Двойной суперфосфат

Основное оборудование

Реакторы для разложения фосфата фосфорной кислотой имеют цилиндрическую форму. Их футеруют кислотоупорным кирпичом по подслою из листового полиизобутилена. Крышки реакторов выполняют из спецстали или углеродистой стали, гуммированной с внутренней стороны. На крышках расположены патрубки для подачи компонентов и для отсоса газов. В нижней части реактора имеется сливное отверстие. Реакторы оборудованы трехлопастными мешалками из стали ЭИ-943. Окружная скорость на концах мешалок 5-7 м/с. Мешалки подвешены на консольном валу. Пульпа перетекает из одного реактора в другой по перетоку.

Аппарат БГС (рис. 8) представляет собой барабан диаметром 3,5-4,5 м и длиной 16-18 м, установленный под углом 3° и вращающийся с частотой 4 об/мин. В зоне загрузки внутренняя поверхность барабана оснащена короткой винтовой насадкой 3, а на остальной длине барабана -- подъемно-лопастной насадкой 4 Г-образной формы и обратным шнеком 5. Подъемно-лопастная насадка создает во вращающемся аппарате завесу материала, ссыпающегося с лопаток. Усеченный конус 7, обращенный меньшим основанием в сторону выгрузки, обеспечивает необходимое заполнение барабана продуктом и одновременно служит устройством для отделения мелкой фракции гранул, которую обратным шнеком возвращают на гранулирование. БГС различаются конструкцией обратного шнека (открытый или закрытый) и размерами. Производительность аппарата по двойному суперфосфату 40 т/ч.

Рис. 8. Аппарат БГС: 1-форсунка; 2-загрузочная камера; 3-винтовая питающая насадка; 4-подъемно-лопастная насадка; 5-обратный шнек; 6-корпус аппарата; 7-конус; 8-разгрузочная камера.

7. Технологические расчеты

Составить материальный расчет производства двойного суперфосфата из неупаренной фосфорной кислоты.

Исходные данные:

в качестве вторичного фосфата используют фосфорит, содержащий 21,6% Р₂О₅, 2,15% фтора, 4,25% СО₂ и 10,5% Ме₂О₃; экстракционная кислота (32% Р₂О₅) содержит 1,92% фтора и 7,5 кг/м³ гипса;

на 100 кг фосфоритной муки расходуется 75 кг Р₂О₅, содержащегося в фосфорной кислоте;

выход ненейтрализованного суперфосфата на 100 кг фосфоритной муки составляет 210 кг (без учета золы, вносимой топливом при сушке, и гипса, содержащегося в фосфорной кислоте);

состав ненейтрализованного продукта:

- 45,3%; - 44,7%; - 7%;

степень использования Фосфорита 94%;

отношение ретура к ненейтрализованному продукту 4 : 1;

степень выделения в газовую фазу:

фтора - 22%; СО₂ - 100%; испаряется воды (при смещении) 1,7 кг на 100 кг фосфорита;

гранулометрический состав продукта:

+4 мм - 34%; -4 - +1 мм - 53%; -1 мм - 13%;

нейтрализацию производят известняком до содержания 4% ;

степень использования известняка, содержащего 95% СаСО₃, составляет 70%;

количество золы, вносимой в продукт при сушке, 20% от содержания его в топливе, что составляет 2,59 кг на 100 кг фосфорита;

механические потери 1%.

Расчет составляет на 100 кг вторичного фосфата.

Решение. Смешение и получение пульпы

Для проведения реакции необходимо фосфорной кислоты (32% Р₂О₅):

В этом количестве кислоты содержится гипса:

1320 - плотность кислоты, кг/м³

Следовательно, необходимая масса кислоты:

Общая масса, поступающая на смешение:

При взаимодействии фосфорной кислоты с фосфоритом испаряется Н₂О 1,7 кг и выделяется вся СО₂, т. е. 4,25 кг. Следовательно, количество пульпы, полученной при смешении реагентов и поступающей на смешение с ретуром, составляет:

Смешение пульпы с ретуром и сушка

В процессе сушки при условии пренебрежения выделением фтора при получении пульпы выделяется фтора:

В пересчете на SiF₄ это составляет:

Выход готового продукта с учетом гипса, содержащегося в кислоте (без учета золы топлива), равен:

210 и 1,33 - выход суперфосфата и количество гипса, поступающего с фосфорной кислотой.

В процессе сушки выделяется воды:

Это соответствует объему образующегося водяного пара, равному при н. у. 144,9 м³.

Количество ретура, подаваемого на смешение с пульпой:

Общее количество материала, направляемое в смеситель-гранулятор:

Содержание влаги в поступающем материале, удаляемой при сушке:

Количество материала, выходящего из сушильного барабана без учета золы:

Рассев и дробление

Из сушильного барабана на рассев поступает:

Где 2,59 - количество золы (из условия).

Содержание отдельных фракций в рассеянном материале, кг:

частиц с размерами > 4 мм

частиц с размерами >1 и <4 мм

частиц с размерами <1 мм

Количество материала, поступающего на дробление, равно 360,14 кг.

Нейтрализация двойного суперфосфата

Расчет производим при допущении, что остаточное содержание относится к ненейтрализованному материалу. В действительности количество нейтрализованного суперфосфата больше и, следовательно, содержание в продукте будет несколько меньше 4%.

Необходимо нейтрализовать :

Согласно реакции

Р₂О₅ + СаСО₃ + ЗН₂О = Са(Н₂РО₄)₂*Н₂О + СО₂

для нейтрализации необходимого известняка:

При нейтрализации выделится СО₂:

Расход известняка в натуре с учетом содержания в нем СаСО₃ и степени его использования:

Выход готового продукта:

Состав продукта, %:

Выход готового продукта с учетом 1 % потерь:

По данным материального баланса находим, что на 1000 кг готового продукта требуется, кг:

вторичного фосфата

расход Р₂О₅, содержащегося в кислоте

необходимо кислоты

Тепловой баланс

Используя предыдущие данные, произвести тепловой расчет барабанной печи для сушки двойного суперфосфата и определить расход топочных газов и угля, если 1 кг угля при сжигании образует 11,11 м³ (при н. у.) топочных газов. Содержание золы в угле 23,5%. Начальная температура топочных газов 500°С, а конечная 130°С. В топочных газах, поступающих на сушку, содержится 6% (об.) водяных паров. Температура поступающей в барабан пульпы 90°С, ретура - 70°С.

Решение

Приход теплоты

Пульпа и ретур вносят:

Где 329,76 и 845,32 - количество пульпы и ретура

2,428 - теплоемкость пульпы,

70 - температура ретура, °С

1,256 - теплоемкость двойного суперфосфата,

Теплоту, вносимую дымовыми газами определяем по разности между расходом теплоты и теплотой, вносимой пульпой и ретуром.

Расход теплоты

Из сушильного барабана с выгружаемым материалом, имеющим температуру 90°С, уходит:

Где 1056,65 - количество выгружаемого из барабана материала

1,256 - средняя теплоемкость материала,

На испарение воды и нагревание паров ее до 130°С тратится

Где 116,43 - количество воды, испаряемой при сушке, кг

2721,84 - энтальпия водяных паров при 130°С,

Общий расход теплоты с учетом 5% теплопотерь в окружающую среду составляет:

Количество теплоты, которое необходимо подвести с топочными газами:

Расход топочных газов при средней теплоемкости их в интервале 100-700°С, равной 1,361

Расход угля:

Количество золы, вносимой топочными газами в продукт

Где 0,235 - содержание золы в топливе, масс. доли

0,2 - принимаемая степень уноса золы топочными газами при сжигании топлива, масс. доли

Количество паров воды в топочных газах, подаваемых на сушку:

или

Количество паров воды в газе, выходящем из сушильного барабана

или

Список литературы

1. Технология фосфорных и комплексных удобрений/под ред. С.Д. Эвенчика и А.А. Бродского. М.: Химия, 1987. 464с.

2. Позин М.Е. и др. Технология минеральных солей, ч. II. Изд. 3-е, пер. и доп., изд-во «Химия», 1970, стр. 1558, табл. 122, рис. 461.

3. Кочетков В.Н. Гранулирование минеральных удобрений. М., «Химия», 1975. 224 стр., 28 табл., 87 рис.

4. Мельникова Е.Я., Салтанова В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений: Учебник для техникумов. - М.: Химия, 1983. - 432с., ил.

5. Расчеты по технологии неорганических веществ. Учебн. Пособие для вузов. Под ред. М.Е. Позина.- Л.: Химия, изд. 2-е, перераб., 1977г., 496 стр., 48 рис., 4 табл.

6. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4289.html

7. http://www.agromage.com/stat_id.php?id=54

8. http://www.luxenergohim.ru/articles_1_2.htm

9. http://www.agromage.com/stat_id.php?id=54

10. http://www.alhimikov.net/phosfor/otkrytie.html

Размещено на Allbest.ru