Проект производства сложных удобрений сернокислотным разложением фосфатного сырья мощностью 100 тыс. тонн в год

В представленном к защите дипломном проекте спроектирован цех по производству сложных комплексных фосфатных удобрений. В качестве места строительства выбран завод Фосфорит в Ленинградской области, что обусловлено, во-первых тем, что в данном городе уже располагается аналогичное производство, и строительство дополнительного цеха увеличит его мощность. Во-вторых - привязкой данного производства к сырьевым источникам, а также удобным географическим расположением (Северо-Западный регион) с точки зрения сбыта продукции, так как поблизости находятся крупные города (Москва, Воронеж, Нижний Новгород) и аграрные и логистические центры - потенциальные потребители продукции.
В дипломном проекте были рассчитаны материальные и тепловые балансы производства сложных комплексных удобрений, подобрано и рас ...

ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ОБЪЕКТА 6
1.1 Конъюнктура на рынке минеральных удобрений в России 6
1.2 Краткая историческая справка о предприятии 8
2 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
2.1 Способы получения комплексных фосфатных удобрений 11
2.1.1 Азотнокислая переработка фосфатов 11
2.1.2 Обработка сырья азотносернокислой смесью 15
2.1.3 Сульфатные способы 16
2.2 Общая характеристика процесса 18
2.3 Характеристика исходного сырья и готовой продукции 22
3 ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК 24
4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА 29
5 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 37
6 МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ 42
6.1 Материальный баланс производства 42
6.1.1 Исходные данные для материальных расчетов 42
6.1.2 Материальные расчеты производства на 1000 кг сырья 43
6.2 Тепловой баланс производства 53
6.2.1 Исходные данные для тепловых расчетов 53
6.2.2 Тепловые расчеты процесса сжигания природного газа в топке 53
6.2.3 Тепловые расчеты процесса сушки гранулированного удобрения 55
6.3 Расчет расходных коэффициентов 57
7 РАСЧЁТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 58
7.1 Реактор смешения исходной смеси 58
7.2 Барабанная сушилка для гранулированного суперфосфата 59
7.3 Барабанный гранулятор 61
7.4 Подбор опор, штуцеров и фланцевых соединений 63
8 СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 66
8.1 Генеральный план предприятия 66
8.2 Объемно-планировочное решение зданий 67
8.3 Конструктивное решение зданий 68
9 АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА 70
10 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ 73
10.1 Основные контролируемые параметры 73
10.2 Описание схемы автоматизации 74
11 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 76
11.1 Мероприятия по обеспечению безопасности труда 76
11.2 Мероприятия по обеспечению безопасности работы и сохранности производственного оборудования 83
12 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ 89
12.1 Расчет капитальных вложений в основные фонды 89
12.1.2 Расчет сметной стоимости здания цеха 89
12.1.2 Расчет сметной стоимости оборудования 91
12.1.3 Расчет годовой потребности в ресурсах 92
12.2 Расчет фонда рабочего времени и заработной платы 103
12.3 Технико-экономические показатели производства 114
ВЫВОДЫ ПО ПРОЕКТУ 116
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 117

Задачей химической переработки на удобрения природных фосфатов является получение таких фосфатных соединений, фосфор из которых легко усваивается растениями. Важно при этом, чтобы продукты содержали как можно больше Р2О5 и наименьшее количество балластных и, в особенности, вредных примесей. Удобрения также должны обладать хорошими физическими свойствами (быть негигроскопичными и неслеживающимися порошками, либо гранулами), что обеспечивает легкость их хранения и использования. Сырьем является апатитовый концентрат, азотная кислота, жидкий аммиак, углекислота, хлористый калий, карбамид, диспергатор НФ.
Актуальность выбранной темы дипломного проекта заключается в том, что комплексные, или многосторонние, удобрения содержат одновременно два или более основных питательных элемента, а также мик роэлементы. Наиболее распространенными комплексными удобрениями являются аммофос и нитроаммофоска.
Аммофос представляет собой гранулированное высокоэффективное азотно-фосфорное удобрение высшего сорта. Стандартная концентрация основных питательных веществ в аммофосе составляет - 52% фосфора и 12% аммонийного азота. Используется аммофос для подкормки культур в период вегетации для открытого или закрытого грунта, защиты корневой системы и повышения морозоустойчивости растений, ускорения процесса формирования и созревания плодов, повышения их качественных характеристик при хранении.
Аммофоска представляет собой трехкомпонентное, азотно-фосфорно-калийное удобрение с соотношением основных компонентов 15:15:15 (1:1:1). Концентрация питательных элементов в удобрении составляет 45%, это делает аммофоску более экономически выгодной по сравнению с простыми однокомпонентными удобрениями, что позволяет значительно сократить транспортные расходы, а также их хранение и внесение.
Высокоэффективное комплексное удобрение, которое содержит сразу четыре основных питательных компонента: фосфор, азот, калий и сера – и два дополнительных: кальций и магний.
Сбалансированное и многостороннее содержание минеральных элементов обеспечивает растениям равномерный и здоровый в течение всего периода вегетации, повышая их устойчивость к болезням, увеличивая урожайность культур, качество плодов и срок хранения продукции.
Внесение при посеве удобрения способствует снабжению молодых растений элементами элементами питания из-за концентрации вокруг семян и корней гранул удобрения. Постепенное растворение гранул компелексного удобрения обеспечивает длительное и полноценное питание растений, способствуя их продолжительному цветению и интенсивному кущению.
Целью данной работы является подробное рассмотрение технологии производства азотных комплексных удобрений, а также проектировании цеха предприятия по производству нитроаммофоски производительностью 100 тыс. тонн в год.
Основными задачами, решаемыми в ходе данной работы, являются:
• технико-экономическое обоснование проектирования объекта;
• рассмотрение теоретических основ производства сложных комплексных удобрений;
• описание технологической схемы производства, средств автоматизации и генерального плана предприятия;
• рассмотрение вопросов охраны окружающей среды и безопасности труда на производстве.

5 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫНа рис. 1 представлена схема производства сложного комплексного удобрения азотносернокислотным разложением фосфатов. Разложение проводится серной или азотной кислотой, либо их смесью с фосфорной кислотой или другими реагентами. Процесс осуществляют в четырех реакторах 6 непрерывным поточным способом. В первый реактор подают весь фосфат и всю норму азотной кислоты. Полученная пульпа последовательно проходит через все четыре реактора. В третий и четвертый реакторы дозируют серную или фосфорную кислоту в количестве примерно 60% от нормы расхода (оставшиеся 40% кислот подают в аммонизаторы). Процесс разложения фосфата протекает в течение 1 ч при интенсивном перемешивании при температуре 45—60°, регулируемой посредством подачи в рубашки реакторов горячей воды. Степень разложения фосфатов в данном способе достигает 98%. Из четвертого реактора пульпа поступает в реакторы аммонизации 7.Реактор (рис. 2) выполнен из корпуса U-образной формы с помещенной внутри перегородкой 8, разделяющей аппарат на две соединенных внизу калачом трубы. В каждой из них установлена мешалка пропеллерного типа, вращаюшаяся со скоростью 200 об/мин. Реактор снаружи имеет водяную рубашку, обозначенную как 3. Газообразный аммиак вводится в нижнюю часть реактора по двум трубам. Раствор циркулирует по реактору при вращении мешалок. Ввод и вывод из реактора раствора производится по штуцерам, расположенным тангенциально. Работает реактор под атмосферным давлением. Реакторы разложения фосфатов выполнены поимеют аналогичной конструкции, с тем лишь различием, что на вал вместо двух насаживается одна лопасть и устанавливается электродвигатель меньшей мощности.Рис. 1. Технологическая схема производства сложных фосфорных удобрений по методу азотносернокислого разложения фосфорного сырья (пояснения в тексте)Рис. 1. Реактор (основной)1 — корпус; 2 —крышка; 3 — охлаждающая рубашка; 4 — вал; 5 —лопасти мешалки; 6 — электродвигатель; 7 —редуктор; 8 — перегородкаПрименяемые при разложении апатита и аммонизации пульпы реакторы выполнены из нержавеющей хромоникелевой стали. При использовании серной кислоты, либо сульфата аммония реакторы выполняются из содержащей 2—3% молибдена нержавеющей стали. Производительность реактора (рис.2) составляет 4—5 т азота в сутки при диаметре каждой трубы 800—900 мм и 2,5 м.Для аммонизации последовательно устанавливают от 10 до 15 реакторов. В первом аммонизаторе протекает домешивание пульпы, в него реагенты не вводятся. В последующие подаюется оставшееся количество серной кислоты (или двуокись углерода (карбонат калия) в зависимости от выбранного метода получения удобрений). Распределение по аммонизаторам вводимых реагентов производится по значению рН в соответствии с заданным режимом. Температура в аммонизаторах поддерживается, в пределах 60—100° С поступающей в рубашки охлаждающей водой. Повышение температуры выше 60—100° С не рекомендуется, так при этом протекает выделение в газовую фазу аммиака, фтористых соединений и окислов азота. В аммонизаторах испаряется 15—20% воды за счет выделившегося при реакции тепла.Перед выбросом в атмосферу газы из реактора 6 промываются водой, а газы из реакторов 7 — серной или азотной кислотой. Не рекомендуется производить во избежание совместное улавливание газов по причине образования взрывоопасного нитрита аммония. Далее в реактор-аммонизатор вводится третий питательный элемент калий в форме К2СО3 или КС1 в зависимости от типа технологии. При этом протекает следующая реакция:КС1 + NH4NО3 = KNО3 + NH4C1 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn \r \h \* MERGEFORMAT SEQ MTSec \h \* MERGEFORMAT MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT (5.1)Количество прореагировавшего К2СО3 или КС1 зависит от продолжительности смешения. Степень конверсии К2СО3 или КС1 обычно колеблется в пределах 70—90%. После смешения с К2СО3 или КС1 в пульпе остается порядка 15—20% воды. Далее пульпа подвергается гранулированию и сушке. С целью улучшения условий грануляции и снижения влажности в пульпу добавляется ретур (мелкая фракция готового продукта). Количество добавляемого ретура различается в зависимости от метода грануляции и сушки. В современных технологичеких схемах процесс грануляции и сушки проводится в одном аппарате — сферодайзере. Совмещение процессов грануляции и сушки сокращает количество ретура до 1—2-кратного по отношению к готовому продукту. Также при этом упрощается внутрицеховой транспорт и снижается пылевыделение. Сферодайзер - барабан, обычно, диаметром 4—5 м и длиной 12—30 м, со специальной насадкой внутри. Насадка обеспечивает пересыпание материала и создание из него равномерной завесы по всей длине барабана и сечению, что интенсифицирует процесс, улучшая контакт материала с дымовыми газами. Пульпа в сферодайзер подается форсунками в распыленном состоянии посредством сжатого воздуха под давлением 7—8 атмосфер непосредственно на завесу из падающих мелких частиц, обвалакивая их. На их поверхности протекает кристаллизация солей из пульпы, причем образуются гранулы. Сушку гранул осуществляют дымовыми газами, получаемыми сжиганием в топке 16 газообразного топлива. Их температура газов на входе в сферодайзер составляет 220-250°, а на выходе 70—90°. Влагосъем составляет 18—20 кг/(м3.ч). Конечная влажность продукта 0,5—1%.Гранулы, высушенные элеватором 17, подаются на двухситный грохот 18, где рассеиваются на три фракции. Самая мелкая фракция из них с размером частиц менее 2 мм в качестве ретура возвращается в сферодайзер. Крупная фракция фракция с частицами размером более 4 мм поступает в дробилку 19, откуда после измельчения направляется в ретур. Фракция с гранулами размером 2—4 мм - продукт, вначале охлаждаемый воздухом в барабане 20 до 35—45°, а затем поступающий в аппарат-кондиционер 22, где он омасливается и опудривается, после чего направляется в склад.6 МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ 6.1 Материальный баланс производстваРассчитаем материальный и тепловой баланс производства сложных комплексных уравнений в соответствии с приведенными выше данными.6.1.1 Исходные данные для материальных расчетовПроизводительность цеха (по нитроаммофоске) 100000 тонн/год.Число дней работы в год 328.Число часов работы в сутки: 22.Механические потери продукта реакции: 0,5%.Примерный состав целевого продукта из аналогичного сырья:моно- и диаммоний фосфаты NH4H2PО4, (NH4)2HPО4 - 23.2%;дикальций фосфат СаНРО4 – 4,5%;аммиачная селитра NH4NO3 – 39,5%;хлористый калий КС1 – 27,5%;хлористый кальций CaF2 - 5,3%;вода – 0,5%.6.Состав известняка, полученного карбонизацией:СаСО3 - 95,0%H2O - 2,0%Примеси - 3,0%7.Показатели гранулированного продукта:Р2О5(своб.) - 2,0%.Н2О - 1,0%Количество ретура: 25% от веса готовой продукции,Влажность шихты в грануляторе: 20%.Степень выделения фтора в газовую фазу при сушке: 12 - 13% от количества фтора в сырье.Гранулометрический состав нитроаммофоски представлен в таблице 2.Таблица 2. Гранулометрический состав нитроаммофоски в %.После сушкиПосле дробления крупной фракции2-4 мм7550Менее 2 мм1550Более 4 мм10--12.При сушке нитроаммофоски используется природный газ состава:Таблица 3. Содержание компонентов в газообразном топливе в об. %.Наименование компонентаСодержание компонента, об.%N23,0CO20,2CH494,7C2H61,8C3H80,25C4H100,05Параметры воздуха, поступающего в топку:температура - 15°, влажность – 70%.6.1.2 Материальные расчеты производства на 1000 кг сырьяВ задании на дипломный проект указана производительность предприятия по готовой продукции (нитроаммофоске). Однако расчет удобнее проводить постадийно исходя из сырья, впоследствии рассчитав производительность цеха по готовой продукции.В качестве сырья принимаем Кольский апатитовый концентрат состава, регламентированного ГОСТ 22275-90 (таблица 4).Таблица 4. Состав апатитового концентрата (ГОСТ 22275-90)НаименованиеХимическая формулаСодержание, %Гарантируется по ГОСТ или ТУХимический состав апатитового концентрата (ГОСТ 22275-90)Оксид фосфораP2O539.0не менее 39.00%ВодаН2О0.50-1.501.00 - 0.50%Оксид железаFeO0.03-0.10сумма полуторных оксидов не более 3.00%Оксид железаFe2O30.30-0.60Оксид алюминияAl2O30.50-0.90Оксид кремнияSiО22.00-2.60не нормируетсяОксид титанаТiO20.30-0.50Оксид кальцияCaO50.00-51.00Оксид стронцияSrO2.60-3.50Редкие землиTr2O30.85-0.95Оксид марганцаMnO0.02-0.05Оксид магнияMgO0.10-0.40Оксид натрияNa2О0.20-0.60Оксид калияK2O0.10-0.40ФторF22.90-3.20Таким образом, основными компонентами сырья являются оксиды кальция и фосфора. Проведем постадийный материальный расчет.Рассчитаем приход в материальном балансе.1. Вскрытие сырья азотносернокислой смесью с осаждением CaSO4:2Ca5(PО4)3F + 14HNО3 = 3Ca(H2PО4)2 + 7Ca(NО3)2 + 2HF(6.1)Ca5(PО4)3F + 4HNО3 = 3CaHPО4 + 2Ca(NО3)2 + HF(6.2)Одновременно протекает реакция:Ca5F(PО4)3 + 5H2SО4 = 5CaSО4 + 3Н3РО4 + HF(6.3)Соотношение азотной и серной кислот рассчитывается таким образом, чтобы избыток кальция, образующийся при разложении апатитов, связывался в нерастворимый сульфат кальция, откладываемый в удобрении в качестве нерастворимого балласта.Масса кальция в тонне готового продукта:(6.4)(6.5)кггде: 40,08, 78,08 и 136,06 - молекулярные веса Ca, CaF2 и , кг/кмоль.Масса кальция в тонне сырья: (6.6)Следовательно, серной кислотой в сульфат кальция необходимо связать:(6.7)кгС учетом 1% потерь ионов кальция при соосаждении:Тогда минимальная необходимая масса серной кислоты составит:(6.8) кггде: 98 – молекулярный вес , кг/кмоль.Рассчитаем массу полученной фосфорной кислоты и массу прореагировавшего Р2О5 по реакции (6.3):(6.9)кггде: 98 – молекулярный вес , кг/кмоль.Массу прореагировавшего Р2О5 рассчитывается из соотношения: n(Р2О5)/2 = n(H3PO4)(6.10)(6.11)347,19 кггде: 142 – молекулярный вес Р2О5, кг/кмоль.Масса оксида фосфора в тонне сырья: (6.12)кгКоличество Р2О5 (своб.) в продукте составляет: (6.13)где: х – содержание свободного Р2О5 в продукте, 2 %.кгСледовательно, азотной кислотой необходимо обработать: (6.14)35,01 кгТогда масса азотной кислоты (из расчета на 100%) в соответствии c 6.2:(6.15)кгРассчитаем массу аммиака на нейтрализацию кислотности. Нейтрализация свободной кислотности аммиаком протекает по реакции:H2SiF6 + 4Ca(NО3)2 + 8NH3 + 3H2О = 3CaF2 + CaSiО3 +8NH4NО3 Н3РО4 + 2NH3 = (NH4)2НРО4 – избыток аммиакаН3РО4 + NH3 = (NH4)Н2РО4 – недостаток аммиакаМасса фтора, покидающая раствор в виде фтороводорода в процессе получения нитроаммофоски равна 17% от исходной массы фтора в сырье, содержание которого составляет 3%. (6.16)= 30 кгТогда масса покинувшего систему фтороводорода равна: (6.17)кг,где M(F) и M(HF) = 19 и 20 кг/кмоль – молекулярные массы фтора и фтороводорода.Тогда масса аммиака, затраченного на нейтрализацию кислотности раствора, составит: (6.18)87 кгВ систему также добавляется хлорид 95% хлорида калия в количестве, равном 20% от массы исходного сырья. Тогда масса хлорида калия с учетом примесей составляет: (6.19) = 200 кгПриход ретура составляет 25% от массы основного сырья или: (6.20) = 250 кгРассчитаем массы продуктов реакции (расход):1. Масса фторида кальция по недостатку (фторид-иону);(6.21)кг2. Масса гидрофосфата кальция:(6.22) = 45,9 кг3. Масса нитрата аммония:(6.23) кг4. Масса дигидрофосфата аммония:(6.24)580,27 кг.5. Масса сульфата кальция:(6.25)кгРассчитаем массу примесей из апатита: (6.19) = 92 кгРассчитаем материальный баланс воды без учета упаривания. По нормам производства, на 1 т сухого удобрения требуется 10 м3 воды, представляющей собой как растворитель для реагирующих веществ, так и отдельный компонент добавляемый в раствор при необходимости.Рассчитаем массу воды с 40% азотной кислотой:(6.27)(6.28) (6.29)кгРассчитаем массу воды с 96% серной кислотой: (6.30)= 33,28 кгРассчитаем массу воды с 25% раствором аммиака: (6.31)= 261 кгРассчитаем массу воды в ретуре (содержание воды равно 2%): (6.32) = 5 кгСледовательно, общая масса воды равна: (6.33)Определим массу технической воды:кгСоставим общую таблицу материального баланса для стадии получения основных компонентов сложного фосфорного удобрения из расчета на 1 тонну сырья (апатитов).Таблица составлена без учета испарения в сушилке воды, а также Таблица 5. Материальный баланс производства 1156,66 кг нитрофоскиПриходРасходНаименование веществамасса, кгНаименование веществамасса, кгАппатит1000Аммониевая селитра39,45Азотная кислота, 40%77,675Дигидрофосфат аммония580,27Серная кислота, 96%831,98Ретур248Аммиак, 25%348Фторид кальция53,04Ретур250Гидрофосфат кальция45,9Хлорид калия, 95%200Хлорид калия, 100%190Вода9654,11Нитрофоска1156,66С учетом 1% воды1168,34Сульфат кальция1109,05Вода9988,32Фтороводород4,26Примеси в аппатите и KCl92Итого12361,765Итого12361,97Составим таблицу материального баланса производства 100000 т нитрофоски. Для этого найдем коэффициент перехода.(6.34)Таблица 6. Материальный баланс на производства 100000 т продуктаПриходРасходНаименование веществамасса, тНаименование веществамасса, тАппатит85591,27Аммониевая селитра3376,58Азотная кислота, 40%6648,30Дигидрофосфат аммония49666,05Серная кислота, 96%71210,23Ретур21226,64Аммиак, 25%29785,76Фторид кальция4539,76Ретур21397,82Гидрофосфат кальция3928,64Хлорид калия, 95%17118,25Хлорид калия, 100%16262,34Вода826307,55Нирофоска99000,00С учетом 1% воды100000,00Сульфат кальция94925,00Вода854912,71Фтороводород364,62Примеси в аппатите и KCl7874,40Итого1058059,18Итого1058076,73Реакция получения карбоната кальция из сульфата кальция и карбоната калия протекает в отдельном реакторе и требует составления отдельного материального баланса.Карбонат кальция, получаемый из осадка на дне реакторов менее растворим, чем сульфат кальция, поэтому в избытке карбоната калия протекает реакция:К2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + К2SO4 (6.35)(6.15)кг(6.15)кг(6.15)кгПолученный CaCO3 может быть добавлен в комплексное удобрение в качестве питательной добавки. Рассчитаем массы образовавшихся и прореагировавших веществ.Таблица 7. Материальный баланс процесса сушки Приход, кгРасход, кг1. Влажный гранулированный суперфосфат 136,5471. Гранулированный суперфосфат 117,660в том числе:Итого 136,547Продукция 94,130Ретур 25,5302. SiF4 0,2213. Пары воды 18,680Итого 136,547Гранулометрический состав комплексного удобрения после сушильного барабана:мелкая фракция размером менее 2 мм 117,66 * 0,15 = 17,649 кг. средняя фракция размером 2-4 мм 117,66 * 0,75 = 88,245 кг. крупная фракция размером более 4 мм 117,66 * 0,10 = 11,766 кг.Гранулометрический состав суперфосфата после дроблениякрупной фракции:гранулы размером менее 2 мм11,766 * 0,5 = 5,883 кг.гранулы размером 2 - 4 мм11,766 * 0,5 = 5,883 кгГранулометрический состав суперфосфата после дробления и рассева:гранулы размером менее 2 мм17,649 + 5,883 = 23,530 кг.гранулы размером 2 - 4 мм88,245 + 5,883 = 94,13 кг.27. Таблица материального баланса операций рассева и дробления.Приход, кгРасход, кгГранулированный суперфосфат из сушилки 117,660В том числе размером :Гранулированный суперфосфат 117,660В том числе :Менее 2 мм 17,649Продукция (2 -4 мм) 94,1302 – 4 мм 88,245Ретур (менее 2 мм) 25,53Более 4 мм 11,766Итого 117,660Итого 117,66028. Основные показатели продукционного гранулированного суперфосфата: P2O5 общ. 20,63 * 100 / 94,13 = 21,95 %P2O5 усв. 19,6 * 100 / 94,13 = 20,82 %P2O5 своб. = 2,00 %H2O = 4,00 %6.2 Тепловой баланс производстваI. Исходное данные для тепловых расчетов1.Температура топочного газа:а)на входе в сушилку500°б)ва выходе из сушилки150°-2.Температура гранулированного суперфосфата:-а)на входе в сушилку15°б)на выходе из сушилки105° 3. Потери тепла в окружающую среду топкой 10% от тепла сгорания топлива. 4. Потери тепла в окружающую среду сушилкой 5% от прихода тепла.II. Тепловые расчеты процесса сжигания природного газа в топкеСогласно принятому технологическому режиму, топочный газ, получаемый сжиганием природного газа в топке, должен поступать в сушилку с температурой 500°. При сжигании природного газа с теоретическим количеством воздуха, топочный газ может нагреться до более высокой температуры. Регулировка температуры топочного газа производится путем введения избыточного количества воздуха. Требуемый избыток воздуха определяется при составлении теплового баланса топки.Тепловой баланс топки (на 100 м3 природного газа). Составляется для определения коэффициента избытка воздуха -  . Приход тепла.а)Тепло, вносимое воздухом: Q1 = 940 * 0,312 * 15 = 4400 ккал,где: 0,312 - теплоемкость воздуха, ккал/м3.°Сб)Тепло сгорания природного газа:Q2 = 94,7 * 9400 + 1,8 * 16450 + 0,25 * 23500 + 0,05 * 30500 = 927000 ккал,где: 9400 - тепло сгорания СН4 в ккал/м316450 - тепло сгорания С2Н6 в ккал/м323500 - тепло сгорания C3H8 в ккал/м330500 - тепло сгорания C4H10 в ккал/м3Общий приход: Q прих. = Q1 + Q2 = (4400 + 927000) ккал. Расход тепла.а) Тепло, уносимое топочными газами:Q3 = [99,45 * 0,467 + (196,05 + 10,40  ) * 0,38 + (3 + 742,63  ) * 0,312 + (197,5 *  - 197,5) * 0,316) * 500 = (29768 + 148925  ) ккал,где: 0,467 - теплоемкость CO2 при 500°, ккал/м3. °С 0,38 - теплоемкость Н20 при 500°, ккал/м3. °С 0,312 - теплоемкость N2 при 500°, ккал/м3. °С,вычисленная по уравнению: 6,815 + 3,17.10-4 t + 5,3.I0-8 t2 = 6,986 кал/моль °Сили:6,986 / 22,4 ккал/м3 0Сгде: 0,316 - теплоемкость 02 при 500°С, ккал/м3.°, вычисленная по уравнению: 6,98 + I,88.I0-4 t + 6,7.IO-8 t 2 = 7,09 кал/моль °Сили 7,09 / 22,4ккал/м3.°Сб) Потери в окружающую среду: Q4 = 927000 * 0,1 = 92 700 ккал. Общий расход: Qрасх. = Q3+ Q4 = 29768 + 148925  + 92700 = (122468 + 148925  ) ккал. 3. Приравнивая приход тепла расходу, определяем коэффициентизбытка воздуха - : = (927000 – 122468) / (148925 – 4400) = 5,564.Отсюда:а)Количество подаваемого в топку воздуха: 940 * 5,56 = 5220 м3б)Состав топочного газа:С0299,45 нм3 или 1,81% объемныхH20196,05 + 10,4 * 5,56 = 254,00 нм3 или 4,63% объемныхN2742,63 * 5,56 + 3 = 4213,00 нм3 или 76,80% объемных02197,5 * (5,56 - 1) = 920,00 нм3 или 16,76% объемныхИтого 5486,45 нм3 или 100,00 % объемныхIII. Тепловые расчеты процесса сушки гранулированного суперфосфата1. Тепловой баланс сушильного барабана (на 100 кг экспедиционного суперфосфата). Составляется для определения объема топочных газов - V м3. Приход тепла.а)Тепло с влажным гранулированным суперфосфатом:Q1=136,547 * 0,345 * 15 - 706 ккал, где: 0,345 - теплоемкость влажного суперфосфата, ккал/кг °С б)Тепло с топочными газами: Q2 = V * 0,318 * 500 = 159 V ккал,где: V - объем топочных газов, м3, 0,318 - теплоемкость топочного газа, вычисленная по формуле: CCO2 * 0,01 %С02 + CH2O * 0,01%H2O + CN2 * 0,01 %N2 + CO2 * 0,01 %O2Общий приход: Qприх. = Q1 + Q2 (706 + 159 V) ккал. Расход тепла.