磷酸二氢钾生产工艺物料衡算和热量衡算示例

磷酸二氢钾生产工艺物料衡算和热量衡算物料衡算以1000kg工业一铵母液为基准，根据中试实验相关数据，对应需加入NH310.87kg,KOH134.79kg，H2O659.42kg工业一铵母液组分含量如下：组分P2O5NSH2O含量(％)288.773.3535根据各组分含量，可计算出：母液中(NH4)2SO4含量138.2kg,NH4H2PO4含量427.1kg,(NH4)2HPO4含量30.2kg,H2O含量350kg，其它物质含量54.5kg则1000kg一铵母液组分含量如下：组分网凡川。4NH4H2PO4(NHJHPO4H2O其它含量kg138.2427.130.235054.5水溶肥的生成：通过向工业一铵母液中加入氨水(12%)和KOH(58%)溶液，外加水充分搅拌即可其中涉及的化学反应方程式如下：NH4H2PO4+NH3=(NH4)2HPO42NH4H2PO4+2KOH=K2HPO4+(NH4)2HPO4+2H2O(NH4)2HPO4+2KOH=K2HPO4+2NH3+2H2O根据氨含量10.87kg，计算出消耗NH4H2PO473.53kg，生成(NH4)2HPO484.40kg，剩余NH4H2Po4427.1-73.53=353.57kg剩余NH4H2PO4继续与KOH反应,KOH含量134.79kg，消耗NH4H2PO4276.80kg，剩余NH4H2PO4353.57-276.80=76.77kg，生成K2HPO4209.41kg，(NH4)2HPO4158.86kg，H2O43.33kg反应过后溶液组分及含量：NH4H2PO476.77kg，(NH4)2HPO430.2+84.40+158.86=273.46kg，(NH4)2SO4=138.2kg ， K2HPO4=209.41kg ，其它54.5kg ，H2O=350+659.42+43.33-10.87=1041.88kg反应后溶液总量=1794.22kg，其中含水58.07%，反应前=1805.08kg，损失10.86kg组分K2HPO4(NHJSO4NH4H2PO4(NHJHPO4H2O其它含量kg209.41138.276.77273.461041.8854.5根据相关实验数据：反应后水溶肥料浆含固=9.59%，固体含量=1794.22x9.59%=172.07,过滤滤渣含水=45.59%滤渣干基组分含量如下：组分NP2O5K2OSO42-干基含量(％)8.0634.337.827.79根据数据可计算出滤渣固体含量：(NH4)2SO4=18.43kg，K2HPO4=24.92kg，NH4H2PO4=76.47kg，(NH4)2HPO4=3.08kg，其它固体=49.17卜8又滤渣含水45.59%,计算出滤渣含水量=143.59kg组分K2HPO4出此炉。,NH4H2PO4(NHJHPO4H2O其它含量kg24.9218.4376.473.08143.5949.17过滤后滤液含量=1794.22-172.07-143.59=1478.56kg其中含水=1041.88-143.59=898.29kg,含水率=60.75%,其它=5.33kg,NH4H2Po476.77-76.47=0.3kg, (NH4)2HPO4273.46-3.08=270.38kg ， (NH4)2SO4=138.2-18.43=119.77kg,K2HpO4=209.41-24.92=184.49kg,滤液干基含量=580.27kg组分K2HPO4出此炉。,NH4H2PO4(NHJHPO4H2O其它含量kg184.49119.770.3270.38898.295.33浓缩过程设定浓缩过后水溶肥料浆含水率=15%计算出浓缩后水溶肥料浆含量=682.67kg,含水102.4kg,蒸发出水分=795.89kg干燥过程设定产品含水2%,机械损失2%损失水溶肥580.27x2%=11.61kg，干燥水分量=682.67-11.61-580.26=90.8kg最终所的产品=580.26kg其中(NH4)2SO4=119.77x0.98=117.37kg，K2HPO4=184.49x0.98=180.80kg，

组分K2HPO4出此炉。,NH4H2PO4(NHJHPO4H2O其它含量kg180.80117.370.294264.9711.615.22根据相关数据计算出：K2O=96.67kg,S=28.45kg,P2O5=216.47kg,N=77.68kgNH4HNH4H2PO4=0.3x0.98=0.294kg,=5.33x0.98=5.22kg,含水=11.61kg(NH4)2HPO4=270.38x0.98=264.97kg,其它即可得产品养分含量如下：K2O=16.83%，S=4.9%，P2O5=37.31%，N=13.39%组分P2O5K2ONSH2O含量（％）37.3116.8313.394.92热量衡算反应生成热NH4H2PO4 + NH3= (NH4)2HPO4-1435KJ/mol-46.14KJ/mol-1560KJ/mol反应热△H=-78.86x84.4/132x103=-0.504x105KJ2NH4H2PO4+ 2KOH= K2HPO4+ (NH4)2HPO4+ 2H2O-1435KJ/mol-427.764KJ/mol-1703KJ/mol-1560KJ/mol -285.83KJ/mol反应热△H=-115.132x134.79/56x103=-2.77x105kJ料浆带入热一铵母液带入热Q1=CMT=2.35x1000x65=1.528x105KJKOH溶液(58%)带入热Q2=1.243x134.79x70+4.187x97.61x70=0.4033x1O5KJNH3带入热Q3=2.11x10.87x25+4.187x79.71x25=0.0892x105KJH2O带入热Q4=(659.42-97.61-79.71)><4.187x25=0.505x105KJ输入系统热量Q入=5.7995x105KJ料浆带出热Q5=3.27x1794.22x90=5.28x105KJ蒸发水分带出热Q6=10.87x2257+10.87x101x4.187=0.291x105KJ输出热量Q出=5.571x105KJ+Q损失Q损失=5.799-5.571=0.228x105KJQ损失占输入热量百分率=0.228x105/5.799x105x100%=3.93%输入热量输出热量项目名称热量，x105kJ%热量，x105kJ%一铵母液带入热1.52826.35料浆带出热5.2891.05KOH溶液带入热0.40336.95蒸发水分0.2915.02氨水带入热0.08921.54热损失0.2283.93H2O带入热0.5058.71化学反应热3.27456.46合计5.799100合计5.799100过滤阶段过滤前1794.22kg过滤后1478.56kg含水898.29kg含水率60.75%设定过滤前后水溶肥料浆基本恒定于90℃，此阶段不计算热损失浓缩阶段图中F—水溶肥料浆进料量，kg(F=1478.56kg)W—新鲜蒸汽量kg,T=120℃h0、hi、h2、h3—水溶肥料浆焓，KJ/kg,C0=3.38KJ/(kg•℃),t0=90℃C1=2.80KJ/(kg•℃)，t1=82℃C2=2.23KJ/(kg•℃),t2=95℃C3=1.65KJ/(kg•℃),t3=105℃ri、r2、r3为汽化潜热，其中r1(90℃)=2282.75KJ/kg、r2(100℃)=2257KJ/kg、r3(120℃)=2202.78KJ/kgHi、H2、H3为蒸汽焓Hi(79℃)=264i.58KJ/kg、H2(90℃)=2659.58KJ/kg、H3(i00℃)=2675.9iKJ/kgDi、D2、D3为蒸发水分量，kg对3个换热器分别作热平衡计算换热器1Fh0+D2ri=(F-Di)hi+DiHi换热器2(F-Di)hi+D3r2=(F-Di-D2)h2+D2H2换热器3(F-D1-D2)h2+Wr3=(F-D1-D2-D3)h3+D3H3带入相关数据D1=45.73+0.95D2D2=10.17+0.90D3D3=59.27+0.72WD1+D2+D3=795.89D1=281.64kg，D2=248.32kg，D3=264.61kg，W=285.19kg喷浆干燥阶段浓缩后水溶肥料浆含量682.67kg,其中含水率15%,水分蒸发90.8kg设定进入干燥塔料浆为100℃,出口产品60℃,干燥后产品580.26kg；热风机吹入空气128℃,尾气80℃各物质的比热容物质名称浓缩料浆产品热空气尾气热容(KJ/(kg・℃))1.651.351.011.01对干燥塔作热量衡算浓缩料浆带入热Q1=682.67x1.65x100=1.13x105kJ热空气带入热Q2=Wx1.01x128=129.28WQA=1-13X105+129-28W产品带出热Q3=580.26x1.35x60=0.47x105kJ尾气带出热Q4=1.01x80W+90.8x2643.25=80.8W+2.40x105kJ设定热损失为Q入的10%Q损失=0.113x105+12.93WkJQ出=93.73W+2.983x105kJQa=Q需要热空气W=5213.38kg热空气5213.38卜8

水蒸气90.8尾气80℃浓缩料浆 682.67kg,100℃A喷浆干燥机 水溶肥产品580.26kg,60℃热空气，128℃W=5213.38kg规模以150000t/a水溶肥为基准，年操作日300天，每天生产22.5h则每小时水溶肥产量为150000x103/（300x22.5）=22222.22kg/h换算系数为22222.22/580.26=38.3则对应一铵母液流量=1000x38.3=3.83x104kg/h（对应母液泵流量4.05*104kg/h）KOH流量=134.79x38.3=5.16*103kg/h（对应泵流量16000x0.58=9.28x103kg/h）NH3流量=10.87x3