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:

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 5223,95,7 = 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