Увеличение мощности цеха по производству быстрогидратируемого (увлажненного) триполифосфата натрия до 180 тыс.тонн/год, страница 30

По P₂O₅                                                                                                            2,8595*16,823=48,105т/ч – по заводской производительности  2,8595*21,63=61,85 т/ч – по проектной мощности

Расчет по соде:

0,8438*16,823=14,195 т/ч – по заводской производительности 0,8438*21,63=18,251 т/ч – по проектной мощности

По P₂O₅

0,842*16,823=14,164 т/ч – по заводской производительности 0,842*21,63=18,212 т/ч -  по проектной мощности

Расчет по промывной воде:

0,320*16,823=5,38 т/ч – по заводской производительности                              0,320*21,63=6,922 т/ч – по проектной мощности 

По P₂O₅                                                                                                                    0,319*16,823=5,37 т/ч – по заводской производительности                            0,319*21,63=6,89 т/ч – по проектной мощности

13 Тепловой баланс

13.1 Первая ступень нейтрализации

2H₃PO₄+(Na,K)₂CO₃=2(Na,K)₂H₂PO₄+H₂O+CO₂

Q_общ=Q_H3PO4+Q_(Na,K)2CO3+Q_нейтр., где Q_H3PO4,Q_(Na,K)2CO3-тепло приносимое фосфорной кислотой и содой, кДж; Q_нейтр.- теплота нейтрализации,кДж.

1)  Q_H3PO4=G_H3PO4*Cº_pH3PO4*t,

ГдеG_H3PO4- масса фосфорной кислоты;  t-температура;                   Cº_pH3Po4- удельная теплоемкость раствора фосфорной кислоты кДж/кг*К, определяется по формуле:

Cº_pH3PO4=Cº_H3PO4*x_H3PO4+Cº_H2O*x_H2O,

Где Cº_H3PO4=1.113кДж/кг*К – удельная теплоемкость фосфорной кислоты;   x_H3PO4, x_H2O - массовые доли фосфорной кислоты и воды; Cº_H2O=4.19 кДж/кг*К

Рассчитаем массовую долю фосфорной кислоты:

x_H3PO4=x_P2O5*M_H3PO4*2/*M_P2O5

x_H3PO4=(0.25*98*100)/71=34.51%

Рассчитаем массовую долю воды:

x_H2O=100-x_H3PO4=100-34.51=65.5%

Таким образом

Cº_pH3PO4=1.113*0.345+4.19*0.655=3.128 кДж/кг*К

Q_H3PO4=1000*3.128*45=140760 кДж

2)  Q_(Na,K)2CO3=G_(Na,K)2CO3*Cº_p(Na,K)2CO3*t,

Где Q_(Na,K)2CO3- масса соды;  t-температура;                          Cº_p(Na,K)2CO3=1.05 кДж/кг*К - удельная теплоемкость кальцинированной соды 

Q_(Na,K)2CO3=185.05*1.05*45=8743.613 кДж

3)  Q_нейтр.=(G_H3PO4/M_H3PO4)*q

q=16500кДж/кмоль – удельная теплота нейтрализации, которую определяем по з-ну Гесса;

Тепловой эффект реакции взаимодействия фосфорной кислоты с содой:

2H₃PO₄+NaCO₃=2Na₂HPO₄+H₂O+CO₂+q

Получаем

Q =(1000/98)*16500=16836.73 кДж

В итоге получаем Q_общ.=140760+8743.613+16836.73=166340.343 кДж

Далее определяем температуру суспензии после нейтрализации:

4)  Q_сусп.=G_сусп.*Cº_pсусп.*t,

Cº_pсусп=Сº_p(Na,K)H2PO4*x_(Na,K)H2PO4+Cº_pH2O*x_H2O

Cº_p(Na,K)H2PO4=0.975 кДж/кг*К – удельная теплоемкость мононатрий фосфата, x_(Na,K)H2PO4 и x_H2O - массовые доли мононатрий фосфата и воды; х_(Na,K)H2PO4=G_(Na,K)H2PO4/G_сусп.

G_(Na,K)H2PO4=G¹_(Na,K)H2PO4+G³+G⁴+G⁵+G⁷

G_(Na,K)H2PO4=11.32+11.998+10.863+23.67+294.21=352.061 кг

x_(Na,K)H2PO4=352.061/1111.43=0.3168

Тогда x_H2O=100-31.68=0.6832

Cº_{p сусп.}=0.975*0.3168+4.19*0.6832=3.1715

Q_сусп.=1111.43*3.1715*t,

Сопоставляем последнее выражение и выражение Q_общ.

1111.43*3.1715*t=166340.343

T=166340.343/(1111.43*3.1715)=47.190

Рабочая температура в нейтрализаторе 85Сº, для ее достижения необходимо подвести теплоту:

Q_{нагр.сусп.}=G_сусп.*Cº_pсусп*(t_кон - t_нач)

Q_{нагр.сусп.}=1111.43*3.1715*(85-47.190)=133276.478 кДж

          13.2 Вторая ступень нейтрализации

3(Na,K)H₂PO₄+(Na,K)₂CO₃=(Na,K)₅H₂(PO₄)₃+H₂O+CO₂

Q_общ.=Q_(Na,K)H2PO4+Q_(Na,K)2CO3+Q_нейтр.,

Где Q_(Na,K)H2PO4, Q_(Na,K)2CO3 – тепло приносимое мононатий фосфатом и содой;

1)  Q_(Na,K)H2PO4=G_(Na,K)H2PO4*Cº_p(Na,K)H2PO4*t

Q_(Na,K)H2PO4=1111.43*0.975*40=43345.77 кДж

2)  Q_(Na,K)2CO3=G_(Na,K)2CO3*Cº_p(Na,K)2CO3*t

Q_(Na,K)2CO3=109.375*1.05*25=2871.225

3)  Q_нейтр.=(G_(Na,K)H2PO4/M)*q

Q_нейтр.=1650 кДж – удельная теплота сгорания

Q_нейтр.=1056.183/120*1650=14522.516 кДж

Q_общ= Q_(Na,K)H2PO4+ Q_(Na,K)2CO3+ Q_нейтр.

Q=14522.516+2871.225+43345.77=60739.511 кДж

С другой стороны

Q_сусп.=G_сусп.*Cº_pсусрп.*t

Cº_pсусп. =x_{(Na,K)5H2(PO4)3}*Cº_{p(Na,K)5H2(PO4)3}+Cº_pH2O*x_H2O

x_{(Na,K)5H2(PO4)3}=G_{(Na,K)5H2(PO4)3} /G_сусп.

x_{(Na,K)5H2(PO4)3}=400.513/1162.826=0.3444

Cº_pсусп=0.978*0.3444+4.19*0.6556=3.084 кДж/кг*К_.