“Kimyoviy texnologiya” kafedrasi “Energotexnologiya” fanidan Kurs loyihasi

HISOB QISM.


HISOB QISMI.
EFK kislotasi ishlab chiqarishning issiqlik balansi
P₂ O ₅ bo'yicha yiliga 110 ming tonna quvvatga ega bo'lgan sex uchun fosfor kislotasini olish jarayonining soatlik issiqlik balansini tuzing (30% P ₂ O _{5 )} .
Soatlik iste'moli: apatit konsentrati 35 tonna; 100% H ₂ SO ₄ 30,625 t; Vakuum bug'latgichga kirishda aylanma pulpa 1176 tonna va undan chiqishda 1110,5 tonna ((33600 - 1871,63) · 35 = 1110492,95 кг); suyultirish eritmasi 126,771 t (3622,03·35). 196 t/soat (5600 ·35) pulpa. Ekstraktor 78% gacha suyultirilgan va 40 ° C gacha sovutilgan sulfat kislota oladi.
Suyultirish eritmasi 29,2% P ₂ O _{5 ni} , aylanma pulpaning suyuq fazasi esa 30% P ₂ O ₅ ni o'z ichiga oladi . Chiqarilgan gazlarni so'rib olish uchun ekstraktorga 5000 m ^{3 /} soat havo beriladi^. Amaliy ma'lumotlarga ko'ra, atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishi boshqa iste'mol tovarlarining ~1,8% ni tashkil qiladi [5].
Issiqlikning kelishi
Umumiy issiqlik quyidagi issiqliklar bilan aniqlanadi: apatit (Qap), sulfat kislota (Qs.k), suyultirish eritmasi (Qs.er), shuningdek, reaksiya issiqliklari (Qr) va sulfat kislotani ekstraktorda suyultirish (Qdizb). ). Bundan tashqari, issiqlik kiruvchi havo (Qhavo) va aylanma pulpa (Qay.p) tomonidan kiritiladi.
Qumumiy = Qap + Qsk + Qr.r + Qr + Qdel + Qhavo + Qay.p.
Keling, bu issiqliklarni aniqlaylik
Qap = 35000 0,783 25,9 = 709789,5 kJ ≈ 710 MJ,
bu yerda 0,783 - apatit kontsentratining solishtirma issiqlik sig'imi, kJ/(kg K);
25,9 - eng issiq oyda (iyul) o'rtacha harorat, ya'ni. ustaxonaning eng qizg'in issiqlik rejimi davrida, ° C.
Qsk = (1121,8·35) ·1,948·40 = 3059372,96 kJ≈3059,4 MJ,
H ₂ SO ₄ ning solishtirma issiqlik sig'imi , kJ/(kg K);
40 - kislota harorati, ° C;
Qr.r = (3622,03·35) ·3,036·55 = 21168229,93 kJ≈211683 MJ,
bu yerda 3,036 - fosfor kislotasining suyultirilgan eritmasining solishtirma issiqlik sig'imi;
55 – kiruvchi suyultirish eritmasining harorati, °C.
Sulfat kislotaning apatit kontsentrati bilan reaksiyasining issiqlik effekti (apatit konsentratidagi barcha P ₂ O ₅ florapatit shaklida bo'lishi sharti bilan)
CaF(PO ₄ ) ₃ + 5H ₂ SO ₄ + 10H ₂ O = 5CaSO ₄ 2H ₂ O + 3H ₃ PO ₄ + q,
Gess qonuni bilan belgilanadi
q = (5 2022,6 + 3 1278,2 + 269,6) – (6828,7 + 5 839,5 + 10 286,4) = 14217,2 – 13890,2 = 327 kJ/kmol ,
Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning hosil bo'lish issiqliklari va hosil bo'lgan reaktsiya mahsulotlarining qiymatlari jadvalda keltirilgan. 7.
3.1-jadval - Reaksiyaga kirishuvchi moddalar va hosil bo'lgan reaksiya mahsulotlarining hosil bo'lish issiqliklarining qiymatlari

Moddalar	hosil bo'lish issiqligi, kJ/mol	moddalar	hosil bo'lish issiqligi kJ/mol
CaSO 4 *2H 2 O	2022.6	CaF (PO 4 ) 3 (TV)	6828.7
H 3 PO 4 ( eritma)	1278.2	H 2 SO 4 (eritma)	839,5
HF (g.)	269.6	H 2 O (l)	286.4

Bu yerdan
Qr = = 17181125 kJ≈17181,1 MJ,
bu yerda 0,78 - apatit konsentratidagi florapatit miqdori, birning ulushi ;
0,97 - florapatitning parchalanish darajasi, birlik ulushi;
504 - fluorapatitning molekulyar og'irligi.
Ekstraktorda 78% H ₂ SO ₄ bilan suyultirish issiqligi quyidagi formula bilan aniqlanadi:
Qdil = G _k · q /98 = (30625 · 39239,12)/98 = 12262225 kJ≈12262,2 MJ,
bu yerda G _k - ekstraktorga kiradigan sulfat kislotaning soatlik miqdori, kg.
q ni suyultirishning solishtirma issiqligi quyidagi formula bilan aniqlanadi:
q = – kJ/kmol.
Bu yerda ē ₁ va ē ₂ sulfat kislotaning dastlabki va oxirgi eritmalaridagi (ekstraktorda suyultirishdan oldin va keyin) H ₂ O : H ₂ SO ₄ ning molyar nisbati .
ē ₁ = (22 · 98)/(18 · 78) = 1,54 kmol H ₂ O/kmol H ₂ SO ₄ .
_{2 ni} aniqlash uchun ekstraktorda suyultirilgandan so'ng sulfat kislota C ₂ konsentratsiyasini bilish kerak (apatit bilan kislotaning o'zaro ta'siri uni boshqa suyuqlik komponentlari bilan aralashtirgandan keyin sodir bo'ladi deb faraz qiling). Bu konsentratsiya apatit konsentrati uchun tuzilgan moddiy balansga muvofiq aniqlanadi1000 kg
C ₂ = · 100 = 4,102%,
H ₂ SO ₄ bilan ta'minlangan suv miqdori , kg;
3622.03 va 33600 - ekstraktorga kiradigan suyultirish eritmasi va aylanma pulpa miqdori, kg;
H₃ PO ₄ konsentratsiyasi , birning fraktsiyalari;
0,714 - aylanma pulpadagi suyuqlik fazasining tarkibi, bittaning fraktsiyalari.
Nihoyat:
ē ₂ = · = 127,28 kmol H ₂ O/kmol H ₂ SO ₄ .
Shuning uchun
q = – = 39239,12 kJ/kmol.
Ekstraktorga kiradigan havo kiritadi
Qair = 5000 1,004 · 1.29 · 20 + = 320275 kJ ≈320,3 MJ,
bu yerda 5000 - N nuqtadagi hajm. u. kiruvchi havo (amaliy ma'lumotlarga ko'ra), m ³ / soat;
1,004 - havoning issiqlik sig'imi, kJ / (kg );
1,29 - 0 da havo zichligi °C va 1,013 · 10 ⁵ Pa (760 mm Hg.), kg/m ³ ;
2333 Pa - 20 da to'yingan sharoitda suv bug'ining qisman bosimi ° havo (17,5 mm Hg);
0,8 - havoning nisbiy namligi;
2530 - 20 da suv bug'ining entalpiyasi °C, kJ/kg.
Vakuum bug'latgichdan aylanma pulpa bilan ekstraktorga kiradigan issiqlik Qts.p umumiy issiqlik kirishi va chiqishi o'rtasidagi farqdir.
Ekstraktorga umumiy issiqlik kirishini aniqlaymiz.