Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Материальный баланс сатуратора для нейтрализации кислоты в производстве аммофоса

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 17.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


?             
1.Введение
 
Способы получения сложных удобре­ний делятся на две основные группы: способы, базирующиеся на исполь­зовании фосфорных кислот; способы, основанные на азотнокислотном раз­ложении природных фосфатов. Такое деление в известной мере условно, так как оба направления, включают и смешанные способы, в которых в процессе разложения фосфатного сырья помимо основной используется также и вторая кислота. Существуют различные варианты указанных двух способов получения сложных удобре­ний. Основные из них будут рас­смотрены, оценены и сопоставлены ниже.
В каждом цехе вырабатывают, как указано во введении, сложные удобрения только одной марки, поскольку изменение соотношения N: Р2О5 приведет к уменьшению вы­работки либо азотных продуктов (а значит, и азотной кислоты и, воз­можно, аммиака, если его вырабаты­вают на данном предприятии), либо фосфорной кислоты (а при серно­ кислотном разложении фосфатного сырья  —
и серной кислоты) и к уменьшению выработки сложных удобрений в целом, что особенно зна­чительно на отечественных пред­приятиях ввиду большой мощности соответствующих производств. Про­изводство удобрений двух — трех марок, значительно отличающихся по составу, возможно при наличии на предприятии двух-трех цехов сложных удобрений (это возможно и при наличии в одном цехе нескольких технологических линий).
Из сказанного ясно, что для удовлетворения индивидуальных по­требностей отдельных микрорайонов в комплексных удобрениях с отлич­ным от типовых соотношением N : Р2О5: К2О, перед внесением состав
удобрений типовых марок должен быть скорректирован на местных тукосмесительных установках.
 
 
 
 
 
 
 
 
2.Теоритические  основы  производства
Фосфатами аммония обычно называют соли ортофосфорной кислоты — дигидрофосфат аммония илр моноаммонийфосфат [МАФ ] NH4H2P04, гидрофосфат аммония или диаммонийфосфат [ДАФ1 (NH4)2HP04 и фосфат
аммония или триаммонийфосфат [ТАФ] (NH4)3P04. Наиболее устойчивым
соединением является моноаммонийфосфат, при нагревании которого до 100—110 °С практически не наблюдается выделения аммиака. Диаммоний­фосфат
Давление паров NH3 при 100 °С над NH4H2P04 практически равно нулю, над
(NH4)2HP04 — 1,2 и над (NH4)3P04 — 85,7 кПа. При 125 °С давление NH3 над этими
солями возрастает соответ­ственно до 0,008, 4,5 и 157 кПа. При 190,5 °С
моноаммонийфосфат плавится с незначительной потерей NH3. При этой
температуре идет его медленная дегидратация с образованием полифосфатов
аммония, ускоряющаяся с повышением температуры
Наиболее широкое применение фосфаты аммония нашли в сель­ском
хозяйстве в качестве удобрений. Они являются высоко­концентрированными
безбалластными удобрениями и содержат два
основных питательных элемен­та — азот и фосфор — в водораство­римой форме.
В чистом моноаммонийфосфате содержится 12,2 % N и 61,7 % Р205 (сумма 73,9 %), в диаммонийфосфа- те— 21,2% N и 53,8% Р20Б(75,0%); в последнем массовое соотношение питательных веществ N : Р205 более благоприятно (1 : 2,5), чем в моноам­монийфосфате.
Из аммонийно-фосфатных удобрений в наибольших количе­ствах производят аммофос — моноаммонийфосфат с небольшой примесью (~10 %) диаммонийфосфата. Согласно ГОСТ 18918—85 гранулированный аммофос выпускают двух ма­рок:
А —нейтрализацией аммиаком экстракционной фосфорной кислоты, полу­ченной
из апатитового концентрата, и Б — из фосфоритов. Продукт марки А высшей и 1-й
категорий качества и марки Б высшей и 1-й категорий качества соответственно
должен содержать: не менее 52, 50 ± 1, не менее 44 и 42 + ± 1 % Р205усв, 48, 46, 34 и 32% Р205вод, 12 ± 1, 12 + 1, 11 ± 1 и 10±1 %N и не более 1 % НаО. Доля гранул с размерами 1—4 мм должна быть не менее 95 % для высших и 90 % для первых
категорий качества. Соотношение N : P2Os в аммофосе ~1 : 4.
Производят и более концентрированное по азоту удобрение — диамофос, содержащий диаммонийфосфат и примеси, перешед­шие из фосфорной кислоты. если для производства диаммифиса используют экстракционную фосфорную кислоту, полученную из апатитового концентрата, то продукт содержит 48 ± 1 % Р205усв, не менее 18 % N и не более 1,5 % Н20. Для получения удобрении с большим соотношением N : Р205 к аммофосу и диаммофосу до­бавляют ячптныр удобрения — нитрат аммония, карбами
3.Физико –химическая  особенности  производств
 
Сырьем для производства фосфатов аммония являются аммиак и ортефосфор ная кислота (как экстракционная, так и термическая). Нейтрализация фосфорной кислоты сопровождается выделением значительного количества теплоты:
Н3Р04 (ж.) + NH3 (г.) = NH4H,PU4 (тв.) + 14/ кДж,
Н3Р04 (ж.) + 2NH3 (г.) = (NH4)„HP04 (тв.) + 215 кДж.
наибольшее выделение в твердую фазу моноаммонийфосфата достигается при осуществлении процесса по лучу АВ. При нейтрализации экстракционной кислоты, со­держащей 4U % H3PU4 (~29 % Р205), выход кристаллов даже при 25 °С невелик (система в точке С). При нейтрализации концентри­рованной фосфорной кислоты (75 % Н3Р04 или 54 % Р205) со­став системы соответствует точке L), и количество образующейся твердой фазы велико даже при температуре массы выше 75 °С. Этому спсобствует и испарение части воды за счет теплоты ре­акции.
фосфаты железа и алюминия типа RP04-2H20, железоалюминий- аммонийфосфаты—
NH4(Fe, А1)(НР04)2-0,5Н20 и другие, дикаль- цийфосфат СаНР04-2Н20, гипс, фторидные и
фторосиликатные соли, магнийаммонийфосфат NH4MgP04-Н20, в жидкой фазе появляется
сульфат аммония.
При аммонизации фосфорной кислоты образуются кислые суспензии, содержащие
кристаллы фосфатов аммония, свободную фосфорную кислоту, воду и осаждающиеся
примеси. Количество и состав компонентов суспензии по мере поглощения аммиака и
повышения температуры непрерывно меняются, как и ее свой­ства — значение pH,
растворимость твердых фаз, вязкость (те­кучесть) и др.
Равновесное давление аммиака над насыщенным водным рас­твором зависит от
молярного отношения NH3 : Н3Р04 (рис. 8.5). От него же зависит и водородный показатель
pH (рис. 8.6), по которому ведут регулирование процесса. При 25 °С максимальными
плотностью и вязкостью обладают насыщенные растворы с моляр­ным отношением NH3 :
Н3Р04 близким к 1,45. Изменение состава суспензий сильно влияет на температуру
кипения их жидких фаз, это должно учитываться при выборе оптимальных режимов кон­ центрирования и обезвоживания.

4.Схема производства аммафоса с распылителной сушилкой

 

1 — реактор-сатуратор; 2 — сборник суспензии; 3 — центробежный насос; 4 — дозатор суспензии; 5 — распылительная сушилка; 6 — циклон; 7 — вентилятор; 8 — абсорбер; 9 — шнек; 10 — дробилка; 11 — элеватор; 12 — бункер; 13 — двухвальный смеситель; 14 — окаточный барабан; 15 — барабанная сушилка; 16 — двухситный грохот; 17 — холодильник КС; 18 — транспортер.

Более рациональным методом переработки аммофосной суспен­зии является
ее высушивание, совмещенное с гранулированием в аппаратах БГС или БГСХ
— барабанных грануляторах-су- шилках-холодильниках (см, рис. 4.27).
Получила распростране­ние схема с промежуточной упаркой аммофосной
суспензии (риег Предварительная обработка исходной фосфорной кис­лоты
сульфатом натрия, или калия, или содой позволяет удалить из нее
значительную часть фтора в виде фторосиликатов и одно­временно
освободить ее от кальция и уменьшить содержание дру­гих примесей (Fe, А1). Это увеличивает концентрацию усвояемого и водорастворимого РоОб в
аммофосе, упрощает извлечение фтора из отходящих газов, для чего можно
использовать вводимую в процесс обесфторенную фосфорную кислоту.
Фосфорную кислоту (22—29 % Р205) нейтрализуют газооб­разным аммиаком до
pH = 5^-5,5 в аппарате САИ — скоростном аммонизаторе-испарителе
Это вертикальная реакцион­ная труба (0 0,6 м, Я = 6 м), в нижнюю часть
которой через сопло Вентури вводят аммиак и кислоту. За счет теплоты
реакции масса вскипает и движется кверху, достигая за 1—2 мин сепара­тора,
откуда суспензия возвращается по циркуляционной трубе в реакционную
трубу. Часть ее из сепаратора направляют на концентрирование. Пар из
сепаратора отводят в теплообменник, где он конденсируется, нагревая
исходную кислоту. Аммофос- ную суспензию (NH3 : Н3Р04 = 1,1)
концентрируют в многокор­пусной выпарной установке, где содержание воды в
ней умень­шается от 55—56 до 18—25 %; 1-й корпус работает под вакуумом, 2-
й — при атмосферном, 3-й — при повышенном давлении; све­жий пар (0,3 МПа)
подают в 3- и 4-й корпусы, а 1- и 2-й исполь­зуют соковый пар. Далее суспензию
с температурой 112—115 °С высушивают и одновременно гранулируют в
аппаратах БГС. После охлаждения и рассеивания продукта на грохоте мелкую
фракцию с размером частиц менее 1 мм возвращают в аппарат БГС в качестве
внешнего ретура. Общее количество ретура (ме­лочь и некоторая часть
стандартного продукта) не превышает 1—2-кратного. Крупную фракцию
направляют на дробление, а то­варную охлаждают до 45 °С (при отгрузке
насыпью, в контейне­рах и бумажных мешках) или до 55 °С (при использовании
поли­этиленовых мешков).
    Примерные расходные коэффициенты на 1 т продукционного аммофоса из
апатита (51 % Р205усв, 12 % N) и фосфоритов Каратау (47 % Р2О5у0в, 11 %
N) следующие: экстракционная фосфорная кислота (100 % Р205) — 0,54 и 0,5 т; NH3 — 0,15 и 0,14 т; природный газ (34,8 МДж/м3) — 28 м3; электроэнергия111 кВт-ч; вода — 22 м3; сжатый воздух — 60 м3. Степень использования Р205 достигает 96 % , NH3 — 97 При получении аммофоса по схеме с использованием аммони- затора- гранулятора (АГ) (рис. 8.11) упаренную до 50—'54 % Р205фосфорнуюкислоту(при этом стоков от абсорбции
отходящих утилизируется 70—80 % содержа­щегося в ней фтора) с добавкой
 
 
 
 
 
 
 

 
6. материальный баланс сатуратора для нейтрализации кислоты в производстве аммофоса ( на 1000 кг фосфорной кислоты). Составь 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%
H2O= 1 %
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
 
РАСХОДЬ
В результате обработки фосфорной кислоты аммиаком образуется пульпа испаряется некоторое количество воды. Составь 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
Остальной 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 оставшийся    (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
7.состав  сухих солей с учетом кристаллизационной воды :
Наименования
кг
%
MgHPO43H2O
33,3
8,3
CaHPO42H2O
12,3
3,06
AlPO4
26,3
6,55
FePO4
25,8
6,42
(NH4)2SiF6
21,8
5,42
(NH4)2SO4
47,8
11,9
(NH4)2HPO4
  1,5
0,4
NH4H2PO4
232,7
58
Всего
401,5
100
 
 
 
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 :

 
 
8,Материальный баланс сатурации в производстве аммофоса(на 1000кг фосфорной кислоты)
Приход
Кг
%
25% - ная по экстракционная кислота в пересчёте на моногидрат (100%H3PO4)
262
24,94
Вода с фосфорной кислотой
738
70,2
Аммиак
51,3
4,84
Вода с аммиаком
0,2
0,02
всего
1051,5
100
 
Расход
Кг
%
 
Солевая масса пульпе в том числе
В том числе
401,5
38,2

33,3
 

12,3
 

26,3
 

25,8
 

21,8
 

47,8
 

1,5
 

232,7
 
Вода в пульпе (свободная)
572
54,4
Водяной пар
78
7,4
всего
1051,5
100
 
 
9.Тепловой баланс сатурации в производстве аммофоса на 1000 кг фосфорной  кислоты указанного выше состава. Температуры поступающей кислоты 60, при давлении 152 кПа(1,5атм), отходящей пульпы 102,
Решение.
Приход теплоты
Выделения  теплоты за счет реакций, кДж:
образования  моноаммонийфосфата-
H3PO4+ NH3=NH4H2PO+75362 кДж/кмоль;
 

[34.6-количество (в кг) вступившего в реакцию аммиака],
Образования диаммонийфосфата из моноаммонийфосфата –
 
NH4H2PO4+75362 кДж/кмоль;
 

[6,9-количество (в кг)аммиака, реагирующего с моноаммонийфосфатом],
 
H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4+193849 кДж/кмоль;
 

 
[17-количество(в кг ) аммиака , связываемого в сульфат,]
H2SiF6+2NH3=(NH4)2SiF6+159089 кДж/кмоль;
 

[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 теплоемкост 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 испаряющейсяводи 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
 
10.Тепловой баланс сатурации фосфорной кислоты аммиаком (на 1000 кг фосфорной кислоты):
 
Приход
кДж
%
 
Теплота реакций образования:

153384
37,27

2265,8
0,55

70127,7
17,04

19513
4,74
Теплота, вносимая фосфорной кислотой и аммиаком
166067
40,4
всего
411357
100
 
 
Расход
кДж
%
На нагривание пульпы
291835
70,94
На испорение води
12340,7
3
теплопотери
107181,8
26,06
всего
411357,5
100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 




и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.