Комплексные удобрения, их характеристика и влияние на почу и севооборот

      5000 +  337,5 + 3,4 = 5340,9

      В процессе сатурации из систем испаряется 390 кг воды на 5000 кг кислоты. Количество пульпы после испарения воды равно:

                                                       5341- 390 =   4951 кг

      В конечной пульпе содержиться свободной  воды:

      4951 - 2862,6 = 2088,4

      Всего воды в пульпе:        

      2088,4 + 249,5 ≈ 2338 кг

      Процентное  содержание общей влаги в пульпе:

      (2338·100)/ 4951 = 47,2% 
 

      Составляем  материальный баланс сатурации в  производстве аммофоса (на 5000 кг фосфорной  кислоты): 

      Приход                                           кг           %                   Расход                        кг            %

25%-ная по Р₂О₅ экс-                                                            солевая масса пульпы     2862,5       53,6                        

тракционная кислота в персчете на                                    в то числе

моногидрат (100% Н₃РО₄).......................1725      32,30            MgНРО₄·3Н₂О             783           

вода  с фосфорной кислотой.................. .3275      61,32            СаНРО₄ ∙ 2Н₂О            30,5

аммиак..................................................... 337,5       6,32             AlРО₄                                            155,5

вода  с аммиаком...................................... .3,5         0,06             FeРО₄                                              168

                                                                                                (NH₄)₂SiF₆                                  145

                                                                                                (NH₄)₂SO₄                                 309,5

                                                                                                 NH₄H₂РО₄                               178,5

                                                                                                (NH₄)₂HРО₄                           1092,5

                                                                                         вода в пульпе (свобод-

                                                                                                ная)............................2088,5       39,1

                                                                                         водяной пар........................390          7,3

     

                            Всего…................ 5341       100                      Всего …..............5341        100   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

2.  Расчет теплового баланса

 

        Ипользуя данные  материального баланса, рассчитать тепловой баланс сатурации в производстве аммофоса на 5000 кг фосфорной кислоты указанного выше состава. Температуры: поступающей кислоты 60⁰С, аммиака  -27⁰С, при давлении 152 кПа (1,5 атм), отходящей пульпы 102⁰С.

                   Решение

        П р и х о д   т е п л о т ы

                  Выделение теплоты за счет реакции, кДж:

                              образования моноаммонийфосфата —

                                   Н₃РО₄  + NH₃  = NH₄H₂PO₄  + 75 362 кДЖ

(184,5·73 392)/17 = 817 900

      [184,5 - количество (в кг) вступившего в реакцию аммиака]

      образования диаммонийфосфата из моноаммонийфосфата —

NH₄H₂PO₄  + NH₃  =  (NH₄)H₂PO₄  + 96 296 кДж/кмоль

(46·96 296)/17 = 260 565

[46 - количество (в кг) аммиака, реагирующего с моноаммонийфосфатом]

Н₂SO₄ + NH₃  = (NH₄)₂SO₄ + 193 849 кДж/кмоль

(79,5·193 849)/(2·17) = 453 265

[79,5 - количество (в кг) аммиака, связываемого в  сульфат]

Н₂SiF₆ + 2NH₃ = (NH₄)₂SiF₆ + 159 089 кДж/кмоль

(27,5·159 089)/(2·17) = 128 680

[27,5- количество (в кг) аммиака, вступившего в  реакцию]

          Всего за счет химических реакции …..........................1 660 410

(В расчете  не включены из-за их малости  тепловые эффекты других реакции).

          Теплота, вносимая кислотой и аммиаком:

5000·2 868·60 + (-117,2·67,5) = 820 845 кДж

 где  5000 - количество фосфорной кислоты, кг;

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

              60 - температура кислоты, ⁰С;

        -117,2 - энтальпия аммиака при -27⁰С и 152 кПа (1,5 атм), кДж/кг;

           67,5 - количество аммиака, кг;

      Всего поступает теплоты: 1 660 410 +  820 845 = 2 481 255кДж 

Р а  с х о д  т е п л о  т ы

      Нагревание  пульпы до 102⁰С:

     5341·2 721·102 = 1 387 710 кДж

где  5341 - количество пульпы, кг;

       2 721 - средняя удельная теплоемкость пульпы, кДж/(кг·К);

          102 - температура пульпы, ⁰С;

     Теплопотери в окружающую среду принимаем равными 3% от общего количества подводимой теплоты:

        2 481 255 · 0,03 = 74 437,65 кДж

      Всего расходуется теплоты:  1 387 710 +  74 437,65 = 1 462 147,6 кДж

      Избыток теплоты расходуется на испарение  воды: 2 481 255 - 1 462 147,6 ≈ 1 019 108 кДж.

      Количество  испаряющейся воды составит:

      1 019 108/2 253 = 452,3 кг

где 2 253 - скрытая теплота испарения воды при 102⁰С, кДж/кг.

      Общий расход теплоты: 1 387 710 +  74 437,65 + 1 019 108 = 2 481 255 к Дж

        Составляем тепловой баланс сатурации фосфорной кислоты аммиаком (на 5000 кг фосфорной кислоты):

      Приход                кДж              %                            Расход                 кДж              %

теплота реакций обра-                                            на нагревание

зования:                                                                    пульпы........................1 387 710        35,93

        NH₄H₂РО₄ …...........817 900      32,96             на испарение воды.....1 019 105        41,07

       (NH₄)₂HРО₄ ….........260 565       10,50             теплопотери..................74 440           3,00

            (NH₄)₂SO₄ …............453 265       18,17

       (NH₄)₂SiF₆  …...........128 680        5,19

теплота, вносимая фосфорной 

кислотой и аммиаком....820 845       33,08

      Всего..................2 481 255       100                      Всего...................2 481 255          100 
 
 

3.3 Расчет  гранулятора-аммонизатора 

      Гранулятор-аммонизатор  имеет длину L = 6 м и диаметр  D = 4 м. Определить частоту вращения барабана и теоретическое время пребывания в нем материала, если степень заполнения гранулятора равна 0,2, а наклон его по отношению к горизонту составляет ά = 2⁰.

      Решение.

      Частоту вращения барабана выбирают такой, при  которой обеспечивается передвижение массы частиц вверх по стенке цилиндра, а затем ссыпание его вниз. Для этого скорость вращения барабана не должна превышать критическую п_кр, когда под влиянием центробежной силы частицы прижимаются к поверхности барабана и не ссыпаются вниз.

      Критическая скорость вращения барабана в 1 минуту определяется в зависимости от его диаметра  по следующей формуле:

      п_кр = 42,3/√D

      В зависимости от свойств материала  фактическая скорость вращения п_ф  составляет разную долю от п_кр. Для гранулирования сложных удобрении п_ф должна быть ~ 35% от п_кр

                                                                                   42,3                      42,3·0,35

       п_ф  =            · 0,35 =                   = 7,4 об/мин

                                                            √D                            √4 
 

      Теоретическое время пребывания материала в  грануляторе (τ_т, мин) определяют по формуле:

                     mkL

τ_т = 

                        Dn tg ά 

где m — коэффициент, зависящий от отношения жидких и твердых веществ в грануляторе и гранулометрического состава продукта;

        k — коэффициент,  зависящий от устройства барабана (L, D, ά).

     При степени заполнения барабана β = 0,2 (по перерабатываемому материалу без  учета ретура) примем m = 1,0 и k = 2,04

                                                              1,0·2,0·6                  12   

                                        τ_т =                         =                            = 11,6 минут

                                                             7,4·4· tg 2            7,4·4·0,035 
 

      На  практике фактическое время пребывания материала в грануляторе в 1,3-1,8 раза больше вычисленного.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Раздел 5. Экологическая характеристика производства 

      При производстве минеральных удобрении особое значение имеет борьба с выбросами вредных веществ в атмосферу и водоемы.

     На  различных стадиях производств  минеральных удобрении при проведе-нии  ряда физико-химических и тепловых процессов в газовую фазу выделяются аммиак, оксиды азота, серы, углерода, фтористые соединения и т.п., с одной стороны представляющие собой ценные продукты, с другой - являющиеся  источником загрязнении, а порой и отравления окружающей среды. Поэтому проблема улавливания, обезвреживания и утилизации ценных веществ, содержащихся в отходящих газах, сродни проблемам комплексного использования сырья и создания безотходных технологии.