【正文】 8）萃取槽進(jìn)氣相對濕度 %（ 25176。C ） 9）萃取槽出氣相對濕度 %（ 62176。C ） 以 1000kg 磷礦（干基）為基礎(chǔ)。 （ 1） 磷礦用量 干基量 1000kg 磷礦漿量 1000/（ 1－ 32%） = 26 已知成品磷酸量為 100kt/Y， 折小時(shí)磷礦消耗量為 干基量 h/%97% 100 000??? 礦漿量 h/%321 ? （ 2） 硫酸用量 1） 假定 磷礦中 MgCO3存在，多余的 CO2則以 CaCO3形式存在。礦中的F 及 P2O5分別以 CaF（ PO4） 3及 CaF2形式存在。 MgCO3與 H2SO4反應(yīng) 生成 MgSO4， MgCO3在磷酸溶液中呈離子態(tài)，故計(jì)算成品磷酸中游離磷酸時(shí)將 MgSO4計(jì)入，而計(jì)入硫酸消耗時(shí)不再列入。 假定成品磷酸中不含 Ca2+。 2） 計(jì)算 1000kg 磷礦中各種 Ca 鹽的量 Ca5F（ PO4） 3的量 m 1321421% 03 ????? CaF2的量 m % 3 ?????? ）（ MgCO3 的量 m % 3 ???? CaCO3 的量 m % 03 ???? 3）各種 Ca 鹽消耗硫酸量 Ca5F(PO4)3消耗量 98% 5 98= CaF2 消耗量 98= CaCO3消耗量 98= 4）成品酸中游離 H2SO4量 1000 % 98% 1/27% %= 5）消耗硫酸總計(jì) 27 ＋ ＋ ＋ = 6）消耗硫酸總計(jì) ＋ ＋ ＋ = 折成 98%H2SO4為 1/98%= 折成 SO3為 1/98% 80= 折成小時(shí)消耗硫酸量為 以 100%H2SO4計(jì)， =以 98%H2SO4計(jì)， =（ 3） 成品磷酸組成 1） 成品磷酸中各組分量（ kg） P2O5 1000 % 98%= SO3 1000 98% 1/27% % 80/98= Fe2O3 1000 % 91%= Al2O3 1000 % 82%= SiO2 1000 % 10%= Na2O 1000 % 20%= K2O 1000 % 13%= MgO 1000 % 98%= F 1000 % 70%= 其它 1000 % 68%= 2）總磷酸 量 3）成品磷酸中水的計(jì)算 在磷酸中的水可分為自由水和結(jié)合水，結(jié)合水的計(jì)算采用陰陽離子平衡法。 非金屬及其氧化物（陰離子）： P2O SO SiF F、 Cl 等 . 金屬及其氧化物（陽離子組）： Fe2O Al2O MgO、 Na2O、 K2O 等。 28 判斷 F 與 Si 是否平衡：首先判斷磷酸中 F 與 Si 是否平衡，如果 Si 過量，則酸中 F 以 Si26的形式存在，多余的 Si 以 SiO2 形式存在；如果 F 過量，則酸中Si 全部以 Si26F形式存在，多余的 F 即以氟離子（ F）形式存在。 MSiO2/MF=(） /（ ） =1/6≈ 故 SiO2過量。 陰離子組物質(zhì)的量為 P2O5 ???mol F ????mol SO3 m ??? 小計(jì) 陽離子物質(zhì)的量為 Fe2O3 ???mol Al2O3 ???mol MgO m ??? NaO、 K2O 有機(jī)物及其它 m ????? ）（ 小計(jì) 結(jié)合水量 ???）（ 由于在計(jì)算干物質(zhì)時(shí)，以氧原子代替 SiF、 F 及 Cl 等折成等量的氧為 29 SiO2→ SiF6→ O ( ) 16/= 總的干物質(zhì)量為 ++++++++++ = 自由水量為 － = 4）成品磷酸組成 （ %含量如下 ） P2O5 SO3 Fe2O3 Al2O3 SiO2 F MgO K2O Na2O 其它 結(jié)合水 自由水 27 以上合 計(jì) ，調(diào)整 ，總計(jì) （ 4） 磷石膏組成 1）磷石膏中各組分分量（ kg） CaO 1000 %= P2O5 1000 % （ 1－ 97%） = SO3 （ ++） 80/98= Fe2O3 1000 % 9%= Al2O3 1000 % 18%= SiO2 1000 % 86%= MgO 1000 % %= Na2O 1000 % 80%= K2O 1000 % 87%= F 1000 % 13%= 其它 1000 % 32%= 結(jié)晶水 （ ++） 18 2/98= 2）干物質(zhì)總量為 30 +++++++++++2= 3）磷石膏組成（ %） CaO SO3 結(jié)晶水 P2O5 Fe2O3 Al2O3 MgO SiO2 Na2O K2O F 其它 0 合計(jì) %，調(diào)整 %，總計(jì) （ 5） 反應(yīng)料漿量 反應(yīng)后磷酸料漿中固體含量即干物質(zhì)總量為 已知料漿含固量為 35%，故料漿量為 （ 6） 反應(yīng)過 程中排出氣體量 反應(yīng)過程排出氣體含 CO HF、 SiF4及 H2O 等。則各組分量分別為 CO2 1000 %= SiF4 %17% 0 ?????? 反應(yīng)排出得 H2O 與料漿閃蒸冷卻蒸發(fā)的水一并計(jì)算。 （ 7） 假定料漿閃蒸冷卻蒸發(fā)的水與反應(yīng)槽排出的水蒸氣之和為 。 （ 8） 回磷酸量及其組成 1）對反應(yīng)槽進(jìn)行物料平衡 回磷酸量 +磷礦漿量 +硫酸量 =磷酸料漿量 +反應(yīng)過程排出氣體量 +閃蒸冷卻蒸發(fā)水量 +反應(yīng)槽蒸發(fā)水量 將各值代入后得回磷酸量 = 2）對反應(yīng)槽進(jìn)行 P2O5平衡 % )]29. 86% % )(2 7%144 6)[ (4 127 .05 ????? =% 3）假定回磷酸是成品磷酸稀釋而成，故回磷酸組成（ %）如下： 31 P2O5 SO3 Fe2O3 Al2O3 SiO2 F MgO K2O Na2O 其它 結(jié)合水 自由水 合計(jì) ；調(diào)整 ；總計(jì) 100% （ 9） 顯熱 熱平衡計(jì)算的溫度基準(zhǔn)： 25176。C，單位 kJ。 1） 磷礦漿 （ － 25） = 2） 濃硫酸 （ － 25） = 3） 回磷酸 （ － 25） = 4） 攪拌產(chǎn)生熱量 攪拌槳裝機(jī)功率分別為 118kW 與 90kW （ 3 118+1 90） 3600/= （ 10） 硫酸的生成熱及稀釋熱 1） 假定在反應(yīng)過程中，加入反應(yīng)器的濃硫酸先稀釋到料漿液相中的?24SO濃度，然后再與磷酸反 應(yīng)。 2） 稀釋熱計(jì)算式 798 317674798 3176741122 .n ??? 式中 Q—— 稀釋熱， kJ/mol； n1—— 稀釋前水與硫酸摩爾比； n2—— 稀釋后水與硫酸摩爾比。 3） 已知成品磷酸中?24SO為 %，過濾操作磷酸 P2O5濃度被稀釋 %，故磷酸料漿液相的?24SO濃度為 %27%%% ??? 4）已知成品磷酸中含自由水 %，磷酸料漿 液相中含自由水為 32 %%27%%% ??）（ 5） n1 ?? %%%n 6） n2 ?? %%n 7） %H2SO4的生成熱 22 ???? n nQ生 8） 98%H2SO4稀釋到 %H2SO4的稀釋熱 將 n1 及 n2 代入稀釋熱公式得 Q=（ 100%H2SO4） （ 11） 磷酸生成熱 1）將料漿中 P2O5濃度折成 H3PO4濃度 %% ???? 2）磷酸在自由水中的濃度 自由水為 % 自由水中濃度 %%% % ?? 3） 查表并計(jì)算 %的 H3PO4生成熱 m ol/%% %% ?? ）（ 33 （ 12） 反應(yīng)熱 1） 磷礦中各組分在與硫酸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)，各組分反應(yīng)熱見下面各式。 ○ 1 Ca5F（ PO4） 3+5H2SO4+10H2O===5CaSO4 2H2O+3H3PO4+HF Q1=○ 2 CaF2+H2SO4+2H2O===CaSO4 H2O+2HF Q2=○ 3 HF+1/6SiO2===1/6H2SiF6+1/3H2O Q3=○ 4 Fe2O3+2H3PO4===2FePO4+3H2O Q4=○ 5 Al2O3+2H3PO4===2AlPO4+3H2O Q5=○ 6 CaCO3+H2SO4+H2O===CaSO4 2H2O+CO2 Q5=○ 7 MgCO3+H2SO4===MgSO4+CO2+H2O Q7=○ 8 SiO2+4HF===SiF4+2H2O Q8=2） 1000kg 磷礦中各組分的物質(zhì)的量 ○ 1 Ca5F（ PO4） 3的物質(zhì)的量 1000 103 %/（ 71 3） = 34 ○ 2 CaF2的物質(zhì)的量為 m o 4 0 119 % 0 0 03 ???? ）（ ○ 3 MgO 的物質(zhì)的量為 假定磷礦中 MgO 全部以 MgCO3形式存在，則 MgCO3的物質(zhì)的量為 1000 103 %/= ○ 4 CaCO3的物質(zhì)的量 CaO 的物質(zhì)的量扣除 Ca5F（ PO4） 3中的 CaO 及 CaF2中 CaO 的物質(zhì)的量后 CaO 的物質(zhì)的量即為 CaCO3的物質(zhì)的量 m o 7 4 0 1556 % 0 0 03 ???? ○ 5 Fe2O3的物質(zhì)的量為 1000 103 %/= ○ 6 Al2O3的物質(zhì)的量 1000 103 %/102= ○ 7 SiF4的物質(zhì)的量 因?yàn)?1000kg 礦在反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生 SiF4氣體 ，所以SiF4物質(zhì)的量為 103/104= ○ 8 生成 H2SiF6的物質(zhì)的量 由于磷酸中 SiO2過量，故以 HF 量計(jì)算 H2SiF6的物質(zhì)的量為 1000/19= 3）反應(yīng)熱 98%+（ ） + ++ + － + = （ 13） 反應(yīng)熱 +稀釋熱 35 + =（礦） = =（ 100%H2SO4） （ 14） 熱損失 設(shè)熱損失為輸入熱量的 5% （ ++++319477） 5% =（礦） （ 15） 料漿帶出顯熱 （ 75－ 25） =（礦） （ 16） 熱平衡（ kJ/1000kg（礦）） 1） 進(jìn)入 磷礦漿顯熱 攪拌代入熱量 回磷酸顯熱 反應(yīng)熱 +稀釋熱 硫酸顯熱 進(jìn)入熱量總和 2） 帶出 料漿帶出顯熱 熱損失 以上兩項(xiàng)之和 3） 需冷卻系統(tǒng) 及反應(yīng)槽尾氣移走的熱量 － = （ 17） 料漿真空冷卻蒸發(fā)水量 5000m3/h 料漿經(jīng)真空冷卻系統(tǒng)溫度降低2176。C，移走熱量為 5000 103 2=30643200kJ/h =（礦） 79176。C 時(shí)水的蒸發(fā)潛熱查表得 2641kJ/kgH2O。 料漿真空冷卻蒸發(fā)水量為 36 （ 18） 反應(yīng)槽尾氣帶走水量 1） 反應(yīng)尾氣 帶走熱量為 － = 2）反應(yīng)槽尾氣由兩部分組成 空氣 +水蒸汽； CO2+SiF4。 其中 CO2的定壓比熱容為 (kg 176。C）； SiF4的定呀比熱容為： （ kg 176。C）。 3） CO2及 SiF4帶走熱量 （ + ） （ 62－ 25） = 4）由空氣和水蒸氣帶走熱量為 － = 5）空氣帶走熱量 ○ 1 進(jìn)反應(yīng)槽空氣 狀態(tài)參數(shù)： 溫度 25176。C；此時(shí)其水飽和蒸汽壓為 （ ），實(shí)測得冷卻空氣相對溫