82804

Производство аммофоса

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Целью данной курсовой работы является изучение производства аммофоса и решение поставленных задач, таких как: анализ существующих способов получения аммофоса, составление общей характеристики исходного сырья, также изучение физико-химических основ процесса, выбор и описание...

Русский

2015-03-03

528.52 KB

123 чел.

Оглавление

Введение 3

Глава 1. Аналитический обзор литературных источников 4

1.1 Основные виды фосфатного сырья. 4

1.2 Схема производства моноаммонийфосфата с грануляцией и сушкой продукта в аммонизаторе-грануляторе. 5

1.3 Схема производства с самоиспарением пульпы под давлением и сушкой в барабанном грануляторе-сушилке-холодильнике. 8

1.4 Схема производства с сушкой пульпы в распылительной сушилке. 10

1.5 Схема производства с упариванием пульпы в вакуум-выпарных аппаратах и сушкой в аппарате БГС. 12

1.6 Новые разработки в области производства аммофоса. 13

Глава 2 Расчетная и технологическая часть 18

2.1 Характеристика сырья 18

2.2 Характеристика готового продукта 21

2.3 Физико-химические основы процесса 22

2.4 Выбор и описание технологической схемы производства аммофоса 24

2.5 Расчет материального баланса получения аммофоса 27

2.6 Расчет материального баланса стадии сушки 31

2.7 Расчет теплового баланса получения аммофоса 33

2.8 Расчет основного и вспомогательного оборудования 36

Расчет трубчатого реактора: 36

Расчет размеров сушильного барабана 37

Заключение 42

Список использованной литературы 44


Введение

   Данная работа посвящена изучению производства аммофоса.  

   Аммофос  - это двойное  азотно-фосфорное удобрение, состоящее в основном из моноаммонийфосфата с примесью диаммонийфосфата (10 – 20 %), сульфата аммония, фосфатов железа и алюминия и др. По содержанию действующих веществ аммофос является одним из наиболее концентрированных удобрений. Аммофос можно вносить в качестве основного удобрения в рядки при посеве под все культуры и в подкормку - под пропашные, технические культуры и овощи.  Фосфор играет важную роль в жизни плодовых и ягодных культур. Он входит в состав сложных белков, участвующих в процессе деления клеточного ядра и в образовании новых органов растения, в созревании плодов и ягод, способствует накоплению крахмала, сахара, жира. Фосфор значительно повышает засухо- и морозоустойчивость растений. Он играет большую роль в ускорении созревания плодов.

   Целью данной курсовой работы является изучение производства аммофоса и решение поставленных задач, таких как: анализ существующих способов получения аммофоса, составление общей характеристики исходного сырья, также  изучение физико-химических основ процесса, выбор и описание технологической схемы производства, расчет основного и вспомогательного оборудования. Объектом исследования является производство аммофоса. Предмет исследования - способы получения аммофоса.

   В качестве основных источников получения информации использованы литературные, научные, производственные работы и статьи, патенты, ГОСТы.


Глава 1. Аналитический обзор литературных источников

1.1 Основные виды фосфатного сырья.

   Основными видами фосфатного сырья, используемого для производства   фосфорсодержащих удобрений, являются апатиты и фосфориты. К крупным месторождениям фосфатных руд относятся такие, запасы Р2О5 в которых превышают 30 млн. т. Месторождения с запасами 10—30 млн. т и менее 10 млн. т относят соответственно к средним и мелким.

   Месторождения апатитовых руд имеют магматическое (вулканогенное) происхождение. Минерал апатит соответствует формуле 3Са3O4)2.СаХ2, которая также записывается как Ca3(PO4)3X или Са10Р5О24X2 (где X — фтор, хлор или гидроксильная группа). Наиболее распространен в природе фторапатит, менее распространен гидроксилапатит; хлорапатит встречается очень редко. Теоретическое содержание Р2О5 во фторапатите равно 42,23%. Нередко в апатитах часть ионов кальция, непосредственно связанных с фосфат-ионом, изоморфно замещается ионами стронция и редкоземельных элементов группы церия.

   Месторождения фосфоритов образовались в основном при осаждении фосфатов из морской воды (осадочные породы). Реже встречаются фосфориты, образовавшиеся на суше в результате размыва фосфатов и взаимодействия вод, содержащих фосфаты, с другими породами.

   По характеру залегания фосфориты делятся на пластовые, желваковые и зернисто-ракушечные. Пластовые фосфориты залегают в виде пластов сплошной фосфатной породы. Желваковые фосфориты представляют собой отдельные камни (желваки) различной формы, окраски и размеров. Они залегают среди песков или глин в виде одного или (чаще) нескольких слоев. [1]

 Существует несколько схем производства моноаммонийфосфата, зависящих от используемой экстракционной фосфорной кислоты.

На основе концентрированной экстракционной фосфорной кислоты:

  1.  с грануляцией и сушкой продукта в аммонизаторе-грануляторе АГ;
  2.  с самоиспарением пульпы под давлением и сушкой в барабанном грануляторе-сушилке-холодильнике БГСХ.[3]

На основе разбавленной экстракционной фосфорной кислоты:

  1.  с сушкой пульпы в распылительной сушилке;
  2.  с упариванием пульпы в вакуум-выпарных аппаратах и сушкой в аппарате БГС;[3]

1.2 Схема производства моноаммонийфосфата с грануляцией и сушкой продукта в аммонизаторе-грануляторе.

   Фосфорную кислоту из расходного сборника дозируют в нейтрализаторы 1, куда так же подают аммиак (как правило, газообразный). Мольное отношение NH3 : Н3РО4 на выходе из нейтрализаторов составляет около 0,7, т. е. соответствует максимуму растворимости в системе NH3—Р2О5—Н2О. Обычно система нейтрализации при атмосферном давлении включает каскад из 2— 3 аппаратов (для лучшего распределения аммиака). Известны, однако, системы форнейтрализации, состоящие из одного аппарата с мешалкой, но с мощным контуром внешней циркуляции пульпы, обеспечиваемой насосом; возможно также применение аппаратов САИ.  Пульпа из форнейтрализаторов поступает в аммонизатор-граиулятор 2,  куда также подают аммиак (мольное отношение NH3: Н3РО4 доводят при этом до 1,0—1,05 ) и ретур элеватором 3. Подача ретура в аммонизатор-гранулятор преследует три цели:

  1.  создание центров гранулообразования;
  2.  переработка продукта нестандартной крупности;
  3.  поддержание в аппарате влажности, наиболее благоприятной для гранулирования.

   Газы от аммонизатора-гранулятора объединяют с газами, отходящими от форнейтрализаторов и направляют в систему абсорбции.

   Влажные гранулы ссыпаются в сушильный барабан 4, снабженный       топкой 5. Газы от сушильного барабана обеспыливают в циклонах 6 и направляют в систему абсорбции. Сухие гранулы элеватором 7 направляют на грохоты 8; в первом по ходу движения материала грохоте отделяется крупная фракция, поступающая затем в дробилку 9. Во втором грохоте происходит отделение фракций товарной крупности от мелочи. Последнюю объединяют с продуктом, выходящим из дробилки 9, и транспортером направляют в элеватор 3 и далее в аммонизатор-гранулятор 2. Вместо системы классификации из двух односитных грохотов часто используют систему, включающую один двухситный грохот.

   Фракции товарной крупности охлаждают в холодильнике 10 (на схеме показан холодильник кипящего слоя, но возможно использование и барабанных холодильников). Часть воздуха, поступающего ё холодильник,  захолаживают за счет испарения аммиака в теплообменнике 11. Охлажденные гранулы проходят систему контрольного грохочения 12 и поступают на склад готового продукта. Нагретый воздух из холодильника для улучшения теплового баланса процесса может быть направлен в топку 5.

   Расчетное изменение содержания воды по стадиям процесса при получении аммофоса и диаммофоса показано на рисунке 1. Расчет выполнен применительно к переработке ЭФК из апатитового концентрата. Как видно из рисунка, за счет тепла химической реакции на стадиях форнейтрализации и донейтрализации в грануляторе испаряется 315,5 кг воды на 1 т Р2О5 продукта при получении аммофоса. В сушильном барабане за счет тепла топочных газов необходимо дополнительно удалить 216,0 кг воды на 1 т Р2О5 продукта.

Рисунок 1 Расчетное изменение воды по стадиям процесса

   Технологическая схема производства представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема производства моноаммонийфосфата с грануляцией и сушкой продукта в аммонизаторе-грануляторе

1 - форнейтрализаторы; 2 - аммонизатор-гранулятор; 3, 7 - элеватор;

4 - сушильный барабан; 5 - топка; 6 - циклоны; 8 - грохоты;

9 - дробилка; 10 - холодильник; 11 - теплообменник; 12 - контрольный грохот.

Описанный выше процесс получения фосфатов аммония обладает следующими явными недостатками:

  1.  относительная экстенсивность баковых форнейтрализаторов, что приводит к увеличению габаритов установки;
  2.  высокая ретурность процесса, что является одним из основных факторов, ограничивающих производительность системы;
  3.  невозможность при получении диаммофоса подачи на нейтрализацию кислоты концентрацией выше 40—42% Р2О5 из-за резкого снижения текучести пульпы. Это приводит с одной стороны к повышению расхода тепла на удаление влаги; с другой стороны, необходимость удаления большого количества влаги в сушильном барабане приводит к увеличению количества отходящих газов, что требует более мощной системы абсорбции и ухудшает экологические условия на промышленной площадке.

   Дальнейшее развитие процессов производства гранулированных фосфатов аммония из концентрированных кислот шло, в основном, в направлении устранения указанных выше недостатков.[3]

1.3 Схема производства с самоиспарением пульпы под давлением и сушкой в барабанном грануляторе-сушилке-холодильнике.

  В отличие от процесса с аммонизатором-гранулятором в рассматриваемом процессе мольное отношение NH3 : Н3РО4 не меняется в процессе гранулообразования. Нейтрализация концентрированной фосфорной кислоты до мольного отношения, соответствующего мольному отношению готового продукта, является сложной технической задачей. Процесс одностадийной нейтрализации концентрированной кислоты до мольных отношений, обеспечивающих получение диаммофоса (1,7 и выше) с приемлемыми технологическими показателями, до сих пор не решен (большие потери аммиака).

   Один из возможных вариантов аппаратурно-технологического оформления подобного процесса, используемый в промышленности, показан на рис. 3. Концентрированная фосфорная кислота поступает на очистку газов, отходящих от БГС и сатураторов. Абсорбционный раствор, образующийся при поглощении аммиака и фтора кислыми фосфатами аммония (плотность раствора не более 1300 кг/м3), поступает на смешение с исходной фосфорной кислотой; концентрация кислоты при этом снижается до 40—35% Р2О5. Полученная кислота поступает на нейтрализацию газообразным аммиаком в сатураторы. Нейтрализацию ведут до мольного отношения NH3: Н3РО4 не более 1,05 (рН=4,5—5,0). При этих условиях пульпа сохраняет текучесть и транспортабельность.

   Парогазовая смесь из сатураторов поступает в конденсатор, откуда газы вместе с газами, отходящими из аппарата БГСХ, направляют на абсорбцию аммиака и фтора.

   Аммофосную пульпу при 120—125 °С из последнего сатуратора насосом подают на пневмофорсунку аппарата БГСХ, в котором происходит гранулирование и сушка продукта. Одновременно с пульпой в форсунку подают теплоноситель, нагретый до 500—650 °С. Далее продукт поступает на классификацию (двухситный грохот). Продукт с верхнего сита (-1-4 мм) направляют в валковую дробилку, откуда измельченный продукт возвращают на рассев; мелкая фракция (—1 мм) поступает в качестве ретура в аппарат БГС; продукт, выходящий с нижнего сита, — товарная фракция 1—4 мм. Выход товарной фракции из аппарата БГС достигает 95%. гранул более 4 мм 3—2%, мелкой фракции (—1 мм) 2—3%. Охлажденный продукт подают на затаривание в мешки либо непосредственно в железнодорожные вагоны (насыпью).

   Газы, отходящие от сатураторов, аппарата БГСХ и узлов пересылок, проходят очистку от пыли, аммиака и фтора. Газы из аппарата БГСХ очищаются от пыли в циклонах, а затем вместе с газами сатурации и от системы сантехнической вентиляции поступают на мокрую двухступенчатую очистку от аммиака и фтора.

Рисунок 3. Схема производства аммофоса с аппаратом БГСХ:

1 — поверхностный конденсатор; 2 — абсорберы; 3 — брызгоуловители; 4, 5 — нейтрализаторы; 6 — емкость для конденсата или воды; 7 — баки для смешения фосфорной кислоты с пульпой (со стадии абсорбции); 5 —элеватор; 9 — аппарат БГС; 10— грохот; 11 — дробилка; 12 — вибротранспортер или конвейер; 13 — циклон [3]

1.4 Схема производства с сушкой пульпы в распылительной сушилке.

   Внедрение этого процесса позволило устранить главный недостаток предыдущего процесса — многоретурность, он был первым отечественным промышленным процессом для получения аммофоса из низкокачественного каратаусского сырья.

   Блок-схема процесса показана на рис. 4 , где показано два возможных варианта получения гранулированного продукта. Начальная стадия процесса одинакова для обоих вариантов гранулирования: получение фосфатной пульпы после нейтрализации кислоты аммиаком.

   «Мокрый» способ переработки фосфатной пульпы в гранулированный продукт (рис.4, а) заключается в сушке части пульпы в распылительной сушилке с получением порошковидного аммофоса влажностью не более 1%, смешении полученного аммофоса с оставшейся частью пульпы для его увлажнения перед гранулированием до влажности 7—10%, гранулировании шихты, сушке гранул и последующей стандартной их дообработке. Принципиальной особенностью процесса является деление нейтрализованной фосфатной пульпы на два потока с использованием одного из потоков (не проходящего через распылительную сушилку) для создания необходимой влажности в грануляторе. Смешение пульпы с сухим порошком может осуществляться как в самом грануляторе, так и в специальном смесителе, устанавливаемом перед гранулятором для более равномерного распределения твердой и жидкой фаз.

    «Сухой» способ гранулирования (рис. 4, б) заключается в уплотнении порошковидного аммофоса на двухвальцевом прессе (естественно, что при этом вся фосфатная пульпа проходит через распылительную сушилку) с последующим дроблением плотной плитки и классификацией продукта. Этот вариант выглядит несколько проще варианта с «мокрым» гранулированием (хотя бы ввиду отсутствия сушильного барабана и связанного с ним абсорбционного оборудования). С энергетической же точки зрения предпочтение следует, очевидно, отдать варианту с «мокрым» гранулированием, так как затраты значительных количеств энергии вначале на получение прочной плитки, а затем на ее разрушение вряд ли можно признать целесообразными.

   Хотя в промышленности были осуществлены оба варианта гранулирования, большая часть установок работала по «мокрой» схеме. Вариант аппаратурно-технологического решения процесса производства аммофоса с использованием распылительной сушилки и «мокрой» схемой гранулирования показан на рис. 5 .

Рисунок 4. Блок-схема производства аммофоса с использованием распылительной сушилки и двумя вариантами гранулирования:

а — вариант «мокрого» гранулирования; б—вариант гранулирования методом прессования.

Рисунок 5. Схема производства аммофоса с распылительной сушилкой:

I — сатураторы; 2— сборник пульпы; 3— абсорберы; 4 — вентиляторы; 5 —циклоны; 5 — дозатор пульпы; 7 — распылительная сушилка; 8 — дробилка; 9 — элеватор; 10 — бункер; 11 — двухвальный смеситель; 12— окаточный барабан; 13 — сушильный барабан; 14 — грохот; 15 — холодильник КС

   

   Хотя в настоящее время все установки, ранее производившие аммофос по схеме с использованием распылительных сушилок, полностью реконструированы и распылительные сушилки исключены из технологической схемы, следует отдать должное разработчикам и проектировщикам этих установок, помня о том, что именно эти установки позволили впервые в мировой практике решить проблему получения высококачественных удобрений из столь низкосортного сырья, каковым являются каратауские фосфориты. [3]

1.5 Схема производства с упариванием пульпы в вакуум-выпарных аппаратах и сушкой в аппарате БГС.

   Первоочередной задачей производства аммофоса явился выбор путей снижения влажности фосфатной пульпы, подаваемой в БГС. Эта задача решается путем упарки нейтрализованной фосфатной пульпы в многокорпусных вакуум-выпарных аппаратах.

   Если примеси, содержащиеся в исходной фосфорной кислоте, получаемой, например, из фоссырья Каратау, не дают возможности достаточно глубоко упаривать кислоту, то после нейтрализации кислоты, значительная часть примесей выделяется в твердую фазу в форме кристаллических соединений, поэтому упарку нейтрализованной аммиаком кислоты (фосфатной пульпы) осуществить проще, чем упарку исходной кислоты.

   Вакуум-упарка нейтрализованной фосфатной пульпы является основной стадией данного процесса. Влажность упаренной пульпы снижается более чем вдвое по сравнению с влажностью исходной пульпы.    

   Вариант аппаратурно-технологической схемы процесса показан на рис. 6.

Рисунок 6. Схема производства аммофоса с упаркой аммофосной пульпы и гранулированием в аппарате БГС:

1 — аппарат САИ; 2 — сборник; 3 — центробежные насосы; 4 — выпарные аппараты; 5 — барометрический конденсатор; 6 — вакуум-насос; 7 — барометрический бак; 8 — сборник упаренной пульпы; 9 — топка; 10 — аппарат БГС; 11 — молотковая дробилка; 12 — элеватор; 13 — грохот; 14 — валковая дробилка; 15 — вибротранспортер; 16 — холодильник КС; 17 — вентилятор; 18 — испаритель жидкого аммиака (охладитель воздуха); 19 — циклоны; 20 — кислотный промыватель газа; 21, 23 — циркуляционные сборники; 22 — промыватель газа; 24 — брызгоуловители

   Основные преимущества процесса производства гранулированного аммофоса из неупаренной фосфорной кислоты по схеме с вакуум-упаркой пульпы в многокорпусной вакуум-выпарной установке — сушка и гранулирование в БГС по сравнению со схемой с распылительными сушилками заключаются в снижении энергетических затрат почти в 1,5 раза, повышении производительности основного технологического оборудования, значительном уменьшении количества отходящих газов (более чем в 2,5 раза).[3]

1.6 Новые разработки в области производства аммофоса.

   Кроме этих способов ведутся и новые разработки в данной сфере. В 2009 году был опубликован патент на способ производства фосфатов аммония.

   Данный способ включает разложение апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот, разделение полученной пульпы фильтрацией с выделением продукционной фосфорной кислоты, промывку осадка сульфата кальция водой, возврат промывных вод на стадию разложения, осветление продукционной кислоты в отстойнике, возврат сгущенной пульпы после осветления на стадию разложения фосфатного сырья, аммонизацию осветленной кислоты, гранулирование и сушку продукта, в котором продукционную фосфорную кислоту перед отстаиванием выдерживают в течение 0,5-5,5 ч при охлаждении со скоростью 2-8°С/ч и поддержании в кислоте соотношения SO3/P2O5=0,03-0,09. Осветление кислоты можно проводить в присутствии флокулянта или без него.

   Сущность способа заключается в следующем. Предварительное выдерживание перед осветлением продукционной ЭФК в течение 0,5-5,5 ч при охлаждении со скоростью 2-8°С/ч и поддержании в кислоте соотношения SO32О5=0,03-0,09 позволяет в значительной мере снять пересыщение фосфорнокислого раствора по сульфату кальция и кремнефторидам натрия и калия с выделением примесей в твердую фазу, осуществить процесс «старения» осадка в ЭФК и понизить содержание примесей в жидкой фазе. При этом кристаллизация сульфата кальция и примесей происходит, в основном, на имеющейся кристаллической затравке вследствие регулирования скорости охлаждения и соотношения SO3/P2О5 в растворе. Последующее осветление выдержанной ЭФК позволяет провести этот процесс с уменьшением инкрустаций отстойного оборудования.

   Заявленный временной интервал выдерживания кислоты перед осветлением в сочетании с заданной скоростью охлаждения и поддержанием оптимального соотношения SO32О5 в растворе обусловлены, в первую очередь, достижением оптимальной скорости снятия пересыщения по сульфату кальция и кремнефторидам с выделением содержащихся примесей в осадок, укрупнением осадка и понижением его инкрустирующих свойств, что позволяет получить ЭФК с минимальным содержанием балластирующих примесей и при ее дальнейшей переработке соответственно получить готовый продукт стабильного качества с минимальным количеством нарушений технологического режима производства.

   Уменьшения времени выдержки кислоты менее 0,5 ч недостаточно для протекания процесса выделения примесей («вызревания» осадка) и снятия остаточного пересыщения по сульфату кальция и примесям кремнефторидов. Увеличение времени выдержки более 5,5 ч не приводит к существенному увеличению содержания твердых веществ в продукционной фосфорной кислоте и улучшению качества осадков, увеличивает капитальные затраты на проведение выдержки кислоты.

   Поддержание при выдерживании кислоты заданных скорости охлаждения и соотношения SO3/P2O5 в растворе обеспечивают вместе со временем выдержки оптимальную скорость снятия пересыщения фосфорнокислого раствора по сульфату кальция и примесям кремнефторидов натрия и калия, при которой осаждение кристаллической фазы осуществляется, в основном, на существующей кристаллической затравке

   Предварительное выдерживание фосфорной кислоты в сочетании с охлаждением кислоты и поддержанием оптимального соотношения SO32О5 перед осветлением повышает производительность отстойного оборудования, снижает инкрустации осадками поверхности пластин тонкослойного отстойника, выпарных установок и межцеховых трубопроводов при транспорте продукционной фосфорной кислоты, что значительно повышает технологичность процесса и упрощает его обслуживание. Это особенно важно в многотоннажном производстве фосфатов аммония.

   Использование предложенного способа получения фосфатов аммония из апатитового концентрата позволяет:

- стабилизировать качество готового продукта, при снижении нарушений норм технологического режима производства с 5-8% до 2-3%;

- придать устойчивость и гибкость технологической системе производства в целом;

- увеличить межремонтный пробег оборудования и, следовательно, снизить эксплуатационные затраты.[9]

   Вывод: в результате анализа литературных источников установлено, что фосфатное сырье бывает двух типов: фосфориты и апатиты. Выявлено, что существует несколько схем производства аммофоса. Разнообразие схем обусловлено концентрацией используемой в качестве сырья экстракционной фосфорной кислоты. Кроме этого установлено, что в производстве аммофоса внедряются новые технологии и разрабатываются новые способы  его получения.     Таким образом, выбор варианта процесса производства в первую очередь зависит от концентрации фосфорной кислоты. Оптимальная схема производства будет соответствовать первой схеме, по описанию с аппаратом АГ.

Глава 2 Расчетная и технологическая часть

2.1 Характеристика сырья

   Для производства моноаммонийфосфата в качестве сырья используются:

  1.   Аммиак сжиженный безводный
  2.   Кислота серная техническая
  3.   Кислота фосфорная экстракционная упаренная

   Аммиак сжиженный безводный.

   На предприятияхфосфорных удобрений аммиак используют для производства всехсложных и сложно-смешанных твердых удобрений, жидких комплексныхудобрений, для аммонизациисуперфосфатов, для производстванекоторых фтористых солей. Плотность сжиженного аммиака при298 К равна 0,59 т/м3, газообразногопри нормальных условиях —0,771 кг/м3. При нормальном давлении он сжижается при 239,6 К.При испарении жидкого аммиакапоглощается большое количествотепла — 1370 кДж/г. Поэтому впроизводствах сложных фосфорсодержащих удобрений испаряемымаммиаком охлаждают воздух, используемый для охлаждения готового продукта. При обычных условиях аммиакв воздухе не горит, самовозгораетсяпри 1053 К.  При определенномсоотношении с воздухом образуетвзрывоопасные смеси. Аммиачно-воздушные смеси могут взрыватьсяпри содержании аммиака в пределах 15,0—28,0% (об.).

   В зависимости от назначения сжиженный безводный аммиак выпускают трех марок:

А - для производства азотной кислоты, для азотирования, в качестве хладагента, для создания защитных атмосфер;

Ак - для поставок на экспорт и для транспортирования по магистральному аммиакопроводу для переработки на удобрения и для использования в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения;

Б - для переработки на удобрения и для использования в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения.

   Согласно требованиям ГОСТ6221—90 аммиак марки Б, применяемый в производствах удобрений,содержит не менее 99,6 % NН3,не более 0,4 % Н2О, не более 2 мг/дм3 железа и 8 мг/дм3 масла. Как правило, аммиак привозятс заводов азотных удобрений. Сжиженный аммиак перевозят в специальныхжелезнодорожных цистернах и хранят в наземных стальных резервуарах, рассчитанных на давлениедо 1,6 МПа.

   По физико-химическим показателям сжиженный безводный аммиак должен соответствовать нормам, указанным в табл.1.

Таблица 1 Физико-химические показатели аммиака сжиженного безводного

Наименование показателя

Норма для марки

Метод анализа

А
ОКП
21 1461 0100

Ак
ОКП
21 1461 0200

Б
ОКП
21 8192 0100

1. Массовая доля аммиака, %, не менее

99,9

99,6

99,6

По п.3.2

   Массовая доля азота, %, не менее

-

82

82

По п.3.3

 Массовая доля воды (остаток после испарения), %

-

0,2-0,4

0,2-0,4

По ГОСТ 28326.1

  Массовая доля воды (метод Фишера), %, не более

0,1

-

-

По ГОСТ 28326.2

   Массовая концентрация масла, мг/дм, не более

2

2

8

По ГОСТ 28326.3,
ГОСТ 28326.4

  Массовая концентрация железа, мг/дм, не более

1

1

2

По ГОСТ 28326.5

7. Массовая доля общего хлора, млн(мг/кг), не более

-

0,5

-

По ГОСТ 28326.6

  Массовая доля диоксида углерода, млн(мг/кг), не более

-

40

-

По ГОСТ 28326.7

Кислота серная техническая.

   Для производства фосфорсодержащих удобрений в основном используют техническую серную кислоту, полученнуюна том же предприятии контактнымспособом, содержащую по ГОСТ 2184—77 с изм. № 1,2не менее 92,5 % Н2S04, так называемое «купоросное масло».

  Температура кристаллизациисерной кислоты технических сортовнесколько ниже температурыкристаллизации чистой серной кислоты. На предприятиях фосфорсодержащих удобрений серная кислотапроизводится из элементной серыи серного колчедана. Сооруженные и строящиеся набольшинстве предприятий фосфорсодержащих удобрений производства серной кислоты контактнымспособом имеют мощности одной технологической линии при переработке элементной серы — 500 тыс. тмнг в год, при переработке колчедана — 360 тыс. т мнг в год.

    Кислота фосфорная экстракционная упаренная.

   Фосфорная кислота является важнейшим сырьем и промежуточнымпродуктом в производствах разнообразных фосфорсодержащих удобрений.  В наибольшей степени в промышленности используется ортофосфорнаякислота, которую обычно называютфосфорной. Фосфорная кислота, содержащая 72,4 % Р2О5, кристаллизуется в виде бесцветных призматических кристаллов ромбическойсистемы, плавящихся при 42,4 °С.Они легко расплываются на воздухе.Фосфорную кислоту производят ввиде водных растворов разныхконцентраций.

2.2 Характеристика готового продукта

   Моноаммонийфосфат – устойчивая негигроскопическая соль. При ее нагревании до 100 - 110С не наблюдается потерь аммиака. При дальнейшем нагревании плавится и легко превращается в подвижную прозрачную жидкость. После длительного выдерживания при 190С наступает незначительное его разложение. При дальнейшем повышении температуры одновременно с аммиаком удаляется вода, поэтому расплав содержит полифосфаты аммония.

   По физико-химическим показателям аммофос должен соответствовать показателям, указанным в таблице 2.

    Из ортофосфатов аммония промышленностью производятся только моно - и диаммонийфосфат; триаммонийфосфат ввиду его нестойкости не изготовляют. Производят также полифосфаты аммония.

    Наиболее широкое применение как фосфаты аммония, так и полифосфаты аммония нашли в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Они содержат два основных питательных элемента — азот и фосфор — в водорастворимой форме. Фосфаты аммония применяют также в виде компонентов комплексных удобрений и для получения жидких удобрений.

   Фосфаты аммония применяют также в пищевой и фармацевтической промышленности; их используют и в качестве антипиренов — для пропитки тканей, дерева и строительных материалов с целью придания им огнестойкости.

   В последнее время благодаря тому, что были разработаны специальные методы выращивания крупных кристаллов моноаммонийфосфата, последние нашли применение для изготовления осцилляторов высокой частоты, используемых в электронной технике.

Таблица 2 Физико-химические показатели аммофоса

 Наименование показателя

Норма для марки

А

B

Высший сорт

1-й сорт

Высший сорт

1-й сорт

Массовая доля общего азота (N), %

12±1

12±1

10±1

10±1

 Массовая доля усвояемых                       фосфатов, %

Не менее 52

50±1

Не менее 46

44±1

   Массовая доля воды, %, не более

1,0

1,0

1,0

1,0

Гранулометрический состав. Массовая доля гранул размером:

  менее 1 мм, %, не более

от 1 до 4 мм, %,

не менее 6 мм, %

для розничной торговли массовая доля гранул на сите с сеткой N 6 по ГОСТ 3826-82

3

95

100

Отсутствуют

3

95

100

Отсутствуют

3

95

100

Отсутствуют

3

95

100

Отсутствуют

Статическая прочность гранул, МПа (кгс/см2), не менее

3,0 (30)

3,0 (30)

3,0 (30)

3,0 (30)

Рассыпчатость, %

100

100

100

100

   

2.3 Физико-химические основы процесса

   Физико-химические процессы, происходящие при получении фосфатоваммония, определяются в первуюочередь реакциями нейтрализациифосфорной кислоты. Изменение состава пульпы фосфатов аммония принейтрализации оказывает влияние наследующие важные для технологиихарактеристики:

  1.  изменение растворимости (усвояемости) готового продукта;
  2.  изменение реологических свойствпульпы;
  3.  изменение парциальных давленийNН3 и Р над пульпой.

   В основе производства аммофоса лежит гетерогенный экзотермический процесс нейтрализации фосфорной кислоты газообразным аммиаком:

H3PO4(ж) + NH3 → NH4H2PO4, H = - 147,0 кДж.                       (1)

   Процесс ведут при избытке аммиака, поэтому в системе, наряду с реакцией образования моноаммонийфосфата, частично протекает реакция образования диаммонийфосфата:

H3PO4 + 2NH3 → (NH4)2HPO4, H = - 75,4 кДж,                      (2)

   в результате чего в составе готового продукта содержится до 10% диаммонийфосфата.

   Присутствующие в ЭФК примеси (Mg2+, Са2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, S022-, F- и др,) образуют следующие соединения:

MgO + Н3РО4 → MgHPО4 • 3Н2О + Н2О                                     (3)

СаО + H24  → CaSО4•2H2О                                                      (4)

CaO + Н3РО4 → СаНРО4•2Н2О + Н2О                                       (5)

Примеси железа и алюминия образуют в основном средние соли:

Fe2О3 + 2Н3РО4 → 2FePО4•2Н20                                                   (6)

A12O3 + 2Н3РО4 → 2А1РО4•2Н2О                                                  (7)

   Режим процесса нейтрализации выбирают так, чтобы обеспечить получение достаточно подвижной и способной к перекачиванию по трубопроводам аммофосной пульпы. Вязкость пульпы зависит от концентрации используемой фосфорной кислоты и конструкций аппаратуры.[2]

2.4 Выбор и описание технологической схемы производства аммофоса

   Производство фосфатов аммония по схеме с аппаратом АГ.

   Преимущества данной схемы в следующем:

1. схема с аппаратом АГ является более универсальной и позволяет производить любые формы фосфатов аммония,

2. на  основе  схем  с  аппаратом  АГ  возможно  создание  значительно больших единичных мощностей, чем с аппаратом БГС.

   Если требуется обеспечить получение фосфатов аммония при мольном отношении NН3:Н3РО4>1 и (или) стремятся к созданию установки более высокой единичной мощности, то необходимо использовать только схему с аппаратом АГ.

   Схема,  представленная  на  рис. 7  позволяет  достигнуть  наибольшей

единичной мощности системы.

   Упаренную фосфорную кислоту (52% Р2О5) подают из хранилища в каскадно расположенные нейтрализаторы емкостного типа (1), оборудованные трехъярусными  турбинными  мешалками.  Одновременно  в  нейтрализаторы поступают стоки от систем абсорбции, в результате чего концентрация фосфорной кислоты снижается до 47-48% Р2О5, разбавление необходимо для обеспечения текучести пульпы. Фосфорную кислоту нейтрализуют  аммиаком  до  мольного  отношения  NН33РО4=0,7. Полученная  в нейтрализаторах пульпа самотеком поступает в аммонизатор-гранулятор (2), где доаммонизируется жидким аммиаком до NН33РО4=1,15. Здесь же происходит смешение пульпы с ретуром и укрупнение гранул аммофоса за счет кристаллизации на их поверхности солей, растворимость которых меняется в зависимости от рН пульпы. Влажность материала в грануляторе поддерживают в пределах1-2% при помощи ретура, расход которого контролируют весами и дистанционно регулируют управляемой заслонкой.

   Гранулированный продукт сушат в прямоточной барабанной сушилке (3) дымовыми газами, получаемыми при сжигании топлива в выносной топке. Высушенные гранулы рассеивают на вибрационных грохотах (5). Мелкую фракцию в качестве ретура возвращают в аммонизатор-гранулятор (2). Крупную фракцию направляют в валковую дробилку; измельченный продукт возвращают в процесс вместе с мелочью.

   Товарную фракцию также частично используют в качестве ретура, остальную часть, соответствующую часовой производительности, после контрольного пересева направляют в холодильник (6), где охлаждают атмосферным воздухом  до  температуры  ≤ 60°C. Охлажденный  продукт направляют  на склад, где его хранят навалом

 

Рисунок 7. Схема производства гранулированного аммофоса с аммонизатором-гранулятором

1 – нейтрализаторы; 2 – аммонизатор-гранулятор; 3 – сушильный барабан; 4 – циклоны; 5 – грохоты; б– охладитель гранул; 7,8 – абсорберы.

   Парогазовая смесь, отсасываемая от нейтрализаторов (1) и аммонизатора-гранулятора (2) проходит очистку от аммиака и фтора в двух последовательно установленных абсорберах (8): для улавливания аммиака используют аммофосную пульпу, для улавливания фтористых соединений – известковое молоко или воду.

   Дымовые газы, выходящие из сушильного барабана при температуре 105-115°С, очищают от пыли в циклоне (4) и далее от аммиака, фтористых со-единений и от остатков пыли – в двух абсорберах (7). Стоки от систем абсорбции возвращают в нейтрализаторы (1). Таким образом, в производстве аммофоса загрязненные стоки не образуются. Запыленный воздух после холодильника КС перед выбросом в атмосферу очищают от пыли в циклоне (4).

   Вместо емкостных нейтрализаторов в ряде схем используют аппараты САИ или струйные реакторы.

   При  получении  аммофоса  двухступенчатую  аммонизацию  возможно проводить  также  путем  получения  пульпы  при  мольном  отношении NН33РО4≈1,3-1,4 (на I стадии аммонизации) с последующей нейтрализацией концентрированной кислотой в нейтрализаторе-грануляторе. Такой способ хотя и приводит к большим выделениям аммиака на стадии аммонизации, но позволяет резко снизить выделения аммиака на стадии гранулирования.[2]

   Преимущества данной схемы в следующем:

  1.  схема с аппаратом АГ является более универсальной и позволяет производить любые формы фосфатов аммония,
  2.  на  основе  схем  с  аппаратом  АГ  возможно  создание  значительно больших единичных мощностей, чем с аппаратом БГС.

   Если требуется обеспечить получение фосфатов аммония при мольном отношении NН33РО4>1 и (или) стремятся к созданию установки более высокой единичной мощности, то необходимо использовать только схему с аппаратом АГ.

2.5 Расчет материального баланса получения аммофоса

   Исходные данные:

   Производительность 35 т/ч готового сухого продукта. Нейтрализацию ведут до молярного отношения NH3:H3PO4 = 1,15:1. Кислота, подаваемая на нейтрализацию (H3PO4), содержит 53 мас. % Р2О5. Жидкий аммиак содержит 99 мас. % NH3 и 1 мас. % воды, которая испаряется в ходе реакции нейтрализации. Температура в реакторе 145 С. Температуры, С: поступающей кислоты 45; аммиака 25; пульпы 145. Потери аммиака в процессе нейтрализации 0,1 мас. % от загрузки. Давление в смесителе 0,24 МПа. Получаемая пульпа, имеет следующий состав (мас. %): влага 18, диаммонийфосфат (ДАФ) 12,3; моноаммонийфосфат (МАФ) 69,7. Расчет вести без учета примесей в фосфорной кислоте. Остальные данные, необходимые для расчета, – литературные и цеховые.

   Целью составления материального баланса является определение производительности готового продукта и расхода сырья.

   Составим схему материальных потоков:

Нейтрализатор

Потери NH3 0,1 мас. % от загрузки

H3PO4 (53 мас. % P2O5) 

NH3 (1 мас. % воды)

35000 кг/ч готового сухого продукта

Пульпа:

Вода 18 мас. %

ДАФ 12,3 мас.%

МАФ 69,7мас.%

Расчет ведем на 35000 кг/ч готового сухого продукта.

Состав пульпы: вода 18 мас. %; ДАФ 12,3 мас. %; МАФ 69,7 мас. %.

Отсюда следует, что соотношение количества МАФ к ДАФ в готовом продукте составит:

Посчитаем сколько производится МАФ и ДАФ в кг/ч:

Предположим, что ДАФ производится х кг/ч, тогда МАФ производится 5,7х кг/ч.

                                                       ;

                                                        ;

                                                          .

ДАФ производится 5223,9 кг/ч.

МАФ производится 5223,9 5,7 = 29776,1 кг/ч.

В результате обработки фосфорной кислоты аммиаком образуется пульпа и испаряется некоторое количество воды. Расчет ведем по следующим реакциям:

NH3 + H3PO4  NH4H2PO4                                                                           (1)

2NH3 + H3PO4  (NH4)2HPO4                                                                       (2)

Рассчитаем сколько фосфорной кислоты идет на производство МАФ по уравнению (1):

H3PO4(53 мас.% P2O5) =  

Где - молярная масса P2O5, кг/кмоль, 0,53 - мас.% P2O5 в долях,

98 - - молярная масса фосфорной кислоты, кг/кмоль.

Содержание воды в кислоте:

Рассчитаем сколько аммиака идет на производство МАФ:

Учитывая потери аммиака в процессе нейтрализации которые составляют 0,001  от загрузки:

Учитывая содержание воды в аммиаке которое составляет 0,01 :

Учитывая мольное отношение NH3: H3PO4 = 1,15: 1 :

Рассчитаем сколько фосфорной кислоты идет на производство ДАФ по уравнению (2):

H3PO4 (53 мас.% P2O5) =

Содержание воды в кислоте:

Рассчитаем сколько аммиака идет на производство ДАФ:

Учитывая потери аммиака в процессе нейтрализации которые составляют 0,001 мас.% от загрузки:

Учитывая содержание воды в аммиаке которое составляет 0,01 мас.%:

Учитывая мольное отношение NH3: H3PO4 = 1,15: 1 :

По данным расчета строим таблицу материальных балансов – таблица 3.

Таблица 3 - Материальный баланс стадии нейтрализации фосфорной кислоты

Статья

прихода

Масса,

кг/ч

Состав

мас.%

Статья

расхода

Масса,

кг/ч

Состав

мас.%

1.Фосфорная кислота

(53 % P2O5),

в том числе

H3PO4              

H2O

29252,75

10734,65

62,68

23,0

1. Аммофосная

пульпа,

в том числе     

NH4H2PO4 

(NH4)2HPO4 

H2O

29776,1

5223,9

7682,9

63,80

11,20

16,46

ВСЕГО

39987,4

85,68

ВСЕГО

42682,9

91,46

2. Аммиак

в том числе                              

NH3

H2O

6615,39

66,8

14,18

0,14

2. отход. газы

в том числе

NH3

H2O

   

867,14

3118

1,86

6,68

ВСЕГО

6682,19

14,32

ВСЕГО

3985,69

8,54

ИТОГО

46668,94

100

ИТОГО

46668,59

100

2.6 Расчет материального баланса стадии сушки

Конечная влажность готового продукта должна составлять 1%.

Исходя из данного условия произведем расчет.

На данную стадию поступает 7682,9 кг/ч свободной воды в составе аммофосной пульпы.

Аммофоcной пульпы – 35000 кг/ч.

Тогда составим уравнение :    ;   X = 7332,9 кг/ч (количество воды, которое уйдет в процессе сушки)

Таблица 4 - Материальный баланс стадии сушки аммофосной пульпы

Приход

Расход

Статья

прихода

Масса,

кг/ч

Состав

мас.%

Статья

расхода

Масса,

кг/ч

Состав

мас.%

1. Аммофосная

пульпа,

в том числе     

NH4H2PO4 

(NH4)2HPO4 

H2O

29776,1

5223,9

7682,9

69,76

12,24

18,00

1. Аммофос

в том числе     

NH4H2PO4 

(NH4)2HPO4 

H2O

29776,1

5223,9

350

69,76

12,24

0,82

ВСЕГО

35350

82,82

2.Пар, H2O

7332,9

17,18

ИТОГО

42682,9

100

ИТОГО

42682,9

100

   Вывод: в результате расчета материального баланса были получены значения массы поступающих аммиака и фосфорной кислоты, массы получаемых моно - и диаммонийфосфата а также состав получаемых продуктов в массовых процентах:

   NH4H2PO4  = 69,76 % мас.

  (NH4)2HPO4=12,24 % мас.

    H2O=0,82 % мас.

    Таким образом, цель составления материального баланса была достигнута.

Баланс составлен верно, так как приходная и расходная часть практически совпадают.

 

2.7 Расчет теплового баланса получения аммофоса

   Целью расчета теплового баланса является  определение всех тепловых потоков, входящих в нейтрализатор  и выходящих из него.

   Составляем схему тепловых потоков:

Qпульпы

Qпр

Н

Qисп

Qпот

Qр-и

   Запишем уравнение теплового баланса:

Q  пр + Q р-и  =Q пот. + Q пульпы+ Qисп;

    Приходная часть:

Q  пр= Q NH3+ Q HNO3;

Q  р-и= Q  р-и1+ Q  р-и2;

Q NH3=c;

  

    Пересчет в кДж / (кг ∙ К) выполняется по формуле:

CNH3=2,09   - средняя удельная теплоемкость аммиака;

m=6682,19  кг/ч - масса аммиака, пошедшего на нейтральзацию (см. материальный баланс);

TNH3=25 0С – температура поступающего аммиака;

QNH3=349144,4 КДж;

Q H3PO4=c

CH3PO4=2,87  - средняя удельная теплоемкость фосорной кислоты;[6]

m=39987,4 кг/ч - масса фосфорной кислоты, вступившей в реакцию (см. материальный баланс);

TH3PO4=45 0С – температура поступающей фосфорной кислоты;

QH3PO4=5092395 КДж;

NH3 + H3PO4  NH4H2PO4                                                                           (1)

2NH3 + H3PO4  (NH4)2HPO4                                                                       (2)

Qр-и 1=,

         

m=29776,1  кг – масса образующегося моноаммонийфосфата;

∆H=147 КДж – тепловой эффект реакции образования моноаммонийфосфата;

M=115Кг/Кмоль;

Qр-и 1=12169321,7  КДж;

Qр-и 2=,

m=5223,9  кг – масса образующегося диаммонийфосфата;

∆H=75,5 КДж – тепловой эффект реакции образования диаммонийфосфата;

M=132 Кг/Кмоль;

Qр-ии2=2987912,5  КДж;

 Qр-и=15157234,2 КДж

 Qоб.пр.=349144,4+5092395+15157234,2 =20598773,6

    Расходная часть:

  c = 2,721 - средняя удельная теплоемкость пульпы;

  m = 42682,9 кг/ч – масса пульпы;

  t = 1450С  – температура пульпы;

  Qнагр.пульпы= 16840324,78 КДж;

Qпот=0,03;

  Qпот берем равным 3 % от

    Qпот=617963,2  КДж;

   Всего расходуется теплоты: 16840324,78+617963,2=17458288КДж

    Избыток теплоты расходуется на испарение воды:

   Qисп= 20598773,6-17458288=3140485 КДж

   Qобщ. рас.=16840324,78+617963,2+3140485=20598773 КДж

   Составим таблицу теплового баланса стадии нейтрализации

Таблица 5 Тепловой баланс стадии нейтрализации фосфорной кислоты

Приход

Расход

Статья

прихода

Q, кДж       

Q,%

Статья

расхода

Q, кДж       

Q,%     

1. С аммиаком

2. С реакцией образования аммофоса и диаммофоса

3. С фосфорной кислотой

349144,4

15157234,2

5092395

1,7

73,6

24,7

1. C нагретой

пульпой

2. C испарением воды

3. Теплопотери

16840324,78

 

3140485

617963,2  

82

15,2

2,8

ИТОГО

20598773,6

100,00

ИТОГО

20598773

100,00

    В результате составления теплового баланса стадии нейтрализации фосфорной кислоты были определены входящие и выходящие  тепловые потоки:

   Qр-и  =17479224,53 КДж,

   Qнагр.пульпы = 16840324,78 КДж,

   Qисп.воды = 3140485 КДж,

   Qпотери=617963,2   КДж,

   QH3PO4=5092395 КДж,

   QNH3=349144,4 КДж.

  1.  Расчет основного и вспомогательного оборудования

 Расчет трубчатого реактора:

   Трубчатый реактор состоит из камеры смешения, тангенциально входящей в камеру закручивания. В камере смешения расположено сопло для введения аммиака и патрубок для подачи фосфорной кислоты. Скорость подачи аммиака в раствор 80-100 м/c, кислоты – 0,5-2 м/с.

   Сечение камеры смешения определяют по формуле:

, [3]

где Vп =  - объем водяных паров, образующихся в реакторе, м3/ч;

      - объем непрореагировавшего аммиака, м3/ч;

      = 15-30– скорость парогазовой смеси в реакторе, м/с; (для удобства расчетов возьмем скорость равную 20 м/c);

       F- площадь сечения камеры смешения, м2.

F=

,

где d- диаметр камеры смешения.

Выразим d из данной формулы:

d= 0,8 м.

Длина камеры смешения равна l=10-20 d, примем ее равной 10=8м

Найдем объем камеры смешения, по формуле объема цилиндра: 

V=4 м.

Расчет размеров сушильного барабана

Объем сушильного барабана:

Vбар = W/m0 = 7332,9/40 = 183,32 м3.

где m0 = 40 кг/(м3ч) – объемное напряжение по влаге [7],

W - количество испаренной влаги 7332,9 кг/ч.

Диаметр барабана:

Dбар = (4Vбар/ i) 0,33,

где i = L/D = 3,59 – отношение длины барабана к диаметру,

Принимаем i = 6, тогда:

Dбар = (4183,32/6)0,33 = 3,35 м.

Длина барабана:

Lбар = Dбарi = 3,356 = 20,1 м,

принимаем диаметр барабана Dбар = 3,4 м, длину барабана Lбар = 20 м.

Объем барабана:

Vбар = 0,785Dбар2Lбар = 0,7853,4220 = 184,52 м3.[7]

Тепловой баланс стадии сушки

Qпульпы

    Целью составления теплового баланса является определение  тепловых потоков и расхода метана.

Qпульпы

Qпотери

СБ

Qгор.

Qисп

Составим уравнение теплового баланса стадии сушки:

Q физ. прихода + Q р-и горения =Q потер. + Q физ. расхода,

где:

Qфиз. прихода = Qпульпы

Qфиз. расхода = Qнагр. пульпы + Qисп.воды

Расход

  1.  Рассчитаем количество тепла с нагретой пульпой:

Qнагр. пульпы = 4268291452,721 = 16840324,78 кДж,

где:

m = 42682,9– масса пульпы, кг/ч;

t = 145 – температура пульпы в 0С;

c = 2,721 - средняя удельная теплоемкость пульпы,  кДж/( кг0С).[8]

2. Рассчитаем количество тепла с испарением воды:

Qисп.воды = 7332,92149,5  = 15762068,55 кДж,

где:

  m = 7332,9 – масса испарившейся воды, кг/ч;

  q = 2149,5 – теплота испарения воды при 145 градусах, кДж/кг.[8]

Приход

  1.  Рассчитаем количество тепла с пульпой:

Qпульпы = 42682,9  145 2,721 = 16840324,78 кДж,

где:  

m = 42682,9 – масса пульпы, кг/ч;

t = 145 – температура пульпы в 0С;

c = 2,721 - средняя удельная теплоемкость пульпы,  кДж/( кг*0С).

2. Рассчитаем расход метана и количество тепла с реакцией горения метана:

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O   +   890 кДж/моль,

Qр-и горения = 890X/ M , [6]

где:

890 – тепловой эффект р-и горения, кДж/моль;

m = X  масса метана, г;

M=16 – молярная масса метана, г/моль.

Тогда,  

0,95Qпульпы+0,95Qр-и горения= Qфиз. расхода,

15998308,54+52,84X = 32602393,33,

X=314233,25 г.

Расход метана на реакцию горения:

V(CH4) = л,        

V(CH4) =439,93 м³.

Qр-и горения = 890314233,25 / 16 = 17479224,53 кДж.

Q*потер.= 0,05 Qприхода = 0,05 (16840324,78 +17479224,53) = 1715977,466 кДж.

Таблица 6 Тепловой баланс стадии сушки аммофосной пульпы

Приход

Расход

Статья

прихода

Q, кДж       

Q,%

Статья

расхода

Q, кДж       

Q,%     

1. C пульпой

2. С реакцией горения метана

16840324,78

17479224,53  

49,07

50,93

1. C нагретой

пульпой

2. C испарением воды

3. Теплопотери

16840324,78

 

15762068,55

1715977,466

49,07

45,93

5,00

ИТОГО

34319549,31

100,00

ИТОГО

34318371,00

100,00

   

    Вывод: в результате расчета теплового баланса были получены значения теплот горения метана, нагретой пульпы, испарения воды  а также потери теплоты в окружающую среду:

Qр-и горения =17479224,53 кДж.

Qпульпы = 16840324,78 кДж,

Qисп.воды = 15762068,55 кДж,

Qпотери= 1715977,466 кДж.

Qпотери составила 5 % от общей теплоты, что является нормальным значением.

   Кроме того был определен расход метана на получение аммофоса

V(CH4) =439,93 м³.

Заключение

  Анализ литературных источников показал разнообразие существующих технологических схем производства аммофоса. Оно обусловлено различной концентрацией исходного сырья, а именно фосфорной кислоты.

1)вНа основе результатов литературного обзора была выбрана технологическая схема с аппаратом АГ. Выбор схемы обусловлен тем, что концентрация фосфорной кислоты в пересчете на P2O5 составляет 53 мас. %, а также данная схема позволяет достичь большой единичной мощности.

2) Изучены физико – химические основы процесса получения аммофоса: производство аммофоса идет по двум основным реакциям (1) и (2), а так же протекает ряд побочных процессов, обусловленных наличием в кислоте соединений магния, кальция, железа и алюминия, и приводящих к образованию дисолей , которые в данном курсовом не рассматривались.

3) Сырьем для производства аммофоса служит  аммиак и фосфорная кислота.

4) Рассчитан материальный баланс стадии нейтрализации и стадии сушки.

   В  результате нейтрализации образовалась пульпа такого состава:

 NH4H2PO4 = 63,80 % мас.

(NH4)2HPO4= 11,20 % мас.

             H2O= 16,46 % мас.         

После сушильного барабана процентный состав пульпы изменился:

 NH4H2PO4  = 69,76 % мас.

  (NH4)2HPO4=12,24 % мас.

    H2O=0,82 % мас.

Влага из пульпы была удалена практически полностью.

5) Рассчитан тепловой баланс получения аммофоса. В процентах доля теплот составила QNH3=1,7%, Qр-и =73,6%,QH3PO4=24,7%,Qпотери=2,8%, Qисп.воды =15,2%, Qнагр.пульпы=80%.  В приходной части наибольшую роль играет теплота реакции образования аммофоса и диаммофоса, а в расходной - теплота нагретой пульпы.

 6) Рассчитано основное и вспомогательное оборудование.

Размеры трубчатого реактора:

длина 8 м, диаметр 0,8 м, площадь сечения 0,15 м2, объем реактора 4 м3.

Размеры сушильного барабана:

длина 20 м, диаметр 3,4 м, объем барабана 184,52 м3.

Список использованной литературы

1. Позин М. Е. Технология минеральных удобрений. – Л.: Химия, 1989. – 352 с.

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

3. Кононов А. В., Стерлин В. Н., Евдокимова Л. И. Основы технологии комплексных удобрений. – М.: Химия, 1988. – 320 с.

5. Кочетков В. Н. Фосфорсодержащие удобрения. Справочник. – М.: Химия, 1982. – 400 с.

6. Расчеты по технологии неорганических веществ / Под ред. проф. М. Е. Позина. – Л.: Химия, 1977. – 496 с.

  1.  Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И.Дитнерского. М.:Химия, 1983. 272 с.
  2.  Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл.- корр. АН России П.Г. Романкова. – 13-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2006. – 576 с.
  3.  Пат. 2368566 Российская Федерация МПК C01B25/28 Фосфаты аммония /Гриневич В.А. и др. патентообладатель ОАО «Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. профессора Я.В. Самойлова" заявл. 29.05.2008 опубл. 27.09.2009 - 7с.  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

66761. Оптимизация диагностики и лечения внутрибрюшных кровотечений в неотложной абдоминальной хирургии 2.8 MB
  Тяжелые и профузные ВБК требуют выполнения неотложного оперативного вмешательства и восполнения острой кровопотери путем переливания излившейся в брюшную полость крови. В этой связи важным является изучение биохимических и микробиологических свойств крови излившейся в брюшной полость в зависимости от локализации повреждения и сроков нахождения крови в брюшной полости.
66762. ИНФАНТЕЛИЗМ, КАК КЛИНИЧЕСКИЙ СИНДРОМ СТРУКТУРЫ ЛИЧНОСТИ 304.5 KB
  При работе с детьми с задержкой психического развития следует избегать очевидной ловушки – сведения коррекционной работы к применению определенного набора методов. Простое увеличение количества применяемых методик и техник не спасает положения, это тот случай, когда количество не переходит в качество
66763. ГРАЖДАНСКО - ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ДОГОВОРА АРЕНДЫ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ В РОССИИ 1.07 MB
  Выявить особенности и проблемы гражданско-правового регулирования договора аренды земельных участков в России, а также сформулировать предложения по совершенствованию законодательства в исследуемой сфере
66764. Оптимизация минерального питания в семеноводстве различных сортов лука репчатого (Allium cepa L.) 6.74 MB
  В связи с изменением климата а также обновлением сортов лука репчатого требуется разработка систем применения удобрений отвечающих требованиям сорта. В связи с этим можно сделать вывод что выявление сортовых особенностей применения минеральных макро и микроудобрений...