年产10万吨磷酸一铵工艺设计.docx

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1、毕业设计（论文）BACH ELOR DISSERTATI ON论文题目：年产10万吨磷酸一铵工艺设计（铵中合）学位类别：工学学士学科专业：化学工程与工艺年产10万吨磷酸一铵工艺设计（铵中和）摘要中国是一个人口大国，拥有十几亿人口，而且还有不断增加的趋势，因 此，食物的来源问题日益严峻，农业的发展成了必不可少的话题。但耕地面 积总量将保持动态平衡。因此，提高单位面积产量是增加粮食产量的重要途 径之一，而合理增施化肥又是提高单位面积产量的直接有效的措施。磷铵是 复合肥料最重要的品种，养分含量高，可做为肥料直接使用。本设计主要针对10万吨/年粒状磷酸一铵工艺及主要设备进行，采用一 二效蒸发方式达到节

2、能同时又保证了设备投资合理，采用喷浆造料干燥一体 化机节约了生产空间，内有自循环螺旋返料系统解决了造料返料大问题，工 艺过程合理，投资成本不高。关键词：磷酸一铉；工艺设计；节能；合理Technological design of an 100000t Monoammonium enginerringproject (Ammonium neutralization reaction)AbstractChina is a populous country, with billion-plus populations, but also the trend of increasing, theref

3、ore, the problem of the food source is more and more serious, the development of agriculture became the essential topic. But the total cultivated land will keep dynamic balance. Therefore, increase unit area yield is one of the important ways to increase food production, and reasonable to add fertil

4、izer is directly effective measures to increase the unit area output. Ammonium phosphate compound fertilizer is the most important varieties, high nutrient content, can be used as fertilizer directly.This design is mainly aimed at 100000 t/a granulated monoammonium phosphate process and main equipme

5、nts, using two effect evaporation achieve energy saving at the same time to ensure the reasonable investment in equipment, adopting deflecting drying integration of shotcrete machine to save the production space, with the circular spiral returns system can solve the problem of the deflecting returns

6、 big, reasonable technological process, investment cost is not high.Keywords: monoammonium phosphate;Process design;energy conservation; reasonable目录第一章前言11.1磷酸一铵相关的物化性质11.1.1磷酸一铵的物理性质 11.1.2磷酸一铵在农业中的应用11.1.3工业级磷酸一铵21.2我国日益重要的农业 2第二章磷酸一铵工艺的路线选择32.1磷酸一铵的生产方法32.2磷酸铵生产的化学反应原理和物化性质32.2.1铵中和反应32.2.2磷酸铵的物

7、理性质32.3磷铵生产工艺4第三章工艺计算63.1物料平衡计算63.1.1计算条件63.1.2氨中和系统物料恒算 63.1.3浓缩系统物料恒算103.1.4干燥系统物料恒算113.1.5消耗定额及产品规格（按每吨磷铵产品计）123.2热量平衡计算133.2.1计算条件133.2.2氨中和系统热量衡算143.3浓缩系统热量衡算163.4喷浆造粒干燥机热量203.4.1已知条件203.4.2浓缩计算203.5小时物料平衡图 213.5.1小时物料平衡213.5.2小时物料平衡图22第四章 主要设备的选型234.1中和反应器234.1.1中和反应器已知条件234.1.2中和反应器计算234.2喷浆造

8、粒干燥机244.3闪蒸室计算25第五章厂区及车间布置设计266.1总平面布置原则266.2车间布置设计的意义286.3车间布置的原则296.4车间布置设计29第七章结论30参考文献31致谢32第一章前言1.1磷酸一铵相关的物化性质1.1.1磷酸一铉的物理性质磷酸一铉别名磷酸二氢铉呈白色粉状或颗粒状物(粒状产品具有较高的颗粒 抗压强度)，密度1.803 (19C)。熔点为190C，易溶于水，微溶于醇、不溶 于丙酮，25C下100g水中的溶解度为41.6g，生成热121.42kJ/mol, 1%水溶液 pH值为4.5,呈中性，常温下稳定，无氧化还原性，遇高温、酸碱、氧化还原性 物质不会燃烧、爆炸，

9、在水中、酸中具有较好的溶解性，粉状产品有一定的吸湿 性，同时具有良好的热稳定性，并且在高温下会脱水成黏稠的焦磷酸铉、聚磷酸 铉、偏磷酸铉等链状化合物。磷酸一铉含有磷和氮两种营养元素，通常营养元素 含量12-52-0(N-P-K )或10-50-0，磷酸一铉盐能与过磷酸钙、硫酸铉、硝酸铉、 氯化铉和尿素等盐类混合制成肥料，此类肥料具有良好的物理性质，其湿性低， 在储存时不结块。磷酸一铉是一种稳定的铉盐，将它加热到100110C，不会 引起氨损失，125.1C下，它的氨蒸汽压仅为8.0帕；144.9C下为36.0帕;在190.5C 下长期加热，也只有轻微的分解，氨的蒸汽压仅为36.0帕。磷酸一铉易

10、溶与水。 20C下，每100克水中可溶解26.7克的磷酸一铉。1.1.2磷酸一铉在农业中的应用磷酸一铉(MAP)是一种水溶性速效复合肥，有效磷(AP2O5)与总氮(TN) 含量的比例约5.44:1，是高浓度磷复肥的主要品种之一。该产品一般作追肥，也 是生产三元复混肥、BB肥最主要的基础原料；该产品广泛适用于水稻、小麦、 玉米、高粱、棉花、瓜果、蔬菜等各种粮食作物和经济作物；广泛适用于红壤、 黄壤、棕壤、黄潮土、黑土、褐土、紫色土、白浆土等各种土质；尤其适合于我 国西北、华北、东北等干旱少雨地区施用。1.1.3工业级磷酸一铵工业用磷酸一铵（MAP）是一种很好的阻燃、灭火剂，广泛用于木材、纸 张、

11、织物的阻燃，纤维加工和染料工业的分散剂、搪瓷用釉剂、防火涂料的配合 剂、干粉灭火剂，此外还可以用作饲料添加剂，医药和印刷工业等也有使用，同 时也用作高档肥料，在食品工业中还用作膨松剂、面团调节剂、酵母养料、酿造 发酵助剂和营养强化剂等。1.2我国日益重要的农业中国是一个人口大国，拥有十几亿人口，而且还有不断增加的趋势，因此， 食物的来源问题日益严峻，农业的发展成了必不可少的话题。但我国的可耕地面 积少，但人口却不断递增。由于我国严格执行基本农田保护制度，耕地面积总量 将保持动态平衡。因此，提高单位面积产量是增加粮食产量的重要途径之一，而 合理增施化肥又是提高单位面积产量的直接有效的措施。氮肥、

12、磷肥与钾肥三大 类化肥，是农作物需要量最多的三大营养元素肥料，也称为肥料的三要素或称大 量元素肥料。随着人口的增长，人民生活水平的提高，对农产品的需求都将增加。 经济农作物的施肥量将逐年增加，同时林、牧、渔业也开始施用化肥，因此，化 肥用量的增长势在必行。据有关部门统计，我国目前每亩季施肥量低于10公斤 的耕地约占一半，到2000年和2010年，化肥的供应量应分别达到4200万吨和 5000万吨以上，这样，按1.33亿公顷（20亿亩）的耕地和16%的复种指数计， 每季作物的施肥水平可分别达到13.1公斤和15.6公斤，在世界上仍属中低水平。 国家原计划1998年化肥生产量2800万吨，比上年略

13、有增加。这与国家计委提出 的2000年化肥需求量4000万吨相比尚差1200万吨。与各部门共同提出的到2010 年化肥需求量5000万吨相比差2200万吨。同时，随着科学的发展，经济作物的 施肥量将逐年增加，加上林、牧、渔业也开始施用化肥，因此今后15年内化肥 的增长将持续呈上升趋势。从化肥的产品结构上看，生产高浓度的磷复肥在中国 愈来愈显得重要。第二章磷酸一铵工艺的路线选择2.1磷酸一铵的生产方法生产磷酸一铉的原料是磷酸和氨，用氨中和磷酸可以生产出磷铉。按不同的 磷酸生产方法，可分为热法磷酸和湿法磷酸，由于经济效益，用于加工肥料磷酸 铉的磷酸，大多用湿法磷酸。2.2磷酸铉生产的化学反应原理和

14、物化性质2.2.1铉中和反应磷酸有三个氢原子，它们可以依次和氨反应发生铉中和反应，依次生成磷酸 一铵(MAP)NH H PO、磷酸二铵(DAP)(NH ) HPO、磷酸三铵匕k 且，亶且)且4兀且2且、4、十乂 亶且)a且42兀且且、4、 十口乂-匕k(NH4)3PO4。反应方程如下：H PO1(l)+NH (g)=NHH POCs) H”广126 kJ3 4334 2 4298H PO (l)+2NH (g)=(NH1HPO1(s) H= 203 kJ3434 24298H PO (l)+3NH (g)=(NHXPOi(s) H“广256 kJ3434 342982.2.2磷酸铉的物理性质纯

15、的磷酸铉盐都是白色晶体，其中以磷酸一铉最为稳定，结晶形态为正方晶 系，加热到130C以上才会分解放出氨，变成焦磷酸甚至偏磷酸；磷酸二铉较稳 定，结晶形态为单斜晶系，当温度达90C时开始分解放出氨，变成磷酸一铉。 磷酸一铉和磷酸二铉都是高浓度氮磷复合肥料。磷酸三铉则很不稳定，结晶形态 为斜方晶系，在常温下就能放出氨，变成磷酸二铵，不宜作商品肥料使用。2.2.3湿法磷酸法通常所称的“湿法磷酸”实际上是硫酸法湿法磷酸，即用硫酸分解磷矿生产 得到的磷酸。硫酸法的特点是矿石分解后产物磷酸为液相，副产物硫酸钙是一种 溶解度很小的固相。两者的分离是简单的液固分离，具有其他工艺方法无可比拟 的优越性。因此，硫

16、酸法生产磷酸工艺在湿法磷酸生产中处于主导地位。但其产 生的大量的石膏废渣无法得到有效的利用，三废问题严重。湿法生产是无机酸分解磷粉矿，分离出粗磷酸，再净化后制的磷酸产品。湿 法磷酸比热法磷酸成本低20%30%，经适当方法净化后，产品纯度可与热法磷酸相近。湿法磷酸工艺处于磷酸生产的主导地位。以湿法磷酸为原料制造磷酸铵时，湿法磷酸中所含的杂质将参加化学反应：H SO (l)+ 2NH (g)=(NH1SO1(s)2 43342 4H SiF (l)+ 2NH (g)=(NH1SiF(s)2 6332 6、H2SiF6 + 6NH3 +(2+x)H2O = 6NH4F+ SiO2-x H2OCaSO

17、-2H O + H PO + 2NH = CaHPO-2H O +(NH SO,4 23 4342 42 4Fe (SO1X(s)+2HPQi(l)+ 6NH (g)=2FePO1(s)+3(NH1SO1(s) Al (SO X(s)+2HPO(l)+ 6NH (g)=2AlPO (s)+3(NH SO (s) MgSO1(s)+H PO+ 2NH +3H O=MgHPO, - 3H O +(NH】SO(pHv4) O a / Q J.Q7O49 v 47/磷酸和液氨在中和槽中完成中和反应，控制好中和度，可生成磷酸一铵和磷 酸二铵料浆，并放出大量热能，在反应过程中利用中和热，可以蒸发20%25

18、% 的水分。中和度指磷酸的氢离子被氨中和的程度，磷酸第一个氢离子被中和时中 和度为1.0，生成磷酸一铵；磷酸的第二个氢离子被中和时中和度为2.0，生成磷 酸二铵。由此可见，中和度实为nh3与h3po4的摩尔比。磷酸铵生产有固体磷铵和液体磷铵之别，而生产固体磷铵则要复杂一些，在 生产颗粒状磷铵成品时，以铵中和磷酸得到的料浆必须稳定和易于结晶、造粒， 以便于制得合格的颗粒成品，同时还要尽可能减少氨的损失。控制中和料浆的流 动性即料浆中含水量和含液量的多少是造粒的关键，而料浆的流动性与中和度有 密切的关系。利用NH3-H3PO4-H20三元体系相图，可以对磷酸铵生产过程进行 物化分析。2.3磷铉生产

19、工艺传统的磷铵工业生产方法是先将二水物湿法磷酸浓缩到含P2O5为54%(质量 分数)的浓磷酸或直接用半水物流程所产含P2O5为40%的磷酸为原料，在预中和 槽、管式反应器或加压反应器中进行氨化，所得氨化料浆再进行造粒、干燥制粒 状磷酸一铵，或喷雾干燥制粉状磷酸一铵。此法对磷矿质量要求高，需要将磷矿 富集成精矿才能使用。我国磷矿资源虽然丰富，但大部分是含磷品位低，含铁、 铝、镁等有害杂质高且又难于富集的中低品位磷矿，从而难以用传统的“磷酸浓 缩”法制磷按。磷酸浓缩法对品位较高的矿，较为有利，可利用磷酸浓度高的特 点，在同一设备中很方便地实现高质量磷酸一铵、磷酸二铵和高浓度三元复合肥 多种产品的切

20、换。但在磷酸浓缩法中对材质要求较高。随着世界磷资源的日趋贫乏，中低品位磷矿的开发利用势在必行。对于含有 较多杂质的磷矿，磷酸浓缩过程中加热管易产生酸性结垢，造成生产无法进行。 为避免这一情况，可采用料浆浓缩工艺。中和反应后，料浆pH值约4.6,因此 料浆浓缩中形成的垢层接近中性，并较为疏松，可以用酸溶掉。同时，因腐蚀显 著降低，可以采用比磷酸浓缩设备中更为便宜的金属材料制作蒸发器。料浆浓缩法首先进行中和反应。从萃取槽来的磷酸未经浓缩，含量约 20%(P2O5)。常用的反应器为常压式搅拌槽、管式反应器、外环流快速反应器。 搅拌槽与管式反应器的基本结构与前述不同。外环流快速反应器，特别适宜稀酸 的

21、中和反应。表2.1浆料法磷酸一铵主要技术指标组分优等品11-47-0一等品 11-44-0合格品10-42-0总养分(N+P2O5)58.055.052.0总氮(N)10.010.09.0有效磷以(p2o5 )计46.043.041.0水溶性磷占有效磷百分率807570水分(H2O)2.02.02.5粒度(1.00-4.00)mm908080本次设计采用料浆法工艺，磷酸首先送入尾气洗涤器后，再用泵经管反送到 中和搅拌槽与气氨进行反应，所得的料浆进入二效蒸发器，经第一次浓缩后，再 进入一效蒸发器。从一效蒸发器处来的料浆送入收集槽，含水率为30%左右。新 鲜蒸气送入一效蒸发器的加热器，料浆在闪蒸室

22、中分离出的蒸汽进入二效蒸发器 的加热器作为热源。收集槽中的料浆送入喷浆造粒机进行造粒干燥，经筛分后得 到粒度为3mm的颗粒产品。第三章工艺计算3.1物料平衡计算3.1.1计算条件 规模以100000t/aNH4H2PO4为标准，年工作日300天，日产333.33T，平均 每天生产20h。 湿法磷酸组成表表3.1进口湿法磷酸组成表组分p2o5so3Fe2O3Al2O3MgOF含量 %22.11.231.100.901.381.62 氨利用率为98%，其中中和工序损失0.7%，浓缩工序损失0.3%，干燥工 序损失1%。 P2O5利用率为99%，P2O5机械损失与干燥损失为1%。 氨中和过程蒸发水量

23、为1 kg(H2O)/1 kg(NH3)。 中和度(NH3/H3PO4) 1.03。 浓缩料浆终点浓度含H2O为25%。 产品磷铵含H2O为1%。3.1.2氨中和系统物料恒算计算基准：1000kg湿法磷酸。1. 进料磷酸：J=1000kg，其中 P2O5=221 k气氨：氨用量包括磷酸中杂质(包括SO ;-、F -等阴离子含量)与NH3 集合的量；磷酸中扣除P2O5与杂质(主要是Fe3+、Al3+、Mg2+等金属阳离子) 结合后剩余的PO的NH量；氨损失。上述三项之和即为氨用量J。蒸氨，发损水 f 失C1C2磷酸J122磷铵浆料C气氨J2中和系统图3.2物料平衡示意图 i磷酸中的游离硫酸生成(

24、NH4)2SO4耗NH3量 (NH4)2SO42NH3SO3生成的(NH4)2SO4量为1000X1.23%X132前=20.295kg消耗氨的量为20.295 X2 x 17132=5.2275kgii与磷酸中的F生成的(NH4)2SiF6耗氨量(NH4)2SiF66 F -2NH3生成的(NH4)2SiF6为1000 X 1.62% X17819 x 6=25.2947kg消耗的氨的量为25.2947X2 x 17132=4.8316kg上述才的(NH ) SO和(NH ) SiF均为可溶性盐，故生成可溶性盐(不包括磷铵) 1I4*4 J l、入、工6 / 7 U l I I l* Jil

25、l-，I* /VT /总量为20.295+25.2947=45.5897kg消耗的 NH3 的量为 5.2275+4.8316=10.0591kgiii生成FePO4.2H2O的量为FePO4.2H2O0.5 P2O5-2H2O1000X1.1%X187 x 2160=25.7125kg消耗的p2o5的量为14225.7125 X=9.7625kg187 x 2消耗的水的量为25.7125 X 2 x 18=4.95kg187iv生成的AlPO4.2H2O的量：AlPO4.2H2O0.5 P2O5Al2O32H2O1000 X 0.90% X 158 X 2 =27.8824kg102消耗的P

26、2O5的量:14227.8824 X=12.5294kg158 x 2消耗的H2O的量为27.8824 X 2x18 =6.3529kg158v生成的MgHPO4.3H2O的量为MgHPO4.3H2O 0.5 P2O5 3H2O1741000 X 1.38%X 萄=60.03kg消耗的p2o5的量为142 60.03 X=24.495kg174 x 2消耗的H2O量为60.03 X 3x18 =18.63kg 174由于铁、铝、镁的磷酸都是非水溶性盐类，故生成非水溶性盐的总量为25.7125+27.8824+60.03=113.6249kg非水溶性盐类结合的p2o5总量为9.7625 +12.

27、5294+24.495=46.7869kg所以产品中的p2o5的水溶率为100%- ( 46.7869 X100%) =80.09% 235消耗的H2O的总量为4.95 + 6.3529+18.63=29.9329kg与杂质反应后剩余的P2O5量221-46.7869=174.2131kg已知中和度为1.03 (即NH3/H3PO4摩尔比为1.03),设生成磷酸一铵反应的P2O5 为X kg则生成磷酸二铵反应的P2O5为(188.2131- X)kg可得X 2 + 1 7.4 1 3nd X 41 7.4 1 3a1 4 2口2山=1.03得 x=168.9867kg生成磷酸二铵反应的 P2O

28、5 量为 174.2131-168.9867=5.2264kg3H2O+P2O5+2NH3 =2NH4H2PO4h3po4+2nh3=(nh4)2hpo4vi生成磷酸一铵的量为P2O5 2NH4H2PO4168.9867 X115TT=273.7108kg司生成磷酸二铵的量为P2O5 2H3PO4 2(NH)2HPO4132=9.7167kg5.2264 X 71生成磷酸一铵结合的NH3量为273.7108X17 x 1115=40.4616kg生成磷酸二铵结合的NH3量为9.7167X17 x 2132=2.5028kg生成磷酸一铵、二铵其结合的NH3量为40.4616+2.5028=42.

29、9644kg包括生成(NH4)2SO4等铵盐在内的nh3量9.7167+42.9644=52.6811kg以知在中和浓缩过程中氨损失1%。所以实际需要总NH3量为J3 =56.9096/99% =53.2132kg以上得进如物料总量E J=J1 +J2=1000+57.4844=1053.2132kg2. 出料i 蒸发水量 C1=53.2132(每kg NH3 蒸发kg H2O)ii NH3 损失 C2=53.2132X 0.7%=0.3724kg式中0.7%为中和工序NH3损失。iii中和料浆量设为C3以上得出料总和EC =C1 +C2 +C3 =53.2132+0.3724+C3 =53.

30、5856+C3由于EJ=EC 即 1053.2132=53.5856+C3故中和料浆量 C3=1053.2132-53.5856=999.6276kg其中 NH H PO 273.7108kg ； (NHHPO 9.7167kg ； (NHSO 20.295kg ； (NH4)2SiF6 25.2947kg ； FePO4.2H2O 25.7125kg ； A1PO4.2H2O 27.8824kg ； MgHPO4.3H2O 60.03 kg。上述盐类总量(不包括浓缩过程中分解逸出的NH3) 合计为 462.6479kg所以中和料浆含水量 999.8806-465.4148=556.9797k

31、g中和料浆含水率556.9797 =55.72%999.6276表3.3中和系统物料平衡表项目名称物质的量/kg%项目名称物质的量/kg%气氨53.21325.05蒸发水53.21325.05磷酸100094.95NH3损失0.37240.35中和料浆999.627694.91合计1053.2132100合计1053.21321003.1.3浓缩系统物料恒算1. 进料中和料浆 J=999.6276kg，其中 H2O=556.9797kg2. 出料i NH3 损失量 C1 =53.2132X 0.3%=0.1596kgii中和料浆中干盐量=442.6179kg，所以浓缩料浆量C2为八 442.6

32、179C=2 1 - 25%=590.1572kgiii蒸发水量设为C3得E C =C1 +C2 +C3=0.1596+590.1572+C3=999.6276+C3由于EC=EJ,得 999.6276=590.3168+C3所以蒸发水量为 C3=999.6276-590.3168=409.3108kg表3.4浓缩系统物料平衡表进料出料序号项目名称物质的量/kg%序号项目名称物质的量/kg%1中和料浆999.62761001NH3损失0.15960.022蒸发水409.310840.953浓缩料浆590.157259.04合计999.6276100合计999.62761003.1.4干燥系统物

33、料恒算1. 进料浓缩料浆 J=590.6276kg；其中干盐 442.6179kg； H2O 155.1382kg2. 出料i机械损失C1 （干燥系统损失为1%）C1 =442.6179 X 1%=4.4262kgii产品磷铵量（含H2O为1%）产品磷铵中干盐量=442.6179-4.4262=438.1917kg产品磷铵量 c= 460.7607 =442.6179kg2 1 - 0.01其中水分 442.6179-438.1917=4.4262kgi蒸发水量设为C3出料中和EC=4.4262+442.6179+C3=590.1572+C3由于EC=EJ,即 590.1572=447.044

34、1+C3所以蒸发水量为C3 = 143.1131kg表3.5干燥系统物料平衡表进料出料序项目名称物质的量/kg%序号项目名称物质的量/kg%号1浓缩料浆590.15721001机械损失4.42620.752蒸发水143.113124.253产品磷铵442.617975.00合计590.1572100合计590.15721003.1.5消耗定额及产品规格(按每吨磷铵产品计)1.湿法磷酸(22.1%P2O5)1000442.6179=2.2593t/t2.气氨（100%NH3）57.4844 X 2.2593 =0.1299t/t10003.产品规格的计算表3.6产品的理论组成表序号组成名称物质的

35、质量/kg%含 N/kg含 P2O5/kg1NH4H2PO4275.309162.933.5049169.93902(NH4LHPO49.76982.232.07195.25313(NHD2SO418.89504.314.00534(NH4)2SiF623.54995.373.79845FeH2PO4.2H2O23.93895.469.09126AlH2PO4.2H2O25.95925.9311.66957MgHPO4.3H2O55.889212.822.76958H2O4.37681合计437.668010043.3805218.7223i产品含N产品含量 N = 57.4844 X 0.9

36、8 X 14/17 = 46.3933kg产品含N百分比为46.3932 X 100%=10.6% 437.6880ii产品含P2O5产品含P2O5量为218.7223kg产品含P O百分比为21&7223 X 100%=49.97%2 5437.6880所以产品规格表示为9.97-49.97-0规格简式为10-49-03.2热量平衡计算3.2.1计算条件(1) 以1000kg湿法磷酸为基准；(2) 以上面物料平衡数据为基准：参考温度为0C3.2.2氨中和系统热量衡算1. 输入热量与计算有关的标准生成热(298 16)如下表3.7标准生成热名称NH3(g)H3PO4(aq)NH4H2PO4(a

37、q)(NH4)2HPO4(aq)H 298 16 (kJ/mol)-46.14-1290.92-1435-1560H2SO4(aq)(NH4)2SO4(aq)H2SiF6(aq)(NH4)2SiF6(aq)-909.87-1175.067-2331-2602(1)化学反应热 Hr NH3(g)+H3PO4(l) NH4H2PO4(aq)H1 =-1435-(-46.14 -290.92)=-97.94kJ.mol-i 2NH (g)+H PO (l) (NH1HPO1(aq)33 44/ 24H2=-1560-(-2X46.14-1290.92)=-176.80kJ.mol-i 2NH (g)

38、+H SO (aq) (NH SO (aq)32 44/ 24H3 =-1175.07-(-2X46.14-909.87) =-172.92kJ.mol-1 2 NH (g)+H SiF(aq) (NHSiFaq)3264,26H4=-2602-(2X46.14-2331)=-178.72kJ.mol-1所以 h =97.94 X 297006 +176.80 X 10,4936 +172.92 Xr11513220.29525.2947+178.72 X X 103 =3.02278 X 105kJ132178(2)气氨带入热。1：设气氨温度为5C,比热容为2.219kJ/(kgK)Q57.

39、4844 X 2.219 X 5=637.7894kJ磷酸带入热。2：设磷酸温度为45C，查表得比热容为3.2194kJ/(kgK)Q2=1000 X 3.2194X45 =1.44873 X 105kJ总输入热量Q= (3.02278+1.44873 )X 105+637.7894=4.63569 X105kJ2. 输出热量(1) 中和料浆带出热。3:设中和料浆温度为105C，比热容为2.88kJ/(kgK)Q3=999.5976 X 2.88 X 105=3.02278 X 105kJ(2) 水分蒸发热Q4:常压下水的汽化热2258kJQ4=57.4844 X 2258=1.298 X 1

40、05kJ(3) 中和浆料带出热。5Q5=57.4844X 105 X 4.1868=0.25271 X 105kJ(4) 热损失Q6=Q 入(Q3+Q4+Q5)=4.63569-(3.02278+1.298+0.25271) X 105kJ=0.0622 X105kJ =66200kJ热损失为输入热量的百分率是66200463569X100% =14.3%这一热损失比较合理，说明原设定每通入1kgNH3即蒸发1kg水是比较合理的。因 此对物料衡算和能量横算不再作修正。上述计算结果由下表所示表3.8中和系统热量衡算表输入输出项目名称热量(X105kJ)%项目名称热量(X105kJ)%气氨带入热0

41、.006380.14中和料浆带出3.0227865.21磷酸带入热1.4487331.25水分蒸发1.29828化学反应热3.1805868.61水蒸汽显热0.252715.45热损失0.06221.34合计4.63569100合计4.635691003.3浓缩系统热量衡算二次蒸汽q8(F-DzE图3.9浓缩系统示意图蒸发过程应用蒸汽较多，用焓衡算较为方便。规定0C水的焓为零。热损失不可忽略，为输入的2%。计算如下：1.对第II效作热量衡算输入热量=料浆带入热量+二次整齐带入热量=F - h0+D1 - H1式中F中和料浆进料量，F=999.5976kgh0 中和料浆焓，kJ/kgD1 1效二

42、次蒸汽量，kgH1 1效二次蒸汽焓，kJ/kg输出热量=料浆带出热+二次蒸汽带出热量+整齐冷凝液带出热量=(F-D ) - h +D - H1+D + h + 热损失 22221 W1假设热损失为2%式中D211效二次蒸汽量，kgh2 II效出口料浆焓，kJ/kgHi 11效二次蒸汽焓，kJ/kg 2h II效蒸汽冷凝焓，kJ/kg w1F、D1同上式由输入=输出+热损失得下式0.98 (F - h+D X Hi ) =(FD )Xh+D X Hi+D X h 01122 221wlho=C0 X t0=2.88 X 90=259.2h2=C2Xt2=2.4897X 80=199.176H 1

43、=2685.1(105C)r =2283.1 h =H-r =401.911w11 1H1=2642.4(80C)D1+D2=W=378.8721kg冬竺冬JHW=186.3732kg10.98H; -y -h2 + H2D2=192.4988kgD2=192.4989kg第2效焓衡算中和料浆带入热。Q1=F X h0=999.5976 X 259.2=259095kJ第1次二次蒸汽汽化热量。2Q2=D1 X H1 =186.3732 X2685.1=500431kJ蒸汽冷临液带出热Q3Q3=D1( H1-; )=186.3732 X(2685.1-2258.1)=74922kJ第2效二次蒸汽带出热Q4Q4=D2 X H2=192.4989 X 2642.4=508659kJ料浆带出热量Q5Q5=(F-D2)Xh2=(999.5976-192.7989)X199.176=160754kJ热损失Q6Q6=0.02 X。输入。输入=Q+Q2=259096+500431=759526kJQ6=0.02 X 759527=15191kJQ输出=Q3 +Q4+Q5+Q6=759526kJ表3.10第2效蒸发器焓衡算表输入输出项目名称kJ%项目名称kJ%中和料浆带入25909533.03蒸汽冷临液带出热749229.861效二次蒸汽508659