Материальный баланс гранулятора барабанного типа

Приход

При нейтрализации (аммонизации) фосфорной кислоты жидким аммиаком образуется суспензия, состоящая в основном из фосфатов аммония (моноаммонийфосфата, диаммонийфосфата, сульфата аммония, фосфатов железа, алюминия, магния и др.) называемая пульпой, которая поступает на грануляцию из смесителя нейтрализатора. Согласно технологическому регламенту на грануляцию поступает 39941,09 кг пульпы фосфатов аммония, в том числе 4,36 % воды:

39941,09х0,0436=1742,94кг

В 1000 кг продукта содержится 470кг N, 180 кг Р₂О₅, 15 кг Н₂О.

Находим количество аммиака подаваемого в гранулятор. При мольном соотношении NH₃/H₃PO₄ в продукте перед гранулированием 0,7/1, после гранулирования, равном 1,05, количество аммиака, реагирующего с фосфорной кислотой в грануляторе:

кг

На часовую производительность по готовому продукту расход аммиака составит:

9,09х55=500 кг

Для стабилизации марки выпускаемых удобрений и с целью экономии фосфорной кислоты в процессе используется серная кислота с массовой долей моногидрата не менее 92,5 % в количестве 3,3 %от расхода пульпы, поступающей в гранулятор:

кг

В том числе воды 7,5%:

1318,32х0,075=98,87 кг.

Количество необходимого граншлака рассчитывается исходя из марки удобрения. При производстве диаммофоса граншлак берется в количестве 4,2-4,3% от количества пульпы, поступающей в гранулятор:

кг

Приход ретура:

кг/ч

Приход воды с компонентами:

кг/ч

Расход

Количество шихты, получено в грануляторе определяется по формуле:

где ∑К – масса всех компонентов, поступающих в гранулятор, кг;
W_i – количество испарившейся воды, кг.

Количество испарившейся воды определяется по формуле:

W_i= 0,026х∑К

W_i= 0,026х266563=7000кг

Количество газообразного аммиака, образующегося в грануляторе в процессе аммонизации, определяется по формуле:

Г_NH3= 2,47 х G_NH3

Г_NH3= 2,47 х 500=1237,5 кг

Определяем количество шихты:

кг

В том числе вода:

В_Ш=0,021хШ

В_Ш=0,021х258325,98=5558,33 кг

Таблица2.3.1 Материальный баланс аммонизатора-гранулятора

Тепловой баланс

Суммарная теплота гранулятора определяется теплотами, вносимыми: пульпой (Qп), серной кислотой (Qск), граншлаком (Qгр), теплотами реакции (Qр). Кроме того, теплоту вносит циркулирующий ретур (Qцр).

Тепло расходуется с шихтой (Qш), газообразным аммиаком (Qа.г.), парами воды (Qв) и потерями в окружающую среду (Qпот):

Qп+ Qск+ Qгр+ Qр+ Qцр= Qш+ Qа.г+ Qв+ Qпот

Приход тепла.

Теплота пульпы состоит из теплот реакций образований моноаммонийфосфата (Qмаф) и диаммонийфосфата (Qдаф) и определяется по формуле:

Qп= Qмаф+ Qдаф

Теплота реакции образования моноаммонийфосфата (Qмаф) определяется по формуле:

Н₃РО₄ + NН₃ = NН₄Н₂РО₄+75362кДж

кДж

Теплота реакции образования диаммонийфосфата (Qдаф) определяется по формуле:

NН₄Н₂РО₄ + NН₃ = (NН₄)₂НРО₄+96296кДж

кДж

Qп= 1170327+ 1336815=8290315 кДж

В грануляторе происходят реакции связывания остатка фосфорной кислоты жидким аммиаком, доаммонизации моноаммонийфосфата, а так же нейтрализация избытка жидкого аммиака серной кислотой:

Теплота реакции фосфорной кислоты с аммиаком:

кДж

где 2704,2 – масса фосфорной кислоты, вступившая в реакцию с аммиаком, кг;

2,868 – средняя удельная теплоемкость кислоты, кДж/(К ·кг);

333 – температура кислоты, К;

360 – количество аммиака, кг;

-117,2 – энтальпия аммиака при -27 ºС и 1,5 атм., кДж/кг.

Теплота реакции доаммонизации (уравнение реакции см. выше):

кДж

Реакция нейтрализации избытка жидкого аммиака серной кислотой:

Н₂SO₄+2NH₃=(NH₄)₂SO₄+193849кДж

кДж.

Теплота реакций составит:

2538718+679736+193849=3412303кДж

Теплота вносимой серной кислоты определяется по формуле:

где Мск – масса серной кислоты, поступающей в гранулятор, кг;

t_ск – температура серной кислоты, поступающей в гранулятор, К ;

Сск - теплоемкость серной кислоты, поступающей в гранулятор,

кДж/(К ·кг [5].

кДж

Определим теплоту граншлака:

кДж

Определим теплоту ретура:

кДж

Таким образом, общий приход теплоты в гранулятор составит:

8290315+3412303+608220+374308+72864000=85549146 кДж.

Расход тепла.

Теплота шихты из гранулятора:

кДж

Теплота газообразного аммиака:

кДж

Теплопотери в окружающую среду принимаем равными 1,7% от общего количества подводимой теплоты:

кДж

Всего расходуется теплоты:

82974304+956340+1489229=85419873кДж

Избыток теплоты расходуется на испарение воды:

85549146-85419873=129273 кДж

Таблица2.4.1 Тепловой баланс аммонизатора-гранулятора