磷酸一铵工业设计计算方法Word下载.doc
- 文档编号:8404474
- 上传时间:2023-05-11
- 格式:DOC
- 页数:38
- 大小:2.98MB
磷酸一铵工业设计计算方法Word下载.doc
《磷酸一铵工业设计计算方法Word下载.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《磷酸一铵工业设计计算方法Word下载.doc(38页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
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)2NH3(g)+H3PO4(l,20%)===(NH4)2HpO4(aq)
-2×
46.1―-1291――-1560
2)2NH3(g)+H2SO4(aq)===(NH4)2SO4(aq)
-2×
46.1―–907-1173
3)2NH3(g)+H2SiF6(aq)===(NH4)2SiF6(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
中和槽
双效浓缩蒸发器(带冷疑器)
三缸泵
空气压缩机
锅炉房
喷雾干燥塔及转鼓造粒干燥机
2.6磷铵外排废水指标
项目
范围
GB15580-95允许排放限值
PH
3-8
6-9
氟化物(以F计)(mg/1)
10-70
20
磷酸盐(以P计)(mg/1)
10-150
50
悬浮物(mg/1)
30-350
150
排水量m3/t产品
8-12
1
35
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p2O5含量为200Kg
2)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P2O5结合的气氨的量以及氨损失量三者的集合)
(1)磷酸中的游离硫酸中和气氨生成(NH4)2SO4的耗氨量以及生成(NH4)2SO4的量:
生成(NH4)2SO4的量:
1000×
4.0%×
132/80=66Kg
生成(NH4)2SO4的耗氨量:
66×
2×
17/132=17Kg
(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)=24.8Kg
生成(NH4)2SIF6的耗氨量:
24.8×
(2×
17)/178=4.7Kg
(3)生成FepO4·
2H2O的量,以及其结合P2O5和结合水的量:
生成FepO4·
2H2O的量:
1.04%×
(182×
2)/160=24.31Kg
结合p2O5的量:
24.31×
142/(187×
2)=9.2Kg
结合水的量:
24.3×
(2×
18)/187=4.7Kg
(4)生成AlpO4·
2H2O的量,及其结合p2O5和结合水的量:
生成AlpO4·
1000×
2.07%×
(158×
2)/102=64.1Kg
64.1×
142/(158×
2)=28.3Kg
(2×
18)/158=14.6Kg
(5)生成MgHpO4·
3H2O的量及其耗氨量,结合p2O5和结合水的量:
生成MgHpO4·
3H2O的量:
1000×
1.28%×
174/40=55.7Kg
55.7×
142/(174×
2)=22.7Kg
结合水的量:
55.7×
18×
3/174=17.3Kg
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P2O5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=144.1Kg
所以,产品中p2O5的水溶率为:
100%-(60.7/220×
100%)=72.4%
结合水的总量为:
4.7+14.6+17.3=36.6Kg
结合杂质后剩余的p2O5的量为:
200-60.7=139.3Kg
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XKg
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=157.71Kg
所以,与磷酸二铵结合的磷酸的量为:
159.3-157.71=1.6Kg
(6)应生成磷酸一铵的量为:
157.71×
115/71=255.446Kg
(7)反应生成磷酸二铵的量为:
(159.3-157.71)×
132/71 =2.956Kg
(8)反应生成磷酸一铵所结合的气氨的量:
255.446×
17/115=37.762Kg
(9)反应生成磷酸二铵所结合的气氨的量:
2.956×
17×
2/132=0.7614Kg
所以,包括(NH4)2SO4,(NH4)2SIF6,MgHPO4·
3H2O等盐在内的总耗氨量为:
A=0.7614+37.762+17+4.7=60.2234Kg
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%)=60.832Kg
3.1.1.2出料
1).蒸发水
已知每千克NH3就要蒸发一千克的水,所以蒸发水的量为:
C1=60.832Kg
标准状态下的体积为:
V=(60.832/18)×
22.4=75.702Kg
2).NH3的损失量为:
C2=60.832×
0.7%=0.426Kg
3).中和料浆的量C3
有以上得出出料的总和为:
C1+C2+C3=60.832+0.426+C3=61.258+C3Kg
而∑J=∑C即
1059.6=60.00+C3
所以C3=999.6Kg
其中,NH4H2pO4:
255.446Kg
(NH4)2HpO4:
2.956Kg
(NH4)2SO4:
66Kg
(NH4)2SIF6:
24.8Kg
MgHPO4·
3H2O:
55.7Kg
AlpO4·
2H2O:
64.1Kg
FepO4·
24.31Kg
所以,不包括浓缩过程中分解逸出的NH3的量,盐类的总量为:
255.446+2.956+66+24.8+55.7+64.1+24.31=473.2Kg
4).中和料浆含水量为:
999.6-473.2-0.2=526.2Kg
中和部分的物料衡算平衡表见表3-1。
表3-1计算基准:
1000KgP2O5%20
进料
出料
序号
项目名称
物质质量(Kg)
百分含量%
气氨
59.6
5.62
蒸发水
2
磷酸
P2O5%20
1000
94.38
NH3损失量
0.4
0.04
3
中和料浆
999.6
94.34
合计
1059.6
100
3.1.2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=999.6Kg。
其中水的含量为526.2Kg。
3.1.2.2出料
由已知:
1)气氨的损失量为:
C1=59.6×
0.3%=0.2Kg
2)浓缩料浆(最终出料的含水量为25%)
∵干盐量=473.2Kg
∴浓缩料浆=473.2/(1-25%)=630.9Kg
3)蒸发水
由已知有
∑C=C1+C2+C3=0.2+630.9+C3=631.1+C3
而∑J=∑C即
999.6=631.1+C3
∴C3=368.5Kg
浓缩部分的物料衡算表见表3—2。
表3-2计算基准:
干盐
473.2
46
368.5
36.86
所含水分
526.2
54
0.2
0.0002
浓缩料浆
630.9
63.11
3.1.3干燥工序的物料衡算
3.1.3.1进料
由已知,进料浓缩料浆的量为
J=630.9Kg
其中,干盐为:
473.2Kg;
含水量为157.7Kg
3.1.3.2出料
1)机械损失(干燥系统损失1%)的量C1:
C1=473.2×
1%=4.732Kg
2)产品磷铵的量:
(含水1%)
产品磷铵中干盐量=473.2-4.732=468.47Kg
产品磷铵的量就为:
473.2Kg
其中的水分的含量为:
473.2-468.5=4.7Kg
3)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
630.9=477.9+C3
∴C3=153.0Kg
浓缩工序的物料平衡衡算表见表3—3。
表3-3计算基准:
百分含量
%
75
153.0
24.5
157.2
25
产品磷铵
机械损失
4.732
0.5
3.1.4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(P2O5%20):
1000/473.2=2..11吨/吨产品
(2)气氨(100%的NH3):
59.6×
2..11/1000=0.126吨/吨产品
3.1.4.2产品的规格
(1)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=48.09Kg
产品含氮的百分比=48.09/475.2=10.2%
(3)产品的含P2O5量:
由已知,除去机械损失,产品的总含磷量为217.8Kg。
产品含P2O5的百分比=217.8/473.2=46.0%
(∴)产品的规格表达式为NP2O5H2O:
10.246.01。
在工业生产中,产品的规格是各不相同的,一些是根据不同的用途而生产的;
一些是由于工艺条件的限制而生产出来就是一定的。
若原矿等一些条件是一定的,那么,产品的规格由生产时的工艺情况决定。
当中和度在1.11.2时产品以磷酸一铵(MAP)为主,产品规格为12520;
当中和度在1.8左右时,产品以磷酸二铵(DAP)为主,产品的规格为18460。
但实际的生产中,由于湿法磷酸生产的条件就决定了中和度一般控制在1.01左右。
且在中和度为1.01左右时,氨的损失小于1%。
而杂质较大的原因,使得产品的P2O5含量较小于理论量,一般就在46%左右。
磷铵产品的理论组成表:
3-4
表3-4
组成名称
物质的质量
(Kg)
物质的百分组成(%)
物质的含氮量(Kg)
物质P2O5含量(Kg)
NH4H2PO4
217.1
45.9
26.4
134.0
(NH4)2HPO4:
44.0
9.3
23.7
(NH4)2SIF6:
24.6
5.2
3.8
——
4
MgHPO4·
3H2O
55.1
11.6
22.5
5
AlPO4·
63.5
13.4
28.5
6
FePO4·
24.0
5.1
9.1
7
(NH4)2SO4
40.2
8.5
8.6
8
H2O
4.7
1.0
合计
48.1
217.8
3.2各个工序的热量衡算
参考温度:
0℃计算基准:
1000Kg,20%湿法磷酸。
3.2.1中和工序的热量衡算
3.2.1.1输入热量
1.化学反应热
1)NH3(g)+H3PO4(l,20%)====NH4H2PO4(aq)
∴△H1=-1435-(-46.1-1291)=-97.9Kj/Mol·
2)2NH3(g)+H3PO4(l,20%)===(NH4)2HPO4(aq)
∴△H2=-1560-(-2×
46.1-1291)=-176.8Kj/Mol·
(NH4)2HPO4
3)2NH3(g)+H2SO4(aq)===(NH4)2SO4(aq)
-2×
∴△H3=-1173-(-2×
46.1-907)=-173.8Kj/Mol·
4)2NH3(g)+H2SiF6(aq)===(NH4)2SiF6(aq)
46.1-2331-2602
∴△H4=-2602-(-2×
46.1-2331)=-178.8Kj/Mol·
(NH4)2SiF6
∴总的反应热为:
∑△H=-(97.9×
219.3/115+176.8×
44.4/130+173.8×
40.6/132+178.8×
24.8/178)×
1000=-325400KJ
2.气氨带入热
设气氨的温度为5℃。
查得此温度下气氨的比热容为2.065KJ/Kg·
K。
所以,其带入热为:
Q1=59.6×
2.065×
5=615KJ
3.磷酸的带入热
设磷酸的温度为:
40℃。
查得此温度时磷酸的比热容为:
3.26KJ/Kg·
所以,磷酸的带入热为:
Q2=1000×
3.26×
40=130400KJ
所以,输入的热量总计为:
Q输入=
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 磷酸 工业设计 计算方法