磷铵物料平衡计算

年产60000t/a农业级磷酸一铵装置工艺计算一、物料衡算（一）、已知条件1、规模：60381.62951t/a磷酸一铵，碾操作日300天，每天生产每小时产8.386337432t/h2、湿法酸的组成：成份P2O5SO3Fe2O3Al2O3含量0.22650.02890.0020.00163、氨的利用率0.98其中中和损失0.007浓缩损失4、P2O5的利用率0.99其中机械损失、干燥损失0.015、氨中和过程蒸发水1kg/kg氨6、中和度1.157、浓缩料浆含水率0.348、产品磷酸铵含H2O0.03（二）氨中和工序物料恒算I、进料1、磷酸J1=17698.03055其中含P2O54008.604kg2、气氨（1）、磷酸中游离硫酸根生成（NH4）2SO4耗氨生成（NH4）2SO4为843.9306kg耗氨217.3761kg（2）、与氟生成（NH4）2SiF6耗氨NH3生成（NH4）2SiF4为442.1403kg耗氨84.45376kg生成溶盐总量1286.071kg耗氨301.8298kg（3）、生成FePO4.2H2O的量82.73829kg耗用P2O5的量31.414kg结合水15.92823kg（４）、生成ＡlPO4.2H2O的量87.72671kg结合的P2O5:39.4215kg结合的H2O:19.98836kg(5)、生成MgHPO4.3H2O742.4766kg结合的P2O5:302.9646kg结合的H2O:230.4238kg由于Fe、Al、Mg的磷酸盐都是非水溶性盐类，故生成非水溶性盐的总量为：非水溶性盐结合的P2O5总量为：912.9416kg产品中P2O5的水溶率为：373.8001kg结合H2O的总量0.906751kg结合杂质后剩余的P2O53634.804kg结合水总量266.3404kg已知中和度为1.15(即NH3/H3PO4摩尔比为1.15)设与磷酸一铵结合的P2O5为xkg则与磷酸二铵结合的P2O5为(159.3-x)kg可得：化简为：既x＝kg所以与磷酸二铵结合的P2O5为3089.583kg与磷酸二铵结合的P2O5为545.2206kg（６）、磷酸一铵量5004.255kg（７）、磷酸二铵量1013.65kg磷酸一铵结合的ＮＨ３量739.7594kg磷酸二铵结合的NH3量261.0915kg磷酸一铵、二铵共结合NH3量1000.851kg包括(NH4)2SO4等铵盐在内共耗NH3量1302.681kg已知在中和浓缩过程中氨损失１％所以实际需要总NH3量J21315.839kg以上得进料总量为：∑J=19013.87kgⅡ、出料１、蒸发水C11315.839kg标准状态的体积为1637.489m32、NH3损失C29.210874kg3、中和料浆C3C3kg以上得出料总和∑C=C1+C2+C3=#VALUE!因为∑I=∑C即所以中和料浆C3=17688.82kg其中：NH4H2PO45004.255kg(NH4)2HPO41013.65kg(NH4)2SO4843.9306kg(NH4)2SiF6442.1403kgFePO4.2H2O82.73829kgAlPO4.2H2O87.72671kgMgHPO4.3H2O742.4766kg盐类总量（不包括浓缩过程中分解8216.917kg浓缩中分解出的NH33.947517kg所以中和料浆含水量9467.956kg进料序号项目名称物质的量/kg%序号项目名称1气氨1315.8391226.9204171蒸发水2磷酸17698.0305593.079582ＮＨ３损3中和料浆合计19013.86967100（三）浓缩工序物料恒算Ⅰ、进料中和料浆J=17688.82kg其中含水9467.956Ⅱ、出料1、NH3损失C1=3.947517kg2、浓缩料浆因为干盐量＝8216.917kg所以浓缩料浆C2=12449.87kg0.535251(四）干燥工序物料恒算浓缩系统物料平衡表进料序号项目名称物质的量/kg%序号项目名称1中和料浆17688.819681001ＮＨ３损22浓缩料降3蒸发水合计17688.81968合计Ⅰ、进料浓缩料浆J=12449.87kg其中：干盐8216.917kgH2O4232.957kgⅡ、出料1、机械损失（干燥系统损失1%）82.16916556kgC1=kg2、产品磷铵（含H2O1%）产品磷铵中干盐=8134.747kg产品磷铵C2=8386.338kg其中水分251.5901kg3、蒸发水分C3=所以出料总和∑C=C1+C2+C3∵∑J=∑C∴蒸发水C3=3981.367kg干燥系统物料平衡表进料序号项目名称物质的量/kg%序号项目名称1浓缩料降12449.873571001损失22产品磷铵3蒸发水合计合计1、主要原料消耗定额（每吨磷铵产品）(1)湿法磷酸（%P2O5)1000/473.2=t/t产品2.110341t/t产品(2)气氨(１００％NH3)0.156903t/t产品2、产品规格(1)、产品的理论组成列于表9-10。(2)、产品含N产品含N=1062.067937kg产品含N百分比：12.66426417%(3)、产品含P2O5产品含P2O5总量3968.51788kg产品含PO5百分比为：47.3212278%∴产品的规格表示式为规格简式为表9-10磷铵产品的理论组成序号组成名称物质的量(kg)%含N(kg)含P2O5(kg)1NH4H2PO44954.2120082(NH4)2HPO41003.5130213(NH4)2SO4835.49128094(NH4)2SiF6437.71886935FePO4.2H2O81.910909896AlPO4.2H2O86.849441217MgHPO4.3H2O735.05186048H2O251.5901255合计8386.337516固体磷铵的热量恒算参考温度0℃计算基准１０００kg湿法磷酸（一）氨中和工序热量恒算（物料恒算见表９－７）Ⅰ、输入热量1、化学反应热(1)NH3(g)+H3PO4(30%)←→NH4H2PO4(aq)△H1=-97.9kj/molNH4H2PO4(2)2NH3(g)+H3PO4(30%)←→NH4H2PO4(aq)△H2=-176.8kj/mol(NH4)2HPO4(3)2NH3(g)+H2SO4(aq)←→(NH4)2SO4(aq)△H3=-173.8kj/mol(NH4)2SO4(4)2NH3(g)+H2SiF6(aq)←→(NH4)2SiF6(aq)△H4=-178.8kj/mol(NH4)2SiF4反应热△Hr=7194009.693kj2、气氨带入热设气氨温度为　5℃比热容2.065kj/kg.kQ1=13586.03894kj3、磷酸带入热设磷酸温度为40℃比热容3.265kj/kg.kQ2=2311362.79kj输入热量总计：Q输入＝9518958.521kjⅡ、输出热量１、中和料浆带出热设中和料浆温度101℃比热容2.85kj/kg.kQ3=5091726.744kj2、水分蒸发热Q4=2968533.059kj3、热损失Q5=Q输入－（Q3+Q4)=1458698.718kj热损失为输入热量的百分率是：15.32414198％这一热损失比较合理，说明原设定每通入1kgNH3，即蒸发1kg水是比较合理的．因此对物料恒算和热恒算不再作修正中和过程蒸发的水量占料浆含水量的百分率：12.202％中和过程热恒算表输入输出项目名称热量%项目名称热量%kjkj气氨带入13586.038940.142726107中和料浆带出509172753.49038磷酸带入2311362.7924.28167729水分蒸发296853331.18548化学反应热7194009.69375.5755966热损失145869915.32414合计9518958.521100合计9518959100（二）、浓缩工序热衡算W--蒸发水总量，kgF--中和料浆总量，kgx0、x1、x2--中和料浆、一效溶液、二效溶液、三效溶液组成，%D0、D1、D2、--新鲜蒸汽量、一、二效蒸汽量，kgt0、t1、t2、---中和、一、二效料浆温度，℃T1、T1、T2、--新鲜蒸气、一、二蒸汽温度r1、r1、r2、--新鲜蒸气、一、二蒸汽汽化热，kj/kgh0、h1、h2、、hw--中和料浆、第一二效溶液、水的焓，kj/kgc0、c1、c2--中和料浆、第一二效溶液、水的比热，kj/kg.k已知数据：W--蒸发水总量5234.998588kgF--中和料浆总量17688.81968kgr1--新鲜蒸气汽化热（136℃）2159kj/kgr1--一效二次蒸气汽化热（100℃）2258kj/kgH1--一效二次蒸气焓（100℃）2677kj/kgH2--二效二次蒸气焓（79℃）2638kj/kgt0--中和料浆进料温度90℃c02.85kj/kg.kt1--一效料浆温度108℃c12t2--二效料浆温度82℃c22.45对二效、一效作焓衡算二效：F×C0×t0＋D1×r1=(F-D2)×C2×t2＋D2×H2一效：F×C2×t2-D2×C2×t2＋D0×r1=(F-D1-D2)×C1×t1＋D1×H1D1＋D2=WF×C0×t0=4537182.247kjF×C2×t2=3553683.873kj(F-D1-D2)×C1×t1=2690025.355kjD2(H2-C2t2)-D1r1=983498.374kjD1H1+D2C2t2-D0r1=863658.518kjH2-C2t2=2437.1kjWr1=11820626.81kj二效蒸发水量D2=2727.125128kg一效蒸发水量D1=2507.873461kg新鲜蒸汽D0=2963.315505kg对一效作焓衡算1、二效料浆带入（F-D2）h2=3005804.435kj2、新鲜蒸汽带入D0r1=6397798.175kj3、浓缩料浆带出（F-W）h1=2690025.355kj4、一效二次蒸汽带出D1H1=6713577.255kjQ输入=9403602.609kjQ输出=9403602.609kj一效蒸发器焓衡算表输入kj输出kj1、二效料浆带入3005804.4353、浓缩料浆带出26900252、新鲜蒸汽带入6397798.1754、一效二次蒸汽带出6713577合计9403602.6099403603对二效作焓衡算1、中和料浆带入Fh0=4537182.247kj2、一效二次蒸汽带入D1r=5662778.274kj3、二效料浆带出（F-D2）h2=3005804.435kj4、二效二次蒸汽带出D2H2=7194156.087kjQ输入=10199960.52kjQ输出=10199960.52kj二效蒸发器焓衡算表输入kj输出kj1、二效料浆带入4537182.2473、浓缩料浆带出30058042、一效二次蒸汽带入5662778.2744、二效二次蒸汽带出7194156合计10199960.5210199961三、干燥机热量衡算已知条件物料名称质量/kg温度/℃比热容/kJ.kg-1.k-1本地海拔1071m.大气压88.79--89.75kPa,平均气温15.3℃浓缩料浆12449.873571002相对湿度78%，空气含湿量热干空气29505.7964501.03r0=磷铵产品8386.337516901.42废气33487.162891001.03蒸发蒸汽3981.3668881002677kj/kg输入热量1、浓缩料浆带入2489974.714kj(Ch1t1+r0H1)=487.16452、烟道气带入L(Ch1t1+r0H1)=14374176.36Lkj3、三缸泵做功270000kj4、结晶热1123927.311kj磷铵结晶热20.221047523.479kj硫铵结晶热10.0576403.83225kj5、带入总热量487.1645L+3883902=388