«Экстракционное получение фосфорной кислоты»

n₁= (25*98)/(18*75) = 1, 82 кмоль Н₂0/кмоль H₂S0₄
Для определения п₂ необходимо знать концентрацию серной кислоты С₂ после разбавления в экстракторе (в предположении, что взаимодействие кислоты с апатитом происходит после сме­шения ее с другими жидкими компонентами). Эту концентрацию определяют по данным материального баланса, составленного на 1000 кг апатитового концентрата

Концентрация Р₂О₅ в циркулирующей пульпе 31,91 % или 44,05% Н₃РО₄ т.е.
Окончательно:

Следовательно:

Поступающий в экстрактор воздух вносит:
Дж
(5000 — объем при н. у. поступающего воздуха (по практи­ческим данным), м³/ч;
1,004 — теплоемкость воздуха, кДж/(кг-К);
1,29 — плотность воздуха при 0 °С и 1,013*10⁵ Па (760 мм рт. ст.), кг/м³;
2333 Па — парциальное давление водяных паров в насыщен­ном при 20° воздухе (17,5 мм рт. ст.);
0,8 — относительная влажность воздуха;
2530 — энтальпия водяных паров при 20 °С, кДж/кг).
Теплота, поступающая в экстрактор с циркулирующей пульпой вакуум-испарителя Q_ц.п есть разность между общим приходом расходом теплоты.
И окончательно, общий приход теплоты в экстрактор равен:
Q_прих =13780,8 + 92370,2 + 434492,1 + 625833,33 + 344764,16 + 320275 + Q_ц.п =
= 1831215,6 + Q_ц.п


Расход теплоты
Уносимая теплота есть сумма теплот: пульпы, направляемой на фильтрацию (Q_n); газов, выходящих из экстрактора (Q_г); цир­кулирующей пульпы, поступающей из экстрактора в вакуум-ис­паритель для охлаждения (Q’_ц._п) и теплопотерь (Q_noт).
Определяем эти теплоты.
Теплота отходящей от экстрактора пульпы на фильтрацию при 70 °С равна:

C_пульпы – удельная теплоемкость пульпы, кДж/(кг*К), определяемая по формуле:
C_пульпы = С_жХ_ж + С_твХ_тв
(С_ж и С„ — теплоемкости жидкой и твердой фаз в пульпе, кДж/(кг • К); Х_ж и Х_тв — массовые доли жидкой и твердой фаз в пульпе)
Принимаем что жидкая фаза пульпы представляет собой рас­твор фосфорной кислоты (без учета примесей), а твердая фаза — гипс; тогда:
С_ж = Х_Н2О*С_Н2О + Х_Н3РО4 *С_Н3РО4 = 0,4405*0,483 + 0,6595 *4,1893 = 2,97 кДж/(кг-К),
C_пульпы = 2,97*3200/4800 + 1,072*1600/4800 = 2,337 кДж/(кг*К)
И окончательно:

Теплота газов, уходящих из экстрактора при 40°, в расчете на воздух и водяные пары (теплотами HF и SiF₄ вследствие малости их пренебрегаем):

Здесь 5000*1,004*1,29*40 — теплота, уносимая воздухом, по­ступающим в экстрактор (см. выше); 7373 Па — парциальное дав­ление водяных паров в газе, насыщенном при 40 °С (55,3 мм рт. ст.); 0,8 — относительная влажность воздуха; 2568,6 — теплота водя­ных паров, кДж/кг.
Теплота, уносимая циркулирующей пульпой, направляемой в вакуум-испаритель, составляет:

Тепло потери Q _пот по практическим данным составляют ≈ 2,0 от других статей расхода теплоты, т. е. Q _пот = 0,02*(Q’_ц..п + Q _г + Q _п) = 0,02(6281,9 + 897 + 785,34) = 159,3 МДж.

Общий расход теплоты из экстрактора составит:

Q_расх = 785,34 + 897 + 6281,9 + 159,3 = 8123,54 МДж
Зная общий расход, определяем теплоту, вносимую поступающей в экстрактор циркулирующей пульпой; она равна:
Q_{ц. п} = 8123,54 – 1831,5 = 6292,04 МДж
Приводим часовой тепловой баланс отделения экстракции фос­форной кислоты:

Приход	МДж/ч	Расход	МДж/ч
с апатитовым концентратом	13,78	с пульпой, поступающей на	785,34
с 75%-ной H2S04	92,37	фильтрование . . . . .
с раствором разбавления . .	434,5	с газами, уходящими из	897,0
теплота реакции разложе­-	625,8	экстрактора .......
ния апатита ......		с циркулирующей пульпой,
теплота разбавления	344,76	выходящей из экстрак­-
75%-ной H2S04 . . • .		тора	6281,9
с входящим воздухом . . .	320,3	теплопотери	159,3
с циркулирующей пульпой	6292,04
Всего	8123,55	Всего	8123,54

При рассмотренных условиях и количествах данных веществ тепловой баланс обеспечивает протекание процесса экстракции фосфорной кислоты.