5000KVA电炉黄磷工艺计算书.docx
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5000KVA电炉黄磷工艺计算书
5000KVA电炉黄磷工艺计算书
1.原始条件
(1)电炉变压器容量5000KVA
(2)电炉功率因素COSΦ=
(3)平均负荷系数K1=
(4)操作间数断系数K2=
(5)年操作日330天
(6)操作制度8小时,3班倒。
(7)磷矿石组成(开阳龙洞矿)
组份 P2O5CaOSiO2Fe2O3Al2O3 CO2F其它
%
(9)硅石组成(麦让、马蹄沟)
组份SiO2CaOAi2O3Fe2O3P2O5其它
%
(10)焦炭组成(贵化)
组份固定碳灰分挥发份
%
(11)焦炭灰份组成
组份SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它
%
(14)炉料酸度指标:
SiO2/CaO=
(15)焦炭过量系数103%
(16)磷铁组成
P4Fe其它
组份%:
207010
(17)炉渣含磷P2O5 %
(18)电炉出口炉气温度250℃
(19)炉气含尘量为加进电炉炉料总量的%
(20)F的升华率为30%,F在炉气中以SiF4的形式存在
(21)炉气中除P4,CO,SiF4外,其它气体如PH3,H2S,H2等约占炉气量的5%(体积比)
(22)进冷凝塔之炉气温度为200℃
(23)F在冷凝塔中的吸收率为98%,尾气中剩余之SiF4作为不凝性气体考虑.
(24)冷凝塔出口尾气温度为35℃,其要紧组成为CO,H2O和其它不凝性气体,尾气中的水蒸气含量依湿空气的饱和水蒸气计算
(25)尾气含磷量为1g/HM3
(26)冷凝塔中每吨黄磷冷却水消耗量为25M3/T
(27)磷水排出时含磷量达300g/M3
(28)有10%的磷进入磷泥中
(29)磷泥经蒸磷处置后,元素磷的回收率为70%
(30)为简化计算,物料衡算以干基为准。
2.电炉部份的物料衡算
3.炉料配比:
以进入电炉之混合料中1000kg磷矿为基准。
(1)1000kg磷矿石各组份重量:
P2O51000×=328.1kgCaO1000×=488.1kg
Al2O31000×=12.1kgSiO21000×=32.7kg
CO21000×=51.4kgF1000×=31.8kg;
其它1000×=41.6kgFe2O31000×=14.2kg;
(2)混合料中需加硅石量
配料中需加SiO2量×=390.48kg
需要外加上硅石量357.78kg混合料中需外加上硅石量=363.23kg
(3)混合料中焦炭量,还原磷矿石中P2O5所需之炭量
P2O5+5C→P2+5CO×5×12/=138.69kg
还原磷矿石中Fe2O3所需之炭量
Fe2O3+3C→2Fe+3CO×3×12/=3.2kg
还原磷矿石中CO2所需之炭量
CO2+C→2CO×12/44=14.02kg
混合料中需加入之焦炭量
++/×=248.86kg
(4)混合料的组成
混合料中硅石带进之组份
磷矿石1000kgSiO2×=
硅石363.23kgCaO×=
焦炭248.86kgAl2O3×=
混合料总量=1612.09kgFe2O3×=
P2O5×=
其它×=
硅石总量=
混合料中焦炭带进之组份
固定碳×=160.59kg
灰份×=73.31kg
挥发份×=14.96kg
焦炭总量=248.86kg
焦炭灰份带进之组份
SiO2×=30.8kg
Al2O3×=16.96kg
Fe2O3×=13.35kg
CaO×=3.74kg
MgO×=1.29kg
其它×=7.17kg
焦炭灰总量=
混合料之组成(kg)
组份
磷矿石
硅石
焦炭
合计
%
P_2O_5
CaO
SiO_3
Al_2O_3
Fe_2O_3
MgO
CO_2
1.51.4
F
固定碳
挥发份
其它
小计
1000
100
(5)磷矿石与硅石混合物的要紧组成
P2O5(1000+=%
SiO2+/(1000+=%
CaO+/(1000+=%
(灰份:
指焦炭燃烧后的剩余物,灰份过量,除降低焦炭中的含炭量和焦炭强度外,由于灰分中Al2O3的存在(一样占灰分的30-35%),会降低炉渣的流动性,因此要求灰份不大于15%)
2.电炉炉渣及磷铁
已知炉气带走之炉尘量为加入电炉炉料的%,故实际参加反映的炉料为投料量的%.
(1)炉渣中的含F量:
××=22.15kg
逸出之F换算成SiF4量×104/76=13.21kg
(2)炉渣中的SiO2量:
生成SiF4所消耗的SiO2量4F+SiO2→SiF4+O2↑
×60/104=7.62kg
炉渣中SiO2量:
×411.55kg(3)磷铁量
炉料中Fe2O3还原生成之铁量
Fe2O3+3C→2Fe+3CO
××2×=20.85kg
已知磷铁中含铁量为70%那么磷铁量为
=29.79kg
(4)磷在磷铁中损失量×=5.96kg
(5)炉渣重量
设进炉炉料中之P2O5除炉渣残留P2O5 %外,全数还原成P4,炉料中之Fe2O3全数还原成铁进入磷铁当中,CO2挥发份及逸出之F全数进入炉气当中,未反映之C不包括在炉渣当中.
那么炉渣除P2O5为外的其它组份重量为(++129+×++ kg
已知炉渣中P2O5量为%,故炉渣重量为()=1016.89kg
(6)炉渣带走P2O5量15.25kg折算成炉渣中损失之P4量为×=6.65kg
(7)炉渣的酸度指标SiO2/CaO=×=
3、电炉炉气
(1)炉气带走之粉尘×=8.06kg,粉尘中P2O5量×=1.64kg
折算成磷量×=0.72kg
(2)炉气中的CO
还原P2O5所生成的COP2O5+5C→P2+5CO
×5×28/=307.13kg
还原Fe2O3所生成COFe2O3+3C→2Fe+3CO
××3×28/=15.74kg
还原CO2所生成COCO2+C→2CO
××2×28/44=60.09kg
炉气中CO的总量++=382.96kg
G/mol=Gmol
28=13.68kg.mol×=
(3)炉气中的磷蒸气
磷矿带进之P2O5折算成P4量P2O5+5C→P2+5CO
×=143.28kg
炉气中的磷蒸气量为
++=129.95kg/=1.05kg.mol×=
(4)炉气中的SiF4G/=SiF4=104=0.127kg.mol=HM3
(5)炉气整体积++/=HM3
(6)炉气组成CO×100%=%
SiF4×100%=%
P4×100%=%
×1000/=370.96g/HM3
其它气体++=HM3=5%
粉尘×1000/=23g/HM3
4、电炉部份的物料平稳(以1000kg磷矿石为基准)
输入
输出
项目
重量(kg)
%
项目
重量(kg)
%
1.磷矿石
1000
1.炉气
2.硅石
CO
3.焦炭
P4
SiF4
*其他气体
炉尘
2.炉渣
3.磷铁
共计
100
100
三、收磷部份的物料衡算
1、冷凝塔入口气体组成
COP4SiF4其它气体粉尘共计
重量(kg)
体积(HM3)
体积(%)5
2、冷凝塔出口尾气组成
尾气的要紧组成为CO,H2O和其它不凝性气体,气体在冷凝进程中,在水中的溶解损失忽略不计。
(1)尾气中的水蒸气量
已知尾气温度为35℃,查空气中饱和水蒸气的湿含量为38g/kg,那么尾气中的水蒸气量,
(++×)×38×1/1000=15.75kg 18×=
(2)尾气中的SiF4量×=0.26kg
这部份SiF4作为其它气体考虑,那么其它气体量为+=31.49kg
+×=
(3)尾气中的磷损失
尾气总量++=430.2kg
其体积为++=
那么磷的损失量:
×1/1000=0.34kg
其体积为×124=
(4)尾气的组成COH2O其它气体P4共计
重量(kg)
体积(HM3)
体积(%)100
3、磷的冷凝
(1)冷凝塔中能够收得的磷129.61kg
(2)磷水中损失的磷×25/1000×=1.1kg
(3)进入磷泥中的磷×=12.961kg
(4)进入磷泥中的杂质量炉尘8.06kg
生成SiO2量3SiF4+2H2O→2H2SiF6+SiO2 ×60/3×104=2.49kg
生成H2SiF6量×2×144/3×104=11.95kg
消耗H2O量:
×2×18/3×104=1.49kg
泥磷中杂质老是为:
+=10.55kg
(5)磷泥量+=23.511kg磷泥含磷量×100%=%(干基)
(6)精磷产量+=115.549kg
已知磷泥中元素磷的回收率为70%,那么实际精磷产量包括蒸磷所得为
+×=124.62kg
(7)磷的实际回收率×100%=%
(8)蒸磷残渣中损失的磷3.89kg炉尘中的P2O5折算成P4××=0.716kg残渣中总的磷损失为+=4.606kg
(9)蒸磷后的残渣量+14.44kg残渣含磷(10)喷淋水用量×25/1000=3.24M3即3240kg
排出磷水量3235.81kg、收磷部份物料平稳(以1000kg磷矿石为基准)
输入
输出
项目
重量(kg)
%
项目
重量(kg)
%
1.炉气
1.成品磷
2.喷淋水
3240
2.蒸磷残渣
3.磷水
4.尾气
共计
100
共计
四、以一吨成品磷为基准的物料平稳
(1)已知一吨磷矿能取得124.62kg成品磷,那么每吨成品磷需耗矿石
1000/×1000=8024.39kg
(2)硅石×=2914.7kg
(3)焦炭×=1996.95kg
(4)喷淋水3240×=kg
(5)炉渣×=8159.92kg
(6)磷铁×=239.05kg
(7)尾气×=3454.82kg
(8)蒸磷残渣×=115.87kg
(9)含磷污水×=25965.4kg
五、物料平稳图(干基)单位kg
六、磷的平稳
以生产1000kg成品磷为基础
电耗的计算
以1000kg成品磷为基准,热量衡算以0℃为基准,物料量参见物料衡算部份.
1.炉料带入显热(物料温度按25℃计算)
(1)磷矿石带入热××25=
(2)硅石带入热××25=
(3)焦炭带入热××25=
(4)设入炉炉料含水1%,那么水分带进之热量为
++××25=kcal
炉料带入之显热
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- 5000 KVA 电炉 黄磷 工艺 计算