоса (на 1000 кг фосфорной кислоты). Состав экстракционной фосфорной кислоты:

P2 O5 = 19 %

SO3 =2,9 %

MgO =0,9 %

CaO = 0,4 %

Al2O3 = 1,1 %

Fe2O3 = 1 %

F = 1.4%

Составь жидкого аммиака:

NH3 = 99.6%

H2O= 0.4 %

В процессе насыщения кислоты аммиаком испаряется 78кг воды на 1000 кг кислоты. Содержание аммиака в нейтрализованной пульпе составляет 27% от общего количества P2 O5

Решение:

ПРИХОД

В приходные статьи баланса включаются фосфорная кислота и аммиак.

В 1000 кг фосфорной кислоты (19% P2 O5) содержится, кг:

H2O 1000-262=738

Количество расходуемого аммиака равно 27% от общего количества P2O5.

1000*0, 19*0,27=51.3 кг

С аммиаком поступает воды: (51.3*0.4) /99.6=0, 206= 0,2 кг

РАСХОДЫ

В результате обработки фосфорной кислоты аммиаком образуется пульпа испаряется некоторое количество воды. Состав образующейся массы определяется взаимодействием кислоты с содержащимися в ней примесями и аммиаком. В основу расчёта количеств получаемых солей берём следующие стехиометрические соотношения:

MgO+H3PO4 + 2H2O=MgHPO4*3H2O;

CaO+H3PO4+H2O=CaHPO4*2H2O

Al2O3+2H3PO4=2AlPO4+3H2O;

Fe2O3+2HPO4=2FePO4+3H2O

2NH3+H2SiF6= (NH4) 2SiF6;

2NH3+H2SO4= (NH4) 2SO4

NH3+H3PO4=NH4H2PO4;

2NH3+H3PO4= (NH4) 2HPO4

При нейтрализации раствора фосфорной кислоты аммиаком в отделении сатурации получаются следующее соли, кг:

димагнийфосфат

В том числе кристаллизационной воды-

В том числе

[40,174,18,142 - молекулярные массы MgO, Mg HPO4*3H2O, H2O P2O5]

дикальцийфосфат

в том числе кристаллизационной воды -

в том числе

[56 и 172 - молекулярные массы CaO и CaHPO4* 2H2O];

фосфат алюминия

в том числе

[102 и 122 молекулярные массы Al2O3 и AlPO4];

фосфат железа

в том числе

[160 и 207 - молекулярные массы Fe2O3 иFePO4];

Кремнефторид аммония

в том числе

[178, 17 и 19 - молекулярные массы (NH4) 2SiF6, NH3 и атомная масса фтора];

сульфат аммония

в том числе

[132 и 80 - молекулярные массы (NH4) 2SO4 и SO3];

количество , связанной по первым четырём стехиометрическим соотношениям:

16+5,1+15,3+8,8=45.2 кг

Остальное количества связывается с аммиаком, образуя фосфаты аммония. Количество , нейтрализуемое аммиаком:

1000*0, 19-45.2=144.8 кг

Содержание аммиака в нейтрализованной пульпе составляет 27% от общего количества .

Израсходовано аммиака на образование кремнефторида и сульфата аммония:

4.17+12,3=16.47 кг

Следовательно, на образование фосфатов аммония пошло аммиака:

190*0,27-16.4=35кг

Количество аммиака, необходимое для связывания всей оставшейся (120кг) в моноаммонийфосфат:

Но при этом остаётся избыточного аммиака 35-34,6=0,4 кг, который идёт на образование диаммонийфосфата; его количество:

Это количество требует моноаммонийфосфата.

Где 115 и 132 молекулярные массы NH4H2PO4 и (NH4) 2HPO4.

Так как из 120 кг могло образоваться моноаммонийфосфата

То после образования диаммонийфосфата останется моноаммонийфосфата

234-1,3=232,7 кг

Выход сухих солей (с учетом кристаллизационной воды) составляет

33,3 +12,3+26.3+25,8+21,8+47,8+232,7+1,5= 401,5кг

В том числе воды кристаллизационной: 12,15+2,6=14,75 кг

Выход сухих солей без кристаллизационной воды: 401,5 - 14,75= 386,75 кг

Приводим состав сухих солей с учетом кристаллизационной воды:

В системе поступает материалов (фосфорной кислоты, аммиака и воды с ним;

1000+51.3+0,2=1051,5 кг

В процессе сатурации из системы испаряется 78 кг воды на 1000кг кислоты. Количества пульпы после испарения воды равно:

1051.5-78=973,5 кг

В конечной пульпе содержится свободной воды 973,5-401.5=572 кг

Всего воды в пульпе: 572+14.75=586.95кг.

Процентное содержания общей влаге в пульпе:

Составляем материальный баланс сатурации в производстве аммофоса (на 1000кг фосфорной кислоты)

[5.96-количество (в кг) аммиака, вступившего в реакцию];

Всего за счет химических реакций - 245290.5

Где 1000 - количество фосфорной кислоты, кг;

2,868 - средняя удельная теплоемкостm кислоты, кДж/ (кг

60 - температура кислоты,;

117,2 - энтальпия аммиака при - 27 и 152 кПа (1,5 атм), кДж/кг;

51,3 - количество аммиака, кг.

Всего поступает теплоты: 245290.5+166067=411357.5кДж.

Расход теплоты

Нагревание пульпе до 102

1051,5

где 1051,5 - количество пульпы, кг;

2,721 - средняя удельная теплоемкость пульпы, кДж / (кг);

102 - температура пульпы,.

Тепло потери в окружающую среду принимаем равными 3 % от общего количество подводимой теплоты:

411357.5

Всего расходуется теплоты 291835+12340.7=304175.7кДж.

Избыток теплоты расходуется на испарение воды: 411357.5-304175.7=107181.8 кДж.

Количество испаряющейся воды составит

107181.8/2253=47.57 кг

Где 2253 - скрытая теплота испарения воды при 120

Общий расход теплоты:

291835+12340.7+107181.8=411375.5 кДж

аммофос аммиак фосфорная кислота

Составляем тепловой баланс сатурации фосфорной кислоты аммиаком (на 1000 кг фосфорной кислоты):

Размещено на Allbest.ru