Узбекский научно-исследовательский и проектный

Сводный материальный баланс фильтрации и промывки по зонам

Приход	кг/ч	Расход	кг/ч
Первая зона (фильтрация)
Пульпа	5720670	Продукционная кислота	569974.63
		Циркуляционная кислота	2399819.5
		Итого фильтрата	2969794.1
		Твердая фаза	1415167.66
		Жидкая фаза	1254960
		Итого фосфогипса во 2 зону	2670127.7
		Испаряется воды	23065.05
Всего__57206702__Всего__5720662'>Всего	57206702	Всего	5720662
Вторая зона (первая промывка)
Фосфогипс из 1 зоны:		Фосфогипс в 3 зону:
твердая фаза	1415167.66	твердая фаза	1415167.66
жидкая фаза	1254960	жидкая фаза	1111917.45
Итого	2670127.7	Итого	2527085.1
Раствор из 3 зоны	1322870.47	Раствор на циркуляцию	1603230
		Испаряется	5725.65
Всего__71064,56__Всего__3854802'>Всего	6663125.83	Всего	6663126
Третья зона (вторая промывка)
Фосфогипс из 2 зоны:		Фосфогипс в 4 зону:
твердая фаза	1415167.66	твердая фаза	1415167.66
жидкая фаза	1111917.45	жидкая фаза	1024776.6
Итого	2527085.1	Итого	2439944.66
Раствор из 4 зоны	1322870.47	Раствор во 2 зону	1410011.3
		Испарилось	4847
Всего	71064,56	Всего	3854802
Четвертая зона (третья промывка)
Фосфогипс из 3 зоны:		Фосфогипс в отвал:
твердая фаза	1415167.66	твердая фаза	1415167.66
жидкая фаза	1024776.6	жидкая фаза	9434455.1
Итого	2439944.66	Итого	2358612.76
Вода	1251851	Раствор в 3 зону	241327717.46
		Испарилось	5465
Всего	3691795.26	Всего	3691795.22

8 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС
Тепловой расчет экстрактора
Исходные данные

Количество поступающей серной кислоты (56%) на экстракцию (в кг/ч) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1337280
Температура серной кислоты (в °С) . . . . . . . . . . . . . . . . . .	55
Количество фосфорита (в кг/ч) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	837053
Температура фосфорита (в °С) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	20
Количество оборотной фосфорной кислоты (в кг/ч) . . .	2399819.5
Температура оборотной фосфорной кислоты (в °С) . . . .	61
Количество промывного раствора (в кг/ч) . . . . . . . . . . . .	1617572.8
Температура промывного раствора (в °С) . . . . . . . . . . . . .	55
Количество циркулирующей пульпы (в кг/ч) . . . . . . . . . .	45285365
Температура циркулирующей пульпы (в °С) . . . . . . . . . .	65
Количество газовой фазы (в кг/ч) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	171283.64
Температура газовой фазы (в °С) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	65

Приход тепла.

1. 
   Тепло с серной кислотой
   

,
где 132,2 – энтальпия серной кислоты, кДж/кг.

2. 
   Тепло с фосфоритом
   

,
где 1,045 – теплоемкость фосфорита, кДж/кг∙град.

3. 
   Тепло с оборотной фосфорной кислотой
   

,
где 2,75 – теплоемкость фосфорной кислоты, кДж/кг∙град.
4) Тепло с промывным раствором
,
где 3,44 – теплоемкость промывного раствора, кДж/кг∙град.

5. 
   Тепло с циркулирующей пульпой
   

,
где 2,481 – теплоемкость пульпы, кДж/кг∙град.

5. 
   При кристаллизации сульфата кальция в виде дигидрата разложения фосфорита будет протекать по уравнению
   

Выделяется тепла при разложении 1 кг фосфорита

или .

5. 
   Тепло, выделяемое в результате разбавления фосфорной кислоты до 44,2% (в кДж/моль).
   

Всего выделяется тепла от разбавления
,
где 165083-количество образовавшейся , кг/ч.
Общий приход тепла в систему
,

Расход тепла.

1. 
   Тепло, уносимое с газовой фазой:
   

с ,
c ,
c ,
где 1,072; 0,915 и 0,91 - теплоемкость , , , кДж/кг∙град;

495385.8+81302.3+9630034=10206722.15 кдж/ч.

2. 
   Потери тепла в окружающую среду (примерно)
   

.

3. 
   Тепло, уносимое пульпой, уходящей из экстрактора в вакуум-испаритель,
   

Температура пульпы в экстракторе

где 51305806– количество пульпы, кг/ч; 2,481 – теплоемкость пульпы, кДж/кг∙град.

Сводный тепловой баланс экстрактора

Приход	кДж/ч	Расход	кДж/ч
С серной кислотой	176788416	С уходящей пульпой	8852358374
С фосфоритом	17494408	С газовой фазой	10206722.15
С оборотной кислотой	402569721	Потери тепла	10000000
С промывным раствором	306044774
С циркулирующей пульпой	7302944387
Тепло реакции	637918091
Тепло разбавления	28805297
Всего	8872565096	Всего	8872565096

Тепловой расчет вакуум-испарителя
В процессе теплового расчета вакуум-испарителя определяется количество воды, которое необходимо испарить с целью снижения температуры пульпы.
Приход тепла.
Тепло поступающее с пульпой, 8872565096кДж/ч.
Расход тепла
1)Тепло, уходящее с пульпой из вакуум-испарителя,
(51305806-299771)∙65∙2,481=8225488234 кДж/ч
2)Потери тепла в окружающую среду 4500000 кДж/ч
3)Тепло, уносимое с испарившейся водой,
8872565096 -(8225488234 +4500000)=642576862 кДж/ч
4)Количество испарившейся воды
642576862 /2617,6=245483.2 кг/ч

Приход	кДж/ч	Расход	кДж/ч
С поступающей пульпой	8872565096	С уходящей пульпой	8872565096
		С парами воды	642576862
		Потери тепла	4500000
Итого	8872565096	Итого	8872565096

9 Расчет основного аппарата
Карусельный фильтр предназначен для отделения фосфорной кислоты от фосфогипса и промывки последнего. Карусельный фильтр имеет отдельных лотка, установленные на каретках с колесами, движущимися по круговым рельсам . На лотки подается суспензия. После прохождения предусмотренных стадий фильтрования и промывки фосфогипса лоток автоматически опрокидывается и сбрасывает лепешку фосфогипса в бункер, затем фильтровальная ткань (лавсан) промывается водой. Kopпус фильтра изготавливается из стали Х18Н12М27 (ЭИ-448).
Рассчитываем необходимую величину фильтровальной поверхности вакуум-фильтра. Общая фильтровальная поверхность делится на несколько зон: основной фильтрации, первой, второй и третьей промывок, подсушки фосфогипса и промывки фильтровальной ткани. Для расчета необходимой поверхности зоны основной фильтрации определяем удельную фильтра производительность (V)
V²+2Vck. W
Здесь V-удельная производительность фильтра (объем фильтрата (м³) прошедшего через 1 м² фильтрующей поверхности за 1 ч), с - константа фильтрации (м ³/м²), характеризующая гидравлическое сопротивление ткани, к константа фильтрации (м³/сек), учитывающая режим процесса фильтрации и физико-химические свойства осадка и фильтрата.
При режиме основной фильтрации, аналогичном принятому в проекте и применении фильтрующей лавсановой ткани числовые значения констант из практических данных равны:
С=0,94 м³/м² и к=68,9 м²/ч. Тогда удельная производительность зоны основной фильтрации составит
V_а,ф+2*0,94 V_о,ф= 68,9 м²/ч
V_о,ф=7,38 м³/м² *ч
Производительность проектируемого цеха по основному фильтрату в соответствии с материальным балансом равна
569.974+2399.8195/1,26=2356,979 м³/ч.
Здесь 43,4 и 69,3 -часовое количество кислоты (т) соответственно продукционной (32% Р₂ О₃.) и оборотной; 1,26 -удельный вес

фильтрата, т/м³.

Зная удельную производительность и нагрузку по фильтрату. находим необходимую поверхность зоны основной фильтрации
F_о,ф. =2356,979/7,38=319,373 м².
Для расчета поверхности зоны первой промывки из практических данных принимаем значения констант: с = 0,94 м³/м² и К_и,р =37,4 м²/ч. Удельная производительность зоны первой промывки, рассчитанная по уравнению (1.38), составит V_пр = 5,14 м³/м ² ·ч. поверхность зоны первой промывки:
f_пр=2969,8/5,14*1,21=477,5 м²
Здесь 75,7 - количество фильтрата, м³/ч; 1,21 - удельный вес фильтрата, т/м³.
Для расчета поверхности второй зоны промывки принимаем константу с=0,94 м³/м², а к_пр определяем из равенства

(µ_пр и µ_пр" - вязкость фильтратов соответственно после первой и второй промывок, сп)

к_пр =1179,3*1,6/0,8*1,2=1965,1 м²/ч
(1,2 - коэффициент, учитывающий уплотнение осадка на ленте фильтра). Удельная производительность зоны второй промывки равна Ѵ" -7,0 м³/м².ч, а поверхность зоны f_пр " составит

Здесь 70,8 - количество фильтрата, м³/ч. 1,06- удельный вес фильтрата т/м³

Аналогичным методом находим необходимую поверхность третьей зоны промывки
f_пр^``=328.8
Общая поверхность всех зон фильтрации и промывок составит
∑j=319.4+477.5+340.6+328.8=1466.3

Поверхность зон подсушки фосфогипса и промывки ткани (f_н,а) составляет 50% от поверхности он фильтрации и промывок (из практических данных) или 1466·0,5=733,15 м³ следовательно, общая потребная поверхность фильтра будет 1466+733,19=2199 м²

В соответствии с этим принимаем карусельный фильтр с общей рабочей поверхностной 2240 м² Основные размеры фильтра: ширина 18,3 м, длина 20,3 м, высота 4,8 м. Карусель фильтра вращается со скоростью один оборот за 6 мин. Фильтр оборудован тремя электродвигателями марки А02-22-2 (N=2,2 квт, и n=1000 об/мин). Поверхность одного лотка фильтра =93.3 м²
Количество лотков по зонам (n), рабочая фильтровалная поверхность каждой зоны (f) и продолжительность каждой стадии (τ) указаны в табл. 7

No	Наименование зоны	n	f, м^2	τ , сек
1 2 3 4 5	Основная фильтрация… Первая промывка… Вторая промывка… Третья промывка… Подсушка фосфогипса и промывка ткани….	4 4 4 4 8	373,3 373,3 373,3 373,3 146,6	60 60 60 60 120
	Всего …….	24	2239,8	6