На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

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.