Увеличение мощности цеха по производству быстрогидратируемого (увлажненного) триполифосфата натрия до 180 тыс.тонн/год, страница 25

12  Материальный баланс

12.1  Первая ступень нейтрализации

Материальный расчет на 1т фосфорной килоты

Экстракционная фосфорная кислота состава, (%):

P₂O₅=25.0; SO₃=0.5; Al₂O₃=0.5; Fe₂O₃=0.36; SiO₂=1.5; CaO=1.4; F=1.2; MgO=0.4;

Солевой состав кислоты, (%): CaSO₄=0.85; Ca(H₂PO₄)₂=4.390; Mg(H₂PO₄)₂=2.167; Fe(H₂PO₄)₃=1.562; Al(H₂PO₄)₃=3.118; H₂SiF₆=1.516; CaSO₄*₂H₂O(тв)=1; SiO₂=0.868; P₂O₅=24.68;

Солевой состав был рассчитан из компонентов «Оксидного состава экстракционной фосфорной кислоты» :

1.  CaSO₄= SO₃*M_CaSO4/ M_SO3

CaSO₄=0.5*136/80=0.85%

2.  Ca(H₂PO₄)₂=(CaO-SO₃*M_CaO/M_SO3)*Ca(H₂PO₄)₂/ M_CaO

Ca(H₂PO₄)₂=(1.4-0.5*56/80)*234/56=4.39%

3.  Mg(H₂PO₄)₂=MgO*M_Mg(H2PO4)2/M_MgО

Mg(H₂PO₄)₂=0.4*218.3/40.3=2.167%

4.  Fe(H₂PO₄)₃=Fe₂O₃*M_Fe(H2PO4)3/0.5*M_Fe2O3

Fe(H₂PO₄)₃=0.36*347/0.5*160=1.562%

5.  Al(H₂PO₄)₃=Al₂O₃*M_Al(H2PO4)3/0.5*M_Al2O3

Al(H₂PO₄)₃=0.5*318/0.5*102=3.118%

6.  H₂SiF₆=F*MH₂SiF₆/MF*6

H₂SiF₆=1.2*144/114=1.516%

7.  SiO₂=(SiO₂-H₂SiF₆*M_SiO2/M_H2SiF6)

SiO₂=(1.5-1.516*60/144)=0.8684%

8.  P₂O₅=(P₂O₅-Ca(H₂PO₄)₂*M_P2O5/M_Ca(H2PO4)2-Mg(H₂PO₄)₂*M_P2O5/M_Mg(H2PO4)2-Fe(H2PO4)3*M_P2O5*1.5/M_Fe(H2PO4)3-Al(H2PO4)3*M_P2O5*1.5/M_Al(H2PO4)3)

P2O5=(25-4.39*142/234-2.167*142/218-1.562*142*1.5/347-3.118*142*1.5)*98/71=24.68%

            Солевой состав соды, (%): Na₂CO₃=96%; K₂CO₃=2%; K₂SO₄=1.5%; прочие примеси=5%;

Мольный состав соды будет:

88/106 молей Na₂CO₃=5/138 молей K₂CO₃

Средняя молекулярная масса Na₂CO₃+K₂CO₃

88/106+5/138=(88+5)/x

(Na,K)₂=107.3-60=47.3

Первая ступень нейтрализации

На первой стадии нейтрализации происходят следующие физико-химические превращения:

1)  2Ca(H₂PO₄)₂+(Na,K)₂CO₃=2CaHPO₄+2(Na,K)H₂PO₄+H₂O+CO₃

G¹_(Na,K)2CO3=Ca(H₂PO₄)₂*M_(Na,K)2CO3*10/M_Ca(H2PO4)2*2 G¹_(Na,K)2CO3=4.39*107.3*10/234*2=10.065 кг

G¹_CaHPO4=Ca(H₂PO₄)₂*2*M_CaHPO4*10/M_Ca(H2PO4)2*2 G¹_CaHPO4=4.39*2*136*10/324*2=25.515 кг

В пересчете на P₂O₅=G¹_CaHPO4*M_P2O5/2*M_CaHPO4 P₂O₅=25.515*142/2*136=13.32 кг

G¹_(Na,K)H2PO4=Ca(H₂PO₄)₂*M_(Na,K)H2PO4*10/M_Ca(H2PO4)2*2 G¹_(Na,K)H2PO4=4.39*120.7*10/234*2=11.32 кг

G¹_CO2=Ca(H₂PO₄)₂*M_CO2*10/M_Ca(H2PO4)2*2            G¹_CO2=4.39*44*10/234*2=4.127 кг

G¹_H2O=Ca(H₂PO₄)₂*M_H2O/M_Ca(H2PO4)2*2                           G¹_H2O=4.39**18*10/234*2=1.69 кг

2)  (Na,K)₂CO₃+H₂SiF₆=(Na,K)₂SiF₆+H₂O+CO₂

G²_(Na,K)2CO3=H₂SiF₆*M_(Na,K)2CO3*10/M_H2SiF6 G²_(Na,K)2CO3=1.56*107.3*10/144=11.27 кг

G²_{(Na,K)2SiF6(осажд)}=H₂SiF₆*0.9*M_(Na,K)2SiF6*10/M_H2SiF6 G²_{(Na,K)2SiF6(осажд)}=1.52*0.9*189.3*10/144=17.98 кг

G²_{(Na,K)2SiF6(раств)}=H₂SiF₆*0.1*M_(Na,K)2SiF6*10/M_H2SiF6                          G²_{(Na,K)2SiF6(раств)} =1.52*0.1*189.3*10/144=1.998 кг

G²_H2O=H₂SiF₆*M_H2O*10/M_H2SiF6                                                                                    G²_H2O =1.52*18*10/144=1.9 кг

G²_CO2=H₂SiF₆*M_CO2*10/M_H2SiF6                                           G²_CO2=1.52*44*10/144=4.644 кг

3)  2Mg(H₂PO₄)₂+(Na,K)₂CO₃=2MgHPO₄+2(Na,K)H₂PO₄+H₂O+CO₂

G³_(Na,K)2CO3=Mg(H₂PO₄)₂*M_(Na,K)2CO3*10/2*M_Mg(H2PO4)2 G³_(Na,K)2CO3=2.17*107.3*10/2*218.3=5.33 кг

G³_{MgHPO4(осажд)}=Mg(H₂PO₄)₂*M_MgHPO4*0.95*2*10/2*M_Mg(H2PO4)2

G³_{MgHPO4(осажд)} =2.17*120.3*10*0.95*2/2*218.3=11.36 кг

В пересчете на P₂O₅=G³_{MgHPO4(осажд)}*M_P2O₅/2*M_MgHPO4 P₂O₅=11.36*142/2*120.3=6.705 кг

G³_{MgHPO4(раств)}=Mg(H₂PO₄)₂*M_MgHPO4*0.05*2*10/2*M_Mg(H2PO4)2                             G³_{MgHPO4(раств)} =2.17*120.3*0.05*2*10/2*218.3=0.598 кг

В пересчете на P₂O₅=G³_{MgHPO4(раств)}*M_P2O5/2*M_MgHPO4 G³_P2O5=0.598*142/2*120.3=0.353 кг

G³_(Na,K)H2PO4=Mg(H₂PO₄)₂*M_(Na,K)H2PO4*10*2/2*M_Mg(H2PO4)2 G³_(Na,K)H2PO4=2.17*2*10*120.7/2*218.3=11.998 кг

G³_H2O=Mg(H₂PO₄)₂*M_H2O*10/2*M_Mg(H2PO4)2                                      G³_H2O=2.17*18*10/2*218.3 кг

G³_CO2=Mg(H₂PO₄)₂*M_CO2*10/2*M_Mg(H2PO4)2       G³_CO2=2.17*44*10/2*218.3=2.187 кг

4)  Fe(H₂PO₄)₃+(Na,K)₂CO₃=FePO₄+2(Na,K)H₂PO₄+H₂O+CO₂

G⁴_(Na,K)2CO3=Fe(H₂PO₄)₃*M_(Na,K)2CO3*10/M_Fe(H2PO4)3 G⁴_(Na,K)2CO3=1.5615*107.3*10/347=4.829 кг

G⁴_FePO4=Fe(H₂PO₄)₃*M_FePO4*10/M_Fe(H2PO4)3                      G⁴_FePO4=1.5615*151*10/347=6.795 кг

В пересчете на P₂O₅=G_4FePO4*M_P2O5/2*M_FePO4    P₂O₅=6.795*1422/2*151=3.195 кг