Дүние жүзінде қолданылатын тыңайтқыштар аммофос 46% P

жүктеу/скачать 1.09 Mb.

бет	7/18
Дата	02.04.2023
өлшемі	1.09 Mb.
	#471618

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 18

ДК-1 экстракц. фосфор печатано

ІІ. ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ

2.1. Процестің материалдық балансы

Дигидратты тәсілмен экстракциялық фосфор қышқылын өндіру схемасы

Ca₅F(PO)₄

H₂SO₄

H₂O_кіру

Экстракция + фильтрация

H₂O_булану

HF

CaSO₄·2H₂O

Араластыру ертіндісі

Негізгі фильтрация

Айналымдық қышқыл

H₂O_булану

Екінші фильтрат

Бірінші фильтрация

Екінші фильтрация

Үшінші фильтрация

H₂O_кіру

Гипс

Материалдық балансты құру кезінде жасалған ағаттықтар:

- экстракторда судың булануы есепке алынбайды;
- вакуум-буландырғышта судың булануы есепке алынбайды;
- карусельді фильтр секциясы бойынша сүзу мен жуу кезіндегі судың булануы есепке алынбайды.
Бастапқы реагенттер мен реакция өнімдерінің мөлшері:
Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+10H₂O = 5(CaSO4·2H2O)+3H₃PO₄+HF
A + 5B + 10C = 5P + 3R + S

Стехиометриялық қатынас жүйесінен анықтаймыз:

Экстрактордың жұмыс уақытының тиімді жылдық қорын қабылдап Т_эф=6770с, сағаттық өнімділікті анықтаймыз:

М(Р₂О₅) = 142 кг/кмоль, Р₂О₅бойынша 17725 = 124,8 кмоль/с_.

Экстракция кезіндегі Р₂О₅шығару коэффициентін және сүзу кезіндегі Р₂О₅жуу коэффициентін есепке алып реакцияға түсетін апатит мөлшері:

Реакцияға түсетін апатит массасын анықтаймыз:

Реакторға түсетін қоспасыз таза апатиттің Ca₅F(PO₄)₃ мөлшері:

n_A_,_o = 72704/0,99 = 73438,4 кг/ч =145,7 кмоль/с,
мұндағы М(Ca₅F(PO₄)₃) = 504 кг/кмоль.

Реактордан шығатын Ca₅F(PO₄)₃ мөлшері:

n_A_,_f = n_A_,_o(1 – X_A) = 145,7 (1 – 0,99) = 1,46 кмоль/с,
Δn_A = n_A_,_o - n_A_,_f = 145,7 – 1,46 = 144,2 кмоль/с.

H₂SO₄ мөлшері:

Δn_В = 5 Δn_A = 5·144,2 = 721 кмоль/c.

Күкірт қышқылының артығын есепке алғанда:

Δn_A_,о = 5·145,7 =728,5 кмоль/с, а Δn_В,_f =728,5 – 721 =7,5 кмоль/с.

H₂O мөлшері:

Δn_С = 10 Δn_А = 10·144,2 = 1442 кмоль/с.

CaSO₄·2H₂O мөлшері:

Δn_Р = 5 Δn_А = 5·144,2 = 721 кмоль/с.

H₃PO₄ мөлшері:

Δn_R = 3 Δn_А = 3·144,2 = 432,6 кмоль/с.

HF мөлшері:

Δn_S = Δn_А = 144,2 кмоль/с.

Жеке компоненттер бойынша құрылған экстракция процесінің материалдық балансы

Компоненттер	Кіріс		Шығыс
Компоненттер	Кг/с	Кмоль/с	Кг/с	Кмоль/с
Ca₅F(PO₄)₃ Қоспалар H₂SO₄ H₂O CaSO4·2H2O H₃PO₄ HF Барлығы	73438,4 742 71393 25956 0 0 0 171529,4	145,7 0 728,5 1442 0 0 0 2316,2	756 742 735 0 124012 42394,8 2884 171524,8	1,5 0 7,5 0 721 432,6 144,2 1306,76

Р₂О₅апатитте құрамы бойынша қоспалар: 25% масс және СаО 41% масс.

Шолақтау кен орны
Fe₂O₃ – 2,5; Al₂O₃ – 1,2; CO₂ – 4,6; Н.о – 12; ∑=20,3%

Апатитті концентратты экстрациялық фосфор қышқылын өндірісінің материалдық балансы

Құрамында 41(масс.%) СаО апатитті ыдырату үшін 70684,4 кг/с күкірт қышқылы моногидраты шығындалады.

Араластыру ертіндісімен араластыру үшін реакторға кірерде 71393 кг/с концентрациялық қышқыл беріледі.
Экстракция кезінде бөлінген фтордың мөлшері:

SiF₄ қайта есептегенде (М(SiF₄) = 104 кг/кмоль):

Экстракция кезінде ертіндіге ауысатын Р₂О₅ мөлшері:

Экстракция кезіндегі Р₂О₅жоғалымдар:

Түзілетін фосфор қышқылының мөлшері 28,0 мас.% Р₂О₅:

Қышқылдағы су құрамы:

Сүзуге түсетін қойыртпақ мөлшері; С : Қ = 2,6 : 1; гипсті саны 1,6:

Оның құрамында:

қатты фаза
сұйық фаза
оның ішінде Р₂О₅

Қойыртпақ мөлшері:

циркуляциялаушы
экстракциялық
Экстракциялық қойыртпағының сұйық фазасындағы Р₂О₅ мөлшері:
оның ішінде апатитті концентраттан және араластыру ертіндісінен

Түзілген қойыртпақ құрамында Р₂О₅:

Циркуляциялаушы қойыртпақпен реакторға түсетін Р₂О₅ мөлшері:

Эстракцияға келіп түседі:

қойыртпақ шығынмен
оның ішінде қатты фаза

Экстракция процесінің материалдық балансы (судың булануын есепке алмағанда)

Компонент	Кіріс , кг/с	Компонент	Шығыс, кг/с
Апатитті концентрат Күкірт қышқылы ертіндісі Араластыру ертіндісі Циркуляция қойыртпағы Барлығы	142786 210645,44 2136454,2	Фтор Сүзуге келіп түсетін қойыртпақ Циркуляциялаушы Барлығы	387 2136454,2

Экстракциялық қойыртпақты сүзудің материалдық балансы

Негізгі фильтрация

Кіріс: гипстік саны G_г=1,6 кезінде және С : Қ =2,6 : 1 сүзуге келіп түсетін қойыртпақ мөлшері:

Өнімдік фосфор қышқылының шығымы:

Араластыру ертіндісінің мөлшері:
427213,44 – (74169 +142786 – 387) = 210645,44.

Бірінші сүзуден кейінгі фосфогипс мөлшері:

оның ішінде гипс 1 кг/с,
сұйық фаза = 105236 кг/с.

Айналымдық фосфор қышқылының мөлшері G_об.к:

Экстракциялық қойыртпақты сүзу схемасы

1
қойыртпақ

фосфогипс
-ші зона

Өнімдік қышқыл

Айналымдық қышқыл

А раластыру ертіндісі = айналымдық қышқыл + фильтрат

2-ші зона

3 -ші зона

4 -ші зона

2.2. Аппараттардың жылулық балансы

Суммарлы жылулар енгізілетін жылулармен анықталады: апатитпен (Q_ап), күкірт қышқылымен (Q_ск), араластыру ертіндісімен (Q_р,р), және де реакция жылуымен (Q_р) және экстракторда күкірт қышқылын аралыстыру (Q_разб), Бұдан басқа, түсетін ауа (Q_возд) және циркуляциялаушы қойыртпақ (Q_ц,п),

Сонда: Q_прих=Q_ап+Q_ск+Q_р,р+Q_р+Q_разб+Q_возд+Q_ц,п

Осы жылуларды анықтаймыз:

Q_ап=36700*0,783*17,6=505755кДж=505мДж

Q_ск=59800*2,470*40=5908747кДж=5908,7мДж
Q_р,р=145200*3,036*55=24245496кДж=24245,5МДж

Фосфорлы қышқылды араластыру ертіндісінің меншікті жылу сиымдылығы:

С=4,234-0,02968*40,3=30,36кДж/кг*К

Күкірт қышқылының апатит концентрациясымен өзара әрекеттесу реакциясының жылу эффектісі

CaF(PO₄)₃+5H₂SO₄+10H₂O=5CaSO₄*2H₂O+3HP₃PO₄+HF+q

q=(5*2022,6+3*1278,2+269,6)-6828,7+5*839,5+10*286,4)=
=14217,2-13890,2=327кДж/кмоль

Мұнда реакцияланатын заттың түзілу жылуы мен түзілген реакция өнімдерінің жылулық мәндері бірдей, кДж/кмоль:

CaSO₄*2H₂O	2022,6	CaF(PO₄)₃	6828,7
H₃PO₄	1278,2	H₂SO₄	839,5
HF	269,6	H₂O	286,4

Одан,
Q_р=

Экстракторда 56%-ті H₂SO₄араластыру жылуы келесі формуламен анықтаймыз: Q_разб=G_kq/98 =(33500*20976,9)/98 =717065кДж =710,7МДж

Мұндағы: G_k – экстракторға түсетін күкірт қышқылының сағаттық мөлшері, кг
Күкірт қышқылымен араластырудың меншікті жылуын келесі формуламен анықтаймыз:

n₁ = (44*98)/(18*56) = 4,28кмоль Н₂О / кмоль H₂SO₄
n₂ анықтау үшін экстракторда араластырған соң күкіртқышқылының концентрациясын білу қажет, Бұл концентрация 1000кг апатитті концентратқа құрылған материалдық баланс мәліметтері бойынша анықтайды,

Сонда,

Сонда:

Экстракторға түсетін ауа енгізіледі:
Q_возд=5000*1,004*1,29*20+ =320275кДж

Вакуум-буландырғыштан циркуляциялаушы қойыртпақпен экстракторға түсетін жылу жалпы жылу кірісі мен шығысы арасында айырма бар,

Сонда экстракторға кіретін жалпы жылу

Q_прих =55755+5908747+24245496+21701627+7170675+320275+Q_ц,п,

Жылу шығысы
Жылу суммасында ілесіп кететін жылулар: сүзуге кеткен қойыртпақ (Q_п), экстрактордан шығатын газ (Q_г), суыту үшін экстрактордан вакуум-буландырғышқа түсетін циркляциялаушы қойыртпақ (Q_ц,п) жылу жоғалымы (Q_пот),
69⁰С кезінде экстрактордан сүзуге қойыртпақпен кететін жылу мынаған тең:

Q_п=235000С_П*69

Қойыртпақтың сұйық фазасы фосфорлы қышқылдың ертіндісінен, ал қатты фаза гипстен тұрады:

Сонда,
Q_п=23500*3,188*69=51693420кДж=51693,4МДж

Экстрактордан шығатын газдың жылуы

Q_г=5000*1,04*1,29*40+

Вакуум-буландырғышқа циркуляциялаушы қойыртпақпен кететін жылу мынаны құрайды:

Жылу жоғалымы практикалық мәліметтер бойынша 1,8%-ті құрайды, яғни 6533,9МДж,

Экстрактордан шыққан жалпы жылу

Q_расх=51693,4+897,0+310405,6+6533,9=369529,9МДж/сағат

Жалпы шығынды біліп, экстракторға түсетін циркуляциялаушы қойыртпақпен енгізілетін жылуды анықтаймыз, ол мынаған тең:

Кіріс	МДж/сағ	Шығыс	Мдж/сағ
Апатитті концентратпен	505,8	Сүзуге түсетін қойыртпақпен	51693,4
56%-ті Н₂SО₄	5908,7	Экстраткордан шығатын газбен	897,0
Апатитті ыдырату реакциясының жылуы	21701,6	Экстрактордан шығатын циркуляциялаушы қойыртпақпен	310405,6
56%-ті Н₂SО₄ араластыру жылуы	7170,7	Жылу жоғалымы	6533,9
Кіретін ауамен	320,3
Циркуляциялаушы қойыртпақпен	309677,3
Барлығы	369529,9	Барлығы	369529,9

жүктеу/скачать 1.09 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 18