2.5. Характеристика побочных продуктов и способы их утилизации.

Отходящие газы производства аммофоса содержат аммиак, а также аммофосную пыль. Пыль выделяется от грануляционно-сушильных аппаратов, дробильно-сортировочного оборудования, транспортных средств и при затаривании аммофоса. Аммиак переходит в газовую фазу в основном при сушке пульпы и влажных гранул и при упаривании аммофосной пульпы. Перед выбросом газов в атмосферу их очищают сначала от пыли – в циклонах, а затем от аммиака и фтора – в абсорберах.

2.5.1. Удаление пыли

Эффективное осаждение твердых частиц из запыленного газа осуществляется в центробежных аппаратах. В целях высокой степени очистки газа недопустимо накопление пыли в конусе циклона. Даже небольшие подсосы воздуха через неплотности аппаратуры на любом участке пылеуловительной системы резко ухудшают работу циклона и могут свести на нет эффективность работы аппарата. Степень очистки газа от пыли в циклонах зависит от свойств частиц газа, скорости движения потока, от размеров и конструктивных особенностей циклонных аппаратов.

2.6.1 Удаление аммиака

Выделение аммиака в процессе сушки происходит в результате термического разложения солей, входящих в состав аммофоса, по следующим реакциям:

(NH4)2HPO4 ↔ NH3 + NH4H2PO4 (2.6.1.1)

NH4H2PO4 ↔ NH3 + H3PO4 (2.6.1.2)

В процессе производства аммофоса значительно разлагается только диаммонийфосфат, отличающийся низкой термической устой­чивостью. При этом в газовую фазу выделяется в основном аммиак.

Для улавливания аммиака и фтора из отходящих газов применяется двухступенчатая очистка газов. Абсорбер первой ступени, орошаемый в замкнутом цикле кислыми растворами фосфатов аммония, служит в основном для улавливания аммиака и частично (50%) фтора, абсорбер второй ступени, орошаемый водой или известковым молоком, - для улавливания фтора. Принципиальная схема абсорбции отходящих газов приведена на рисунке 6.1.

Газы поступают в абсорбер первой ступени 1, орошаемый кислыми фосфатами аммония в замкнутом цикле. Отработанная пульпа поступает на нейтрализацию.

Абсорбер второй ступени 2, орошаемый водой или известковым молоком, служит для улавливания фтора. На второй ступени абсорбции можно использовать полую башню с форсунками эвольвентного типа. Отработанная жидкость после второй ступени (при орошении водой) направляется в циркуляционный бак 3 первой ступени. В случае орошения абсорбера над раствором известкового молока жидкость откачивается на станцию нейтрализации сточных вод.

1 – абсорбер с плавающей насадкой; 2 – полая башня; 3 – емкость для фосфорной кислоты;

4 – емкость для воды или известкового молока.

Рисунок 6.1 – Схема двухступенчатой абсорбции отходящих газов производства аммофоса

2.6. Технологические расчеты

Блок схема производства аммофоса по схеме с аппаратом БГС

NH3 жид. H3PO4 ж (42% P2O5)

2.6.1.Расчет материального баланса

Расчет проведем на 1000 кг фосфорной кислоты, содержащей:

42% P2O5 или 57,96% H3PO4 , 2% H2SO4, 1,6% MgO, 0,2% CaO, 1% Al2O3, 1% Fe2O3 , 36,24% H2O

Состав аммиака:

99% NH3, 1% H2O

Таблица 3

Состав

В результате обработки фосфорной кислоты аммиаком образуется пульпа и испаряется некоторое количество воды. Состав образующейся массы определяется взаимодействием кислоты с содержащимися в примесями и аммиаком. В основу расчета количеств получаемых солей берем следующие стехиометрические соотношения:

NH3 + H2PO4 ® NH4H2PO4 (2.6.1)

2NH3 + H3PO4 ® (NH4)2HPO4 (2.6.2)

MgO + H3PO4 + 2H2O ® MgHPO4 * 3H2O (2.6.3)

CaO + H3PO4 + H2O ® CaHPO4 * 2H2O (2.6.4)

Al2O3 + 2H3PO4 ® 2AlPO4 + 3H2O (2.6.5)

Fe2O3 + 2H3PO4 ® 2FePO4 + 3H2O (2.6.6)

2NH3 + H2SO4 ® (NH4)2SO4 (2.6.7)

По реакции (2.6.3):

Известно, что mMgO= 16,00 кг, исходя из соотношения молярных масс можно вычислить:

mH3PO4= 39,20 кг, mH2O=14,40 кг, mMgHPO4*3H2O= 69,10 кг.

По реакции (2.6.4):

mCaO= 2,00 кг

mH3PO4= 3,50 кг, mH2O=0,64 кг, mCaHPO4*2H2O= 6,10 кг.

По реакции (2.6.5):

mAl2O3= 10,00 кг

mH3PO4= 19,20 кг, mH2O=5,30 кг, mAlPO4= 23,00 кг.

По реакции (2.6.6):

mFe2O3= 10,00 кг

mH3PO4= 12,25 кг, mH2O=3,40 кг, mFePO4= 25,00 кг.

По реакции (2.6.7):

mH2SO4= 20,00 кг

m(NH4)2SO4= 26,00 кг, mNH3=6,9 кг.

Таким образом на побочные реакции ушло 74,15 кг фосфорной кислоты и 6,90 кг аммиака. Следовательно оставшаяся фосфорная кислота (579,60-74,15=505,50 кг) пойдет на основные реакции (2.6.1) и (2.6.2).

Зная, что в готовом продукте соотношение количества моноаммонийфосфата к количеству диаммонийфосфата составляет 80%:20%, т.е. относится как 4:1, то рассчитаем соотношение количеств фосфорной кислоты, необходимых для реакций (2.6.1) и (2.6.2).

,

тогда

,

,

где m(MAP), m(DAP) – масса моноаммонийфосфата и диаммонийфосфата соответственно; , – массы фосфорной кислоты, необходимая для реакции образования МАФ (2.6.1) и реакции образования ДАФ (2.6.2) соответственно; M(MAP), M(DAP) – молярные массы МАФ и ДАФ соответственно; – молярная масса фосфорной кислоты.

найдем отношение масс фосфорной кислоты,

,