63.Методика расчета материального баланса отделения экстракции в производстве дигидратной эфк.

Цель расчета: 1) определение расхода реагентов, подаваемых в экстрактор; 2) определение массы веществ, покидающих экстрактор.

 

Исходные данные:

1.         Процесс дигидратный.

2.         Производительность системы П= 300 000 т Р₂О₅/год.

3.         Число рабочих суток в году С=320.

4.         Массовая доля Р₂О₅ в продукционной кислоте С_Р2О5 ^ПК =27 %.

5.         Коэффициент извлечения Р₂О₅ из апатита в раствор К_изв=97,7.

6.         Концентрация исходной серной кислоты – 93 %.

7.         Массовая доля Р₂О₅ в жидкой фазе пульпы – 27 %.

8.         Массовая доля Р₂О₅ в оборотной ФК С_Р2О5 ^ОФК = 20 %.

9.         Влажность фосфогипса, удаляемого с карусельного фильтра – 42 %.

10.     Массовая доля твердой фазы в пульпе Т, покидающей экстрактор, – не более 34 %.

11.     Расчет выполняется на часовую производительность.

 Расчет

1. Составить расчетную схему материальных потоков экстрактора ЭФК. На схеме указать все входящие и выходящие материальные потоки, температуры потоков и искомые величины. Записать химическую реакцию, протекающую в экстракторе, с численным значением теплового эффекта.

2. Рассчитать молярные массы участников реакции в кг/кмоль.

3. Рассчитать коэффициент пересчета Р₂О₅ на Н₃РО₄ по формуле:

b = 2×М(Н₃РО₄) / М(Р₂О₅). 

4. Рассчитать годовую производительность системы на Н₃РО₄ по формуле, т/год: 

П¢=П×b 

5. Рассчитать часовую производительность системы в пересчете на Н₃РО₄, кг/ч:

 П_ч= П^’/ (24*1000*С) 

6. Рассчитать концентрацию Н₃РО₄ в продукционной кислоте, %мас:

 С_Н3РО4 ^ПК = С_Р2О5 ^ПК *β

7. Рассчитать часовую производительность системы в пересчете на продукционный раствор:

 П^’_ч= П_ч /  С_Н3РО4 ^ПК 

8. Рассчитать массу воды в продукционном растворе m_Н2О ^ПК

9. Рассчитать теоретический расход фторапатита по уравнению реакции.

10. Рассчитать практический расход фторапатита с учетом К_изв.

11. Рассчитать массу неразложившегося фторапатита, которая переходит в фосфогипс.

12. Рассчитать массу серной кислоты, затраченной на разложение апатита по уравнению реакции.

13. Рассчитать массу раствора серной кислоты, подаваемого в экстрактор.

14. Рассчитать массу воды в растворе серной кислоты m_Н2О ^CК

15. Рассчитать массу образовавшегося дигидрата сульфата кальция CaSO₄×2H₂O по уравнению реакции.

16. Рассчитать массу образовавшегося фосфогипса m_ФГ, которая состоит из CaSO₄×2H₂O и неразложившегося фторапатита.

17. Рассчитать долю твердой фазы в пульпе, образующейся в отсутствии оборотной фосфорной кислоты по формуле: 

Если массовая доля твердой фазы в такой пульпе значительно выше допустимой (34 %), то такая пульпа является совершенно не текучей, поэтому твердую фазу в пульпе необходимо разбавить путем подачи в экстрактор оборотной фосфорной кислоты. Часть воды этой кислоты будет связываться в CaSO₄×2H₂O.

18. Рассчитать массу воды m_Н2О^связ которая связывается в CaSO₄×2H₂O, по уравнению реакции.

19. Рассчитать массовую долю Н₃РО₄ в оборотной фосфорной кислоте, %:

20. Рассчитать массовую долю воды в оборотной фосфорной кислоте,%.

Обозначить за g массу оборотной фосфорной кислоты, которую необходимо подать со стадии фильтрации в экстрактор, чтобы массовая доля Р₂О₅ в жидкой фазе составила С_Р2О5 ^ПК. Тогда масса Н₃РО₄, внесенная в экстрактор с оборотной фосфорной кислотой

m_Н3РО4 ^ОФК=0,01* С_Н3РО4 ^ОФК * g, а общая масса Н₃РО₄ в экстракторе m_Н3РО4 ^общ= П_ч + m_Н3РО4 ^ОФК

21. Рассчитать общую массу жидкой фазы в экстракторе:

   

22. Определить величину g исходя из условия:

 

23. Определить массу пульпы, покидающей экстрактор: 

g_пульпы = g _ж.ф. + m_ФГ 

24. Определить массовую долю твердой фазы в пульпе:

 Т= m_ФГ * 100% / g_пульпы

Рассчитать массовую долю жидкой фазы и отношение Ж/Т. Сравнить с производственным значением Ж/Т для дигидратного режима.

25. Определить массу образовавшегося HF по уравнению реакции.

26. Проверить условия выполнения материального баланса. Полученные значения внести в таблицу материального баланса. 

Материальный баланс экстрактора на часовую производительность

ПРИХОД			РАСХОД
Поток	кг	%	Поток	кг	%
1. С апатитом			1. С пульпой
2. С 93% серной кислотой			2. С НF
3. С оборотной фосфорной кислотой
ВСЕГО:			ВСЕГО:

 

27. Рассчитать невязку баланса. Сделать выводы.