Выбрать экстрактор для разложения фосфорита в производстве ЭФК дигидратным способом мощностью 70 тысяч тонн/год фосфорной

Выбрать экстрактор для разложения фосфорита в производстве ЭФК дигидратным способом мощностью 70 тысяч тонн/год фосфорной кислоты концентрации 22% Р2О5, определить объем экстрактора при разложении 75% серной кислотой

Рассчитаем количество 100 %-ной кислоты в готовом продукте:
32500*0,73=23725 т
Воды в готовом продукте:
32500-23725=8775 т
Реакции получения фосфорной кислоты:
2Р2 +5О2 = 2Р2О5
Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4
МР2=62 кг/кмоль
МН2О=18 кг/кмоль
МО2=32 кг/кмоль
МР2О5=142 кг/кмоль
МН3РО4=98 кг/кмоль
Приход:
а) определение количества фосфора
По уравнению реакции из 62 кг фосфора образуется 2*98 кг фосфорной кислоты, а для получения 23725 кг фосфорной кислоты необходимое количество фосфора составит:
23725*2*31/(2*98)=7505 т/год
С учетом того, что концентрация фосфора в исходном сырье составляет 99 %, необходимое количество фосфора:
7505/0,99=7581 т/год
Примеси, содержащиеся в фосфоре:
7581-7505=76 т/год
б) определение расхода воздуха
Расход воздуха для сжигания воздуха:
V=4,301* А*а*α*10-2=4,301*7581*3*99**10-2=96835 м3
G=V*1,29 = 96835*1,29= 124917т/год
В том числе:
- кислорода: 124917*0,21=26233 т/год
- азота 124917-26233=98684 т/год
в) определение расхода воды
Определим необходимое количество воды для образования кислоты:
23725*3*18/(2*98)=6536 т/год
Общее количество воды с учетом количества воды, пошедшее на образование 73 %-ной кислоты
6536+8775=15311 т/год
Расход:
Для определения состава отходящих газов рассчитаем, сколько кислорода потребуется на химическую реакцию:
23725*5*32/(4*98)=9684 т/год
Непрореагировавший кислород:
26233-9684=16549 т/год
Составим материальный баланс:
Приход, т/год Расход, т/год
Фосфор 7505 Фосфорная кислота (73 %), в т.ч.: 32500
Примеси 76 кислота 100 % 23725
Воздух, в т.ч.: 124917 вода 8775
кислород 26233 Отходящие газы: 115233
азот 98684 кислород 16549
Вода 15311 азот 98684
Примеси 76
ИТОГО 147809 ИТОГО: 147809
Пересчитаем расход
Vс=147809*1000330*24*3600=5,184 кг/с
Определим предварительный объем реактора:
Vp=Vc*τ
где
τ – время пребывания реагентов реакторе, τ=20 с
Vp=5,184*20=103,7 м3
Принимаем степень заполнения φ=0,9, тогда необходимый объем:
Vp=103,70,9=115,2 м3
Принимаем предварительно скорость движения потока w=0,5 м/с, тогда площадь сечения реактора будет равна:
f=Vсw=5,1840,5=10,37 м2
Диаметр аппарата цилиндрической формы равен:
D=4*fπ=4*10,373,14=3,63 м
Принимаем стандартный диаметр D=4 м.
Высота реакционной зоны равна:
H=Vpf=115,210,37≈11 м