热量衡算示例.pdf

热量衡算是化学工程中的一种重要计算方法，用于分析和设计化工过程中的能量利用效率和热能平衡。在本示例中，我们关注的是一个年生产能力为11万吨32%P2O5萃取磷酸（磷酸二氢铵）的车间，采用真空冷却技术。这个过程涉及到多个物料的热量交换，包括磷精矿、硫酸、淡磷酸、循环料浆、空气以及反应热和稀释热。 热量的收入主要来自以下几个方面： 1. **磷矿粉**：磷精矿的小时消耗量为36.7吨，其热量由比热和温度决定。磷精矿的比热为0.783 KJ/kg·K，夏季月平均温度为17.6℃，因此磷矿粉带来的热量约为505755 KJ。 2. **硫酸**：100%H2SO4的比热可以通过查手册或者特定的数学模型计算得到，本例中采用40℃时56%H2SO4的比热2.470 KJ/kg·K，硫酸带来的热量为5908747 KJ。 3. **淡磷酸**：淡磷酸含29.2%P2O5，比热为3.036 KJ/kg·K，55℃时的热量约为24245496 KJ。 4. **反应热**：磷精矿与硫酸反应会产生热量，根据盖斯定律计算，每摩尔反应的热量约为327 KJ/mol。磷精矿中氟磷灰石的含量和分解率决定了实际反应的热量，此处约为21701627 KJ。 5. **硫酸稀释热**：硫酸稀释到56%时，会释放热量，计算基于硫酸的比稀释热和稀释前后的摩尔比。 6. **循环料浆**：只有在采用真空冷却时，循环料浆的热量才需要计算。 7. **空气**：空气的热量交换通常较小，但在此过程中可能涉及逸出气体的冷却。 热量的支出包括： 1. **真空蒸发器**：虽然未提供具体数据，但真空冷却过程会带走一部分热量。 2. **环境热损失**：按照1.8%的比例计算，这部分热量从系统中流失。 3. **其他**：如排出的料浆、气体和返回的淡磷酸等带走的热量。 通过计算收入和支出的热量，可以进行车间的热量平衡分析，评估工艺的热效率，并可能提出优化方案以提高能源利用效率。例如，减少热量损失、优化循环料浆的处理、调整硫酸稀释过程等。此外，这样的热量衡算也对环境保护和节能减排具有重要意义，因为它有助于识别和控制潜在的能源浪费点。