磷酸一铵氢氧化钾生产磷酸二氢钾0225.docx
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磷酸一铵氢氧化钾生产磷酸二氢钾0225.docx
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磷酸一铵氢氧化钾生产磷酸二氢钾0225
磷酸一铵氢氧化钾生产磷酸二氢钾20140225
磷酸一铵氢氧化钾生产磷酸二氢钾
一、反应原理
NH4H2PO4+KOH=KH2PO4+NH3+H2O
115561361718
845.59411.761000125132.35
各物质在水中溶解度Kg/KgH2O
溶解度kg/kgH2O
温度℃
KH2PO4
NH4H2PO4
K2SO4
KOH
0
0.148
0.227
0.0735
0.976
10
0.183
0.2953
0.0922
1.02
20
0.226
0.3736
0.1111
1.12
30
0.280
0.4641
0.1297
1.26
40
0.335
0.5674
0.1476
1.35
50
0.407
0.6801
0.1650
60
0.501
0.8248
0.1817
1.48
70
0.605
0.9920
0.1975
80
0.704
1.1834
0.214
1.62
90
0.785
1.428
0.228
100
0.835
1.7322
0.241
1.79
NH4H2PO4与KOH进行复分解反应,采用蒸发脱氨方法使反应趋于完全。
溶解度图
二、NH4H2PO4溶液配制
利用浓缩蒸汽冷凝水配制NH4H2PO4溶液,以1000kg结晶为基准,溶液温度为60℃。
NH4H2PO4结晶组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
干基分率%
NH4H2PO4
934.7
93.47
98.39
(NH4)2HPO4
1.4
0.14
0.15
(NH4)2SO4
12.2
1.22
1.29
(NH4)2SiF6
1.3
0.13
0.14
不溶物杂质
0.4
0.04
0.04
干基∑
950.0
95.00
100
H2O
50.0
5.00
∑
1000
100
60℃时NH4H2PO4在水中溶解度为82.48g/100gH2O,934.7kgNH4H2PO4需水量为934.7/0.8248=1133.24kg。
为防止溶液降温有结晶析出,水过量5%,即加入水量为1189.90kg,取水量为1200kg。
溶液成分表
物料名称
物料量(kg)
分率%
kg/kgH2O
NH4H2PO4
934.7
42.49
0.7478
(NH4)2HPO4
1.4
0.06
0.0012
(NH4)2SO4
12.2
0.55
0.0098
(NH4)2SiF6
1.3
0.06
0.0010
不溶物杂质
0.4
0.02
干基∑
950.0
43.18
H2O
1250.0
56.82
∑
2200
100
三、反应物料平衡
(以1000kg磷酸一铵结晶为计算基准,配制溶液量为2200kg)
主要化学反应
NH4H2PO4+KOH=KH2PO4+NH3+H2O
115561361718
934.7455.161105.38138.17146.30
(NH4)2SO4+2KOH=K2SO4+2NH3+2H2O
1322×561742×172×18
12.2010.3516.083.143.33
(NH4)2SiF6+2KOH=K2SiF6+2NH3+2H2O
1782×562202×172×18
1.300.821.610.250.26
(NH4)2HPO4+2KOH=K2HPO4+2NH3+2H2O
1322×561742×172×18
1.401.191.850.360.38
总消耗KOH量:
455.16+10.35+0.82+1.19=467.52kg
总生成NH3量:
138.17+3.14+0.25+0.36=141.92kg
总生成H2O量:
146.30+3.33+0.26+0.38=150.27kg
生成KH2PO4量:
1105.38kg
生成K2SO4量:
16.08kg
生成K2SiF6量:
1.61kg
生成K2HPO4量:
1.85kg
消耗40%KOH量:
467.52/40%=1168.80kg,其中水701.28kg
物料平衡表
反应物
生成物
磷
酸
一
铵
溶
液
物料
质量
物料
质量
分率%
NH4H2PO4
934.7
KH2PO4
1105.38
(NH4)2HPO4
1.4
K2SO4
16.08
(NH4)2SO4
12.2
K2SiF6
1.61
(NH4)2SiF6
1.3
K2HPO4
1.85
不溶物杂质
0.4
NH3
141.92
干基∑
950.0
不溶物杂质
0.40
H2O
1250.0
H2O
2101.55
∑
2200
∑
3368.79
碱液
KOH
467.52
H2O
701.28
∑
1168.80
∑
3368.80
反应生成物组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1105.38
32.81
0.5260
K2SO4
16.08
0.48
0.0077
K2SiF6
1.61
0.05
K2HPO4
1.85
0.05
NH3
141.92
4.21
不溶物杂质
0.40
0.01
∑干
1267.24
37.62
H2O
2101.55
62.38
∑
3368.79
100
四、汽提脱氨浓缩
浓缩终点的确定
浓缩液沸点温度为113℃,在地下槽时温度降为10℃,输送管路温度降为2℃,为安全起见(防止在管路中结晶堵塞管道),当混合溶液温度降至90℃时为饱和溶液。
KH2PO4在90℃时溶解度0.785kg/kgH2O
则浓缩终点混合溶液的含水量为:
1105.38/0.785=1408.13kg
蒸发水量:
2101.55-1408.13=693.42kg
浓缩液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1105.38
43.63
98.22
0.7850
K2SO4
16.08
0.63
1.43
0.0114
K2SiF6
1.61
0.06
0.14
0.0011
K2HPO4
1.85
0.07
0.16
0.0013
不溶物杂质
0.40
0.02
0.04
∑干
1125.32
44.42
100
H2O
1408.13
55.58
∑
2533.45
100
五、结晶
浓缩液冷却终点温度为40℃,40℃时KH2PO4溶解度为0.335kg/kgH2O
结晶量=(0.785–0.335)×1408.13=633.66kg,1000kg浓缩液可产出KH2PO4结晶为250.12kg
1000kg结晶蒸发水量:
1094kg
结晶收率:
633.66/1105.38=57.33%
结晶过程杂质全部析出
结晶晶浆组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4(S)
633.66
25.01
KH2PO4(L)
471.72
18.62
0.335
K2SO4
16.08
0.63
0.0114
K2SiF6
1.61
0.06
0.0011
K2HPO4
1.85
0.07
0.0013
不溶物杂质(S)
0.40
0.02
∑干
1125.32
44.42
H2O
1408.13
55.58
∑
2533.45
100
结晶母液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
471.72
24.83
96.02
0.335
K2SO4
16.08
0.85
3.27
0.0114
K2SiF6
1.61
0.08
0.33
0.0011
K2HPO4
1.85
0.10
0.38
0.0013
∑干
491.26
25.86
100
H2O
1408.13
74.14
∑
1899.39
100
六、结晶分离
采用离心机对结晶与母液进行分离,由于在离心过程中不可能将水分全部脱除,晶体带水一般在2%~2.5%左右。
假定离心分离后的晶体带水为2.5%(湿基),则干基带水为2.56%。
假设离心残液带水中带入干盐量为Xkg,则离心结晶干料总是为(634.06+X)kg。
离心残液带水量:
(634.06+X)×2.56%
则X=(634.06+X)×2.56%×25.86%/74.14%
X=5.71kg
结晶中带入KH2PO4的量:
5.71×96.02%=5.48kg
结晶中带入K2SO4的量:
5.71×3.27%=0.19kg
结晶中带入K2SiF6的量:
5.71×0.33%=0.02kg
结晶中带入K2HPO4的量:
5.71×0.38%=0.02kg
结晶带入水量(634.06+5.71)×2.56%=16.38kg
结晶组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
干基分率%
KH2PO4
639.14
97.41
99.90
K2SO4
0.19
0.03
0.03
K2SiF6
0.02
0.003
0.003
K2HPO4
0.02
0.003
0.003
不溶物杂质
0.40
0.06
0.06
∑干
639.77
97.50
100
H2O
16.38
2.50
∑
656.15
100
母液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
466.24
24.83
96.02
0.335
K2SO4
15.89
0.85
3.27
0.0114
K2SiF6
1.59
0.08
0.33
0.0011
K2HPO4
1.83
0.10
0.38
0.0013
∑干
485.55
25.86
100
H2O
1391.75
74.14
∑
1877.30
100
七、母液循环的计算
1、一次母液循环
(1)混合
母液加入反应液中,与反应液进行混合
反应完成组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1105.38
32.81
0.5260
K2SO4
16.08
0.48
0.0077
K2SiF6
1.61
0.05
K2HPO4
1.85
0.05
NH3
141.92
4.21
不溶物杂质
0.40
0.01
∑干
1267.24
37.62
H2O
2101.55
62.38
∑
3368.79
100
一次母液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
466.24
24.83
96.02
0.335
K2SO4
15.89
0.85
3.27
0.0114
K2SiF6
1.59
0.08
0.33
0.0011
K2HPO4
1.83
0.10
0.38
0.0013
∑干
485.55
25.86
100
H2O
1391.75
74.14
∑
1877.30
100
混合液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1571.62
29.96
0.4499
K2SO4
31.97
0.61
0.0091
K2SiF6
3.20
0.06
K2HPO4
3.68
0.07
NH3
141.92
2.70
不溶物杂质
0.40
0.01
∑干
1752.79
33.41
H2O
3493.30
66.59
∑
5246.09
100
(2)、汽提脱氨浓缩
浓缩终点的确定
浓缩液沸点温度为113℃,在地下槽时温度降为10℃,输送管路温度降为2℃,为安全起见(防止在管路中结晶堵塞管道),当混合溶液温度降至90℃时为饱和溶液。
KH2PO4在90℃时溶解度0.785kg/kgH2O
则浓缩终点混合溶液的含水量为:
1571.62/0.785=2002.06kg
蒸发水量:
3493.30-2002.06=1491.24kg
浓缩液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1571.62
43.50
97.56
0.7850
K2SO4
31.97
0.88
1.98
0.016
K2SiF6
3.20
0.09
0.20
0.0016
K2HPO4
3.68
0.10
0.23
0.0018
不溶物杂质
0.40
0.01
0.02
∑干
1610.87
44.59
100
H2O
2002.06
55.41
∑
3612.93
100
(3)、结晶
浓缩液冷却终点温度为40℃,40℃时KH2PO4溶解度为0.335kg/kgH2O
结晶量=(0.785–0.335)×2002.06=900.93kg,1000kg浓缩液可产出KH2PO4结晶为249.36kg
结晶收率:
900.93/1571.62=57.32%
1000kg结晶蒸发水量:
1655.22kg
结晶过程杂质全部析出
结晶晶浆组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4(S)
900.93
24.94
KH2PO4(L)
670.69
18.56
0.335
K2SO4
31.97
0.88
0.016
K2SiF6
3.20
0.09
0.0016
K2HPO4
3.68
0.10
0.0018
不溶物杂质(S)
0.40
0.01
∑干
1610.87
44.59
H2O
2002.06
55.41
∑
3612.93
100
二次结晶母液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4(L)
670.69
24.73
94.52
0.335
K2SO4
31.97
1.18
4.50
0.016
K2SiF6
3.20
0.12
0.45
0.0016
K2HPO4
3.68
0.13
0.52
0.0018
∑干
709.54
26.17
100
H2O
2002.06
73.83
∑
2711.60
100
(4)、结晶分离
采用离心机对结晶与母液进行分离,由于在离心过程中不可能将水分全部脱除,晶体带水一般在2%~2.5%左右。
假定离心分离后的晶体带水为2.5%(湿基),则干基带水为2.56%。
假设离心残液带水中带入干盐量为Xkg,则离心结晶干料总是为(900.93+X)kg。
离心残液带水量:
(900.93+X)×2.56%
则X=(900.93+X)×2.56%×26.17%/73.83%
X=8.25kg
结晶中带入KH2PO4的量:
8.25×94.52%=7.80kg
结晶中带入K2SO4的量:
8.25×4.50%=0.37kg
结晶中带入K2SiF6的量:
8.25×0.45%=0.04kg
结晶中带入K2HPO4的量:
8.25×0.52%=0.04kg
结晶带入水量(900.93+8.25)×2.56%=23.28kg
结晶组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
干基分率%
KH2PO4
908.73
97.41
99.91
K2SO4
0.37
0.04
0.04
K2SiF6
0.04
0.004
0.004
K2HPO4
0.04
0.004
0.004
不溶物杂质
0.40
0.04
0.04
∑干
909.58
97.50
100
H2O
23.28
2.50
∑
932.86
100
二次母液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4(L)
662.89
24.73
94.52
0.335
K2SO4
31.60
1.18
4.50
0.016
K2SiF6
3.16
0.12
0.45
0.0016
K2HPO4
3.64
0.13
0.52
0.0018
∑干
701.29
26.17
100
H2O
1978.78
73.83
∑
2680.07
100
2、二次母液循环
(1)混合
母液加入反应液中,与反应液进行混合
反应完成组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1105.38
32.81
0.5260
K2SO4
16.08
0.48
0.0077
K2SiF6
1.61
0.05
K2HPO4
1.85
0.05
NH3
141.92
4.21
不溶物杂质
0.40
0.01
∑干
1267.24
37.62
H2O
2101.55
62.38
∑
3368.79
100
二次母液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4(L)
662.89
24.73
94.52
0.335
K2SO4
31.60
1.18
4.50
0.016
K2SiF6
3.16
0.12
0.45
0.0016
K2HPO4
3.64
0.13
0.52
0.0018
∑干
701.29
26.17
100
H2O
1978.78
73.83
∑
2680.07
100
混合液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1768.27
29.23
0.4333
K2SO4
47.68
0.79
0.0117
K2SiF6
4.77
0.08
K2HPO4
5.49
0.09
NH3
141.92
2.35
不溶物杂质
0.40
0.006
∑干
1968.53
32.54
H2O
4080.33
67.46
∑
6048.86
100
(2)、汽提脱氨浓缩
浓缩终点的确定
浓缩液沸点温度为113℃,在地下槽时温度降为10℃,输送管路温度降为2℃,为安全起见(防止在管路中结晶堵塞管道),当混合溶液温度降至90℃时为饱和溶液。
KH2PO4在90℃时溶解度0.785kg/kgH2O
则浓缩终点混合溶液的含水量为:
1768.27/0.785=2252.53kg
蒸发水量:
4080.33-2252.53=1827.8kg
浓缩液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4
1768.27
43.35
96.81
0.7850
K2SO4
47.68
1.17
2.61
0.021
K2SiF6
4.77
0.12
0.26
0.002
K2HPO4
5.49
0.13
0.30
0.002
不溶物杂质
0.40
0.009
0.02
∑干
1826.61
44.78
100
H2O
2252.53
55.22
∑
4079.14
100
(3)、结晶
浓缩液冷却终点温度为40℃,40℃时KH2PO4溶解度为0.335kg/kgH2O
结晶量=(0.785–0.335)×2252.53=1013.64kg,1000kg浓缩液可产出KH2PO4结晶为248.49kg
结晶收率:
1013.64/1768.27=57.32%
1000kg结晶蒸发水量:
1803kg
结晶过程杂质全部析出
结晶晶浆组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4(S)
1013.64
24.85
KH2PO4(L)
754.63
18.50
0.335
K2SO4
47.68
1.17
0.021
K2SiF6
4.77
0.12
0.002
K2HPO4
5.49
0.13
0.002
不溶物杂质(S)
0.40
0.009
∑干
1826.61
44.78
H2O
2252.53
55.22
∑
4079.14
100
三次结晶母液组成
物料名称
物料量(kg)
分率%
分率%
Kg/kgH2O
KH2PO4(L)
754.63
24.62
92.87
0.335
K2SO4
47.68
1.55
5.87
0.021
K2SiF6
4.77
0.15
0.59
0.002
K2HPO4
5.49
0.18
0.67
0.002
∑干
812.57
26.51
100
H2O
2252.53
73.49
∑
3065.10
100
(4)、结晶分离
采用离心机对结晶与母液进行分离,由于在离心过程中不可能将水分全部脱除,晶体带水一般在2%~2.5%左右。
假定离心分离后的晶体带水为2.5%(湿基),则干基带水为2.56%。
假设离心残液带水中带入干盐量为Xkg,则离心结晶干料总是为(1013.64+X)kg。
离心残液带水量:
(1013.64+X)×2.56%
则X=(1013.64+X)×2.56%×26.51%/73.49%
X=9.45kg
结晶中带入
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