年产5000吨脲甲醛缓释肥工艺设计

1、-. z. . . . . 资料. . . TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc441151444目录 PAGEREF _Toc441151444 h 错误！未定义书签。HYPERLINK l _Toc441151445第1章总论 PAGEREF _Toc441151445 h 1HYPERLINK l _Toc4411514461.1 工程名称 PAGEREF _Toc441151446 h 1HYPERLINK l _Toc4411514471.2 工程背景 PAGEREF _Toc441151447 h 1HYPERLINK l _Toc4411514481.

2、2.2 工程的意义 PAGEREF _Toc441151448 h 1HYPERLINK l _Toc4411514491.3 产品及其生产规模 PAGEREF _Toc441151449 h 1HYPERLINK l _Toc4411514501.3.1 产品特点 PAGEREF _Toc441151450 h 1HYPERLINK l _Toc4411514511.3.2 生产规模 PAGEREF _Toc441151451 h 1HYPERLINK l _Toc4411514521.4 工艺技术方案 PAGEREF _Toc441151452 h 1HYPERLINK l _Toc441

3、1514531.4.1 生产方法 PAGEREF _Toc441151453 h 1HYPERLINK l _Toc4411514541.4.2 工艺流程 PAGEREF _Toc441151454 h 1HYPERLINK l _Toc4411514551.4.3 设计原则 PAGEREF _Toc441151455 h 1HYPERLINK l _Toc4411514561.5市场前景 PAGEREF _Toc441151456 h 1HYPERLINK l _Toc4411514571.6 原料、燃料及动力供给 PAGEREF _Toc441151457 h 1HYPERLINK l _

4、Toc441151458第二章总图运输 PAGEREF _Toc441151458 h 1HYPERLINK l _Toc4411514592.1 设计依据 PAGEREF _Toc441151459 h 1HYPERLINK l _Toc441151460厂区布局概述 PAGEREF _Toc441151460 h 1HYPERLINK l _Toc441151461工艺装置的布置 PAGEREF _Toc441151461 h 1HYPERLINK l _Toc441151462第三章脲甲醛缓释肥工艺流程及论证 PAGEREF _Toc441151462 h 1HYPERLINK l _T

5、oc4411514633.1 设计目标 PAGEREF _Toc441151463 h 1HYPERLINK l _Toc4411514643.2 工艺路线分析 PAGEREF _Toc441151464 h 1HYPERLINK l _Toc4411514653.2.1 合成阶段 PAGEREF _Toc441151465 h 1HYPERLINK l _Toc4411514663.2.2 产品处理阶段 PAGEREF _Toc441151466 h 1HYPERLINK l _Toc441151467第四章物料衡算及能量衡算 PAGEREF _Toc441151467 h 1HYPERLI

6、NK l _Toc4411514684.1 概述 PAGEREF _Toc441151468 h 1HYPERLINK l _Toc4411514694.2 物料衡算 PAGEREF _Toc441151469 h 1HYPERLINK l _Toc441151470第五章设备设计及选型 PAGEREF _Toc441151470 h 1HYPERLINK l _Toc4411514715.1、反响器的设计 PAGEREF _Toc441151471 h 1HYPERLINK l _Toc4411514725.1.1 反响器概述 PAGEREF _Toc441151472 h 1HYPERLI

7、NK l _Toc4411514735.1.2 反响器构造 PAGEREF _Toc441151473 h 1HYPERLINK l _Toc4411514745.1.3 反响器设计计算 PAGEREF _Toc441151474 h 1HYPERLINK l _Toc4411514755.1.4 构造计算 PAGEREF _Toc441151475 h 1HYPERLINK l _Toc4411514765.2 枯燥器设计 PAGEREF _Toc441151476 h 1HYPERLINK l _Toc4411514775.2.1 枯燥器概述 PAGEREF _Toc441151477 h

8、 1HYPERLINK l _Toc4411514785.2.2 枯燥器设计与选型 PAGEREF _Toc441151478 h 1HYPERLINK l _Toc4411514795.2.3 枯燥器的设计 PAGEREF _Toc441151479 h 1HYPERLINK l _Toc4411514801流化速度确实定 PAGEREF _Toc441151480 h 1HYPERLINK l _Toc4411514813枯燥器的宽度和长度 PAGEREF _Toc441151481 h 1HYPERLINK l _Toc4411514824枯燥器高度 PAGEREF _Toc441151

9、482 h 1HYPERLINK l _Toc4411514835枯燥器构造设计 PAGEREF _Toc441151483 h 1HYPERLINK l _Toc4411514845.2.3 附属设备的选型 PAGEREF _Toc441151484 h 1HYPERLINK l _Toc4411514851送风机和排风机 PAGEREF _Toc441151485 h 1HYPERLINK l _Toc4411514863除尘设备 PAGEREF _Toc441151486 h 1HYPERLINK l _Toc4411514875.3 造粒机的设计与选型 PAGEREF _Toc4411

10、51487 h 1HYPERLINK l _Toc441151488第七章车间布置与配管 PAGEREF _Toc441151488 h 1HYPERLINK l _Toc4411514897.1、设计依据 PAGEREF _Toc441151489 h 1HYPERLINK l _Toc4411514907.2、设计*围 PAGEREF _Toc441151490 h 1HYPERLINK l _Toc4411514917.3、车间布置 PAGEREF _Toc441151491 h 1HYPERLINK l _Toc441151492车间布置方案确定 PAGEREF _Toc4411514

11、92 h 1HYPERLINK l _Toc4411514937.4 设备配管 PAGEREF _Toc441151493 h 1HYPERLINK l _Toc4411514947.4.1 塔设备配管 PAGEREF _Toc441151494 h 1HYPERLINK l _Toc4411514957.4.2 容器配管 PAGEREF _Toc441151495 h 1HYPERLINK l _Toc4411514967.4.3 换热设备配管 PAGEREF _Toc441151496 h 1HYPERLINK l _Toc4411514977.4.4 压缩机配管 PAGEREF _Toc

12、441151497 h 1HYPERLINK l _Toc4411514987.4.5 调节阀组布置 PAGEREF _Toc441151498 h 1HYPERLINK l _Toc4411514998.1 设计依据 PAGEREF _Toc441151499 h 1HYPERLINK l _Toc4411515008.2 管线布置 PAGEREF _Toc441151500 h 1HYPERLINK l _Toc4411515018.3 管廊布置 PAGEREF _Toc441151501 h 1HYPERLINK l _Toc4411515028.3.1 管廊的布置形式 PAGEREF

13、_Toc441151502 h 1HYPERLINK l _Toc4411515038.3.2 管廊的宽度 PAGEREF _Toc441151503 h 1HYPERLINK l _Toc4411515048.3.3 管廊的高度 PAGEREF _Toc441151504 h 1HYPERLINK l _Toc441151505管架柱间距 PAGEREF _Toc441151505 h 1HYPERLINK l _Toc4411515068.4 管廊管道布置 PAGEREF _Toc441151506 h 1HYPERLINK l _Toc4411515078.5 管架铺设 PAGEREF

14、_Toc441151507 h 1HYPERLINK l _Toc441151508第九章公用工程及辅助设施 PAGEREF _Toc441151508 h 1HYPERLINK l _Toc4411515099.1 公用工程需求量 PAGEREF _Toc441151509 h 1HYPERLINK l _Toc4411515109.2 公用工程及辅助设施 PAGEREF _Toc441151510 h 1HYPERLINK l _Toc4411515119.3 公用土建工程方案 PAGEREF _Toc441151511 h 1HYPERLINK l _Toc441151512第十章环境保

15、护 PAGEREF _Toc441151512 h 1HYPERLINK l _Toc44115151310.1 环境保护设计的依据 PAGEREF _Toc441151513 h 1HYPERLINK l _Toc44115151410.2 评价适用标准 PAGEREF _Toc441151514 h 1HYPERLINK l _Toc44115151510.3 主要污染工序 PAGEREF _Toc441151515 h 1HYPERLINK l _Toc44115151610.4 主要污染处理及环保措施 PAGEREF _Toc441151516 h 1HYPERLINK l _Toc4

16、4115151710.4.1 加热炉燃烧产生的烟气 PAGEREF _Toc441151517 h 1HYPERLINK l _Toc44115151810.4.2 污水处理及影响分析 PAGEREF _Toc441151518 h 1HYPERLINK l _Toc44115151910.4.3 噪声治理措施及影响分析 PAGEREF _Toc441151519 h 1HYPERLINK l _Toc44115152010.4.4 固体废弃物处理及影响分析 PAGEREF _Toc441151520 h 1HYPERLINK l _Toc441151521第十一章工厂组织及劳动定员 PAGE

17、REF _Toc441151521 h 1HYPERLINK l _Toc44115152211.1 劳动定员 PAGEREF _Toc441151522 h 1HYPERLINK l _Toc44115152311.2 人员培训 PAGEREF _Toc441151523 h 1HYPERLINK l _Toc441151524第十二章投资估算 PAGEREF _Toc441151524 h 1HYPERLINK l _Toc44115152512.1 固定资产投资 PAGEREF _Toc441151525 h 1HYPERLINK l _Toc44115152612.2 人员配置 PAG

18、EREF _Toc441151526 h 1HYPERLINK l _Toc44115152712.3 原料 PAGEREF _Toc441151527 h 1HYPERLINK l _Toc44115152812.4 其他 PAGEREF _Toc441151528 h 1HYPERLINK l _Toc441151529第十三章经济效益分析 PAGEREF _Toc441151529 h 1HYPERLINK l _Toc44115153013.1 脲甲醛缓释肥年总销售价 PAGEREF _Toc441151530 h 1HYPERLINK l _Toc44115153113.2 利润分析

19、 PAGEREF _Toc441151531 h 1HYPERLINK l _Toc44115153213.3 利润率简易计算 PAGEREF _Toc441151532 h 1HYPERLINK l _Toc44115153313.4、投资回报期 PAGEREF _Toc441151533 h 1HYPERLINK l _Toc44115153413.5 风险评估 PAGEREF _Toc441151534 h 1HYPERLINK l _Toc441151535第十四章结论及建议 PAGEREF _Toc441151535 h 1HYPERLINK l _Toc44115153614.1

20、产业政策的符合性及厂址合理性 PAGEREF _Toc441151536 h 1HYPERLINK l _Toc44115153714.2、设计生产方法先进合理 PAGEREF _Toc441151537 h 1HYPERLINK l _Toc44115153814.3、清洁生产及总量控制 PAGEREF _Toc441151538 h 1HYPERLINK l _Toc44115153914.4、建议 PAGEREF _Toc441151539 h 1第1章总论1.1 工程名称年产5000吨脲甲醛缓释肥工艺设计1.2 工程背景目前我国用占全球9的土地消耗了占世界总量32的化肥，单位面积用肥量

21、是世界平均水平的三倍多，化肥养分利用率一直较低，我国化肥的当季利用率氮肥仅为30到35，磷肥为10到25，钾肥为35到50。由于施肥不当和肥料利用率不高等原因，化学肥料大量损失，造成巨大的资源浪费、经济损失和严重的环境污染，所以提高肥料利用率已刻不容缓。缓释肥料能有效地控制养分释放速度，延长肥效期，最大限度地提高肥料利用率，减少养分流失，降低环境污染、减少社会资源消耗，对农业可持续开展具有重要意义。为此，国家把缓控释肥料行业作为优先开展的产业，出台相关支持政策，在2007年中央1号文件和国家中长期科学开展纲要(20052020年)等国家文件和规划中，都把缓控释肥料作为重要开展方向。脲甲醛肥料是

22、一种具有良好物理性和缓释性的长效氮肥，能够促进土壤形成团粒构造，改善土壤通透性，增加作物根系穿透力。近几年脲甲醛肥料在我国的需求量和生产量逐年增加，是具有潜力的缓释肥料品种1.2.2 工程的意义*自古以来就是农业大省，是我国粮食的主要产地，其所需的化肥量相应也高。但生产脲甲醛缓释肥的厂家很少。因此，本工程的建立有着重要意义。1低种植本钱。普通复*存在利用率低、对环境污染大的问题，而脲甲醛是尿素与甲醛的反响物，通过脲甲醛有机结合，可提高产品品质，生产出高氮、高钾、高磷等不同品种的系列脲甲醛复*料。与普通复*料相比，等效情况下肥料量投入可减少20，使资金和人力的投入减少，有一定的增产效果。脲甲醛复

23、*中含有的冷水不溶氮和热水不溶氮具有缓释功能，速效和长效完美结*效持久，氮的利用率可达50，一次施肥可满足作物整个生长周期的养分需要，从而节省用肥本钱。2经济效益好。由于为农民着想，指导农民科学种田、科学施肥，降低了种粮的本钱，为农民创收提供了条件。同时，也带来了良好的经济效益，也为地方增加了税收，为地方经济的开展作出了奉献。因此，本工程是国家、集体、个人都得利的好工程。3社会效益好。因该工程是一个新型的工程，弥补了地方的空白，其产品的销售定会提高我市的知名度。同时，该工程可解决局部人员的就业，为社会缓解了就业压力，效益显著。1.3 产品及其生产规模1.3.1 产品特点1脲甲醛是由尿素和甲醛在

24、一定条件下发生缩合反响生成，主要包含一亚甲基二脲、二亚甲基三脲、*甲基四脲等缩合物。脲甲醛靠土壤微生物分解释放氮元素，其N肥效期可通过控制反响条件调节产生缓控释作用的原理是脲甲醛复*施人土地后，在土壤微生物的作用下逐步分解并释放氮，从而保证复*养分不流失。所含的氮元素在微生物分解下即可转化为农作物直接吸收的无机氮，快速释放养分，形成脲甲醛肥料中的速效成分(1040 d)；一亚甲基二脲必须被微生物分解一段时间，才转化为作物可直接吸收的无机氮，形成脲甲醛肥料中的中效成分(4080 d)；二亚甲基三脲必须经过微生物的长期、屡次分解才能转化为农作物吸收的无机氮，形成脲甲醛肥料中的长效成分(80 120

25、 d)。其中*甲基四脲、四亚甲基五脲等缩合物缓释时间更长，肥效期能到达180 d以上，氮元素不流失，适用于经济作物。2) 脲甲醛复*的颗粒强度高、不易破碎，颗粒圆润有光泽，结块少，无粉尘，抗压，便于储藏和运输，利于机械施肥。3) 绿色环保、无污染。由于利用率高，养分释放完全，无外包膜残留，符合国家开展绿色生态型农业的要求。1.3.2 重要性近几年来，平安、高效、环保的复*越来越引起国家政府部门和行业内专家的关注，十二五规划中，国家明确提出要大力开展肥料新品种，以解决大量施用化肥造成的土壤板结、水质富营养化、农产品质量下降等问题。根据土壤肥力和作物生长期的营养需求特性，开发生产新型的复*料是当今

26、世界化肥工业开展的总趋势，是肥料产品构造调整的主要目标，也是现代农业开展的大方向。与兴旺国家和世界化肥开展总趋势相比，我国在复*产品品种、规模和效益上均存在较大差距。对于化肥生产企业来说，抓住机遇，研究生产新型复*料以满足我国现代农业对化肥的需求已是大势所趋。普通复*存在利用率低、对环境污染大的问题，而脲甲醛是尿素与甲醛的反响物，通过脲甲醛料浆同复*喷浆造粒工艺、氨化滚筒造粒工艺的有机结合，可提高产品品质，生产出高氮、高钾、高磷等不同品种的系列脲甲醛复*料。与普通复*料相比，等效情况下肥料量投入可减少20，使资金和人力的投入减少，有一定的增产效果。1.3.2 生产规模本工程的生产规模到达满负荷

27、生产时为年产5000吨。1.4 工艺技术方案1.4.1 生产方法尿素、甲醛、水、硝酸等原料按一定比例配备根据市场需求和各地土壤检测结果。在脲甲醛配制罐中参加定量的尿素、水和氢氧化钠，使其形成碱性溶液并加热，再将定量的甲醛参加配制罐，同时进展混合搅拌。在一定时间内，尿素与甲醛溶液经过反响大局部生成羟甲基脲溶液。在一定温度下经过一段时间的充分反响生成脲甲醛溶液，反响终点为酸性，停顿加热，通过脲甲醛输送泵输送至缓冲槽中，缓冲槽中的脲甲醛溶液经计量后送至造粒机与各物料混合后造粒。原料全部破碎，计算机自动配料，混合后，采用滚筒造粒，流化床枯燥机，筛分后产品包装，非成品破碎后返回造粒。1.4.2 工艺流程

28、工艺流程分为3个局部，即原料预处理，原料反响、产品枯燥后处理及包装和尾气的净化。将尿素溶解于水，参加氢氧化钠使其形成碱性溶液pH=7.5并加热，再参加定量甲醛，在40下混合搅拌反响1小时羟甲基化反响，然后用硝酸调pH为1.0左右，在40下混合搅拌反响1小时亚甲基化反响，过滤得到滤饼，滤饼含水50%，枯燥滤饼的产品。枯燥热源和反响加热热源为天然气。从枯燥机卸出干物料经旋转卸料器，送入自动定量包装机中，经自动定量包装机包装为成品。1.4.3 设计原则原料和产品机械运送，原料采用电子秤计量，产品自动包装。自动化水平一般，运行可靠，生产灵活。1.5市场前景在市场方面，因该地区生产的肥料品种单一，脲甲醛

29、缓释肥的销售竞争力度较小，因此，工程的环境条件比拟优越。我国是一个农业大国，且人口众多，粮油、蔬菜消费量极其巨大，因土地面积少，只能靠提高其单产量，才能满足市场的需求。提高单产量的主要途径就是使用化肥，而缓释肥料能有效地控制养分释放速度，延长肥效期，最大限度地提高肥料利用率，减少养分流失，降低环境污染、减少社会资源消耗，对农业可持续开展具有重要意义。因此，可以断定这些因素的存在为脲甲醛缓释肥提供了良好的市场需求。脲甲醛缓释肥是一种新型肥种，我国是化肥生产大国，产量和用量均居世界前列。但化肥利用率确远低于世界水平。这既浪费了大量的财力和资源，又造成了不应有的环境污染。肥料增效剂正是应长效肥料市场

30、的需求，研制开发的高新技术，应用这一技术产品生产的长效氮肥、复混*具有肥效期长，利用率高，作物增长幅度大等优点。缓释肥料将是未来开展方向！目前，我国市场占有份额很低，脲甲醛缓释肥的需求也会逐年增长，因而该工程有广阔的市场前景和可观的效益。1.6 原料、燃料及动力供给尿素：农用级，含氮46%。*心连心化工*购置；甲醛：36%工业甲醛，*鹏鑫化工*购置；硝酸：工业硝酸，*永昌化工*购置；燃料：无烟煤，*市石龙区鑫鑫煤矿购置；水：外部共给，至界区内；供给工艺水的补充和生活用水，工艺水的循环采用循环泵来实现；蒸汽：外部共给，至界区内；电：外部共给，至界区内；引自变电站110KV高压电源线，经变压器变压

31、后，进低压配电室配电，然后分动力和照明两路干线供车间动力设备和照明用电；厂内运输：叉车第二章总图运输2.1 设计依据化工企业总图运输设计规* GB50489-2009 工业企业总平面设计规* GB50187-93 建筑设计防火规* GB50016-2006 化工管道设计规* HG/T20695-87 化工设备管道外防腐设计规定 HG/T20679-90 化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定 HG/T20561国家缓释肥标准GB/T23348-20092.2 设计*围厂内总平面布置、竖向布置、交通运输设计、厂区绿化。2.3 总平面布置2.3.1 总平面布置原则从工程角度来看，工厂总平面布置

32、应该注意满足以下要求：工厂总平面布置应该满足生产和运输要求；工厂总平面布置应该满足平安和卫生要求；工厂总平面布置应该考虑工厂开展的可能性和妥善处理工厂分期建立问题；工厂总平面布置必须贯彻节约用地的原则；工厂总平面布置应考虑各种自然条件和周围环境的影响；工厂总平面布置应为施工安装创造有利条件；工艺流程顺直，物料管线短捷，尽量缩短各装置和设施之间的物料输送距离。装置管理及控制采取相对集中的布置原则。总平面布置厂区布局概述厂区按照功能分区集中布置，可分为原料区、产品区、工艺装置区、公用工程设施区、辅助设施区、行政管理区等。其中，在满足生产、操作、平安和环保要求的条件下，将合成车间和产品枯燥与造粒车间

33、布置在同一区域内，以便集中控制和管理。本工程设计中，厂区内道路总体呈网格状布置：主干道设计宽度为10米双向四车道，次干道设计宽度为5米双向两车道。整个厂区的道路及建构筑物都进过严格规划，布置规整。同时，人流与货流别离，并留有消防平安通道。厂区布局设置时分别将仪修车间、中心化验室进展合并，将控制中心和环境监控站合并，大大提高了土地利用率。本厂区中容易产生噪音和振动的车间被安排在厂区西边，通过树林对安静、振动有要求的场所分隔。同样的，工艺装置区与生产管理区、生活区之间留有足够的平安距离，并通过树木阻隔噪音。本工程中在厂区内一块开展用地，位于东北角，用于辅助生产设施及公用工程设施后期建立的。在工艺装

34、置区，同样预留了一个反响车间，可用于后期其他反响工艺的扩展建立。主要经济技术指标总平面布置主要经济指标如下表所示表2-1 总平面布置经济指标序号指标名称单位数量1厂区总面积m21000002厂区内建筑物总面积m242777.733道路用地面积m2242904绿化面积m212071.75围墙长度m13006建筑系数%42.787绿化系数%12.078出入口个数个4工艺装置的布置设计规*要求工艺装置在厂区内布置应相对集中，形成一个或几个装置街区。本工程设计中将合成车间和产品枯燥与造粒车间集中布置，设置在同一街区内，这样有利于集中铺设公用工程管线以及集中控制管理，以便工艺生产流程顺畅、衔接短捷，紧凑

35、合理，与相邻设施很好协调。此外，集中布置工艺装置有利于施工、安装和检修。工艺生产装置宜布置在人员集中场所全年最小频率风向的上风侧，并位于散发可燃气体的储运设施全年最小频率风向的下风侧。本工程设计中，人员集中的场所诸如行政办公楼、医疗站、食堂、中心化验室、开发部等等都位于东南角，正处于全年最小频率西风的下风侧。控制室的位置应该靠近主要工艺装置或主要控制设备，本工程设计中的控制中心距离工艺生产区比拟靠近，又在一定的平安距离以外。控制室朝向高压或者有爆炸危险的生产设备区一侧的外墙，应为密闭式或控制室整体采用抗暴型构造。此外，控制室还应该防止噪音、振动以及电磁干扰较大的场所对其的干扰。本工程设计中，使

36、用较多的树木作为隔音屏障，使得控制中心与噪音较大的工艺装置区以及机修/仪修车间隔开。装置区内道路的布置应该满足生产操作、物料运输、设备检修、消防平安和事故急救等的要求，应力求减少道路的面积；工艺装置的内部道路应与街区外的厂区道路连接。第三章脲甲醛缓释肥工艺流程及论证3.1 设计目标本工程的目标是建立一座年产5000吨脲甲醛缓释肥的化工厂，缓解国内脲甲醛缓释肥供需紧*的情况。3.2 工艺路线分析从工艺角度出发，工艺路线主要分为合成以及产品处理两个阶段。3.2.1 合成阶段尿素和甲醛在40，pH为1的条件下发生缩合反响，生成甲叉脲聚合物。反响步骤为：HCHO H2NCONH2 H2NCONHCH2

37、OH一羟甲基脲HCHO H2NCONHCH2OH HOCH2NHCONHCH2OH二羟甲基脲H2NCONHCH2OH H2NCONH2 H2NCONHCH2NHCONH2甲叉二脲 H2O；HOCH2NHCONHCH2OH+2H2NCONH2 H2NCOHNCH2NHCONHCH2NHCONH2二甲叉三脲 2H2O。甲叉二脲和二甲叉三脲继续与羟甲基脲反响，生成聚合度更高的聚甲叉脲。该阶段为放热反响。聚甲叉脲通式为：H2NCONHCH2NHCONHnH，其中n 1 10。3.2.2 产品处理阶段产品处理主要包括过滤、枯燥与造粒步骤。过滤采用板框压滤机，枯燥采用流化床枯燥器，造粒采用滚筒造粒机。第四

38、章物料衡算及能量衡算4.1 概述本工艺是设计一套脲甲醛缓释肥生产系统，根据工艺自身特点将全流程分为三个工段：原料预处理工段、反响工段、产品枯燥与造粒工段。在原料预处理工段，利用换热器将原料加热到反响所需的温度。在反响工段，将预热好的原料参加连续釜式反响器。在产品枯燥和造粒工段，将合成的产品经板框压滤机、流化床枯燥器和造粒机，得到最终产品脲甲醛缓释肥。此工段过滤的水可循环使用。4.2 物料衡算在反响工段，生产条件为：水：尿素：甲醛=1：1.5：1摩尔比；反响温度：40度；反响时间：2小时；间歇操作，辅助时间：每批装料、卸料以及清洗时间总和为1小时，故一批原料耗时3小时。故以下计算以一批料为基准，

39、即3小时。尿素的利用率为65%。工艺过程：将尿素溶解于水，参加甲醛，用硝酸调pH为1左右，反响1小时，过滤得到滤饼，滤饼含水50%，枯燥滤饼的产品。枯燥热源和反响加热热源为天然气或低压蒸汽。分析过程：计算过程以氮元素为基准由文献等资料确定尿素到脲甲醛产品的过程中N的转化率为65%*N=65%，反响釜为间歇式操作，反响时间为2小时，辅助时间：每批装料、卸料以及清洗时间总和为1小时，故一批原料耗时3小时。故以下计算以一批料为基准，即3小时。选定产品实际含水量为2%。表4-1物质摩尔质量表物质水尿素甲醛氮氢氧化钠硝酸摩尔质量g/mol18.0260.0630.0314.0040.0163.01设计过

40、程按年工作日300天；作业制度：三班制；实际过程中一天运行24h/d,一年进料批数为2400次以年产5000吨为准，共需要尿素总量：5000*0.37/0.65*0.46=6187.3假设过滤枯燥及包装过程产品损失为1%则实际需要尿素：M1=6187.3/0.99=6250t/批次，得每批次加料量:m=6250/2400=2.6042t/批次计算过程：(以每批次三小时为基准)选定尿素加料量为m1=2.6042t/批次，或者m1=0.8681t/h=868.1kg/h故n1=868.1/60.06=14.4533 kmol/h以摩尔比得：水的摩尔流量：n2=n1/1.5=9.636 kmol/h

41、，或者n2=19.272 kmol/批次水的质量流量：m2=n2*18.02=173.64 kg/h甲醛摩尔流量：n3=n1/1.5=9.636 kmol/h工业甲醛质量流量：m3=9.636*30.03/0.36=803.803 kg/h氢氧化钠质量流量：由于要使羟甲基化反响阶段pH=7.5，故c(OH-)=10-6.5mol/L，氢氧化钠为强电解质，假设在水中完全电离，则所需实际氢氧化钠溶液质量为mNaOHaq=347.28+1607.606*0.64*40*10(-6.5)/0.3=0.06 g/批料，所需质量很小，不计入物流中硝酸质量流量：在亚甲基化反响阶段pH=1.0，故c(H+)=

42、0.1 mol/L，总的反响过程中尿素与甲醛以1.5:1反响在此时水的总量为m(H2O)= 457.88+1607.606*1-0.36=1486.7kg/批料共需要硝酸的量为：m工业硝酸=1486.7*0.1*63.0129/0.68=13.777kg/批料取m工业硝酸=4.592kg/h反响釜2出料量：农用级尿素m1=868.1*(1-0.65)=303.823 kg/h工业甲醛m2=803.803-868.1*0.46*0.65*30.03/14.0037/1.5=242.185 kg/h产品质量以最终产品计：m=868.1*0.46*0.65/0.37= 701.519kg/h产品质量

43、以绝干物料计：m=701.519*1-0.01=694.444 kg/批料水：m3=173.64+1607.606*1-0.36/3=495.567kg/h表4-2反响工段物料衡算表组分名称系统进料kg/h系统出料kg/hCH2O803.803242.185CH4ON2868.067303.823UF0694.444H2O173.64495.567HNO34.5924.592第五章设备设计及选型5.1、反响器的设计5.1.1 反响器概述本反响器中主要进展尿素和甲醛摩尔比为1.5:1在40下进展先加成后缩合反响，最终生成聚甲叉脲，其通式为：H2NCONHCH2NHCONHnH，其中n 1 10。

44、本设计采用全混流反响器，和间歇反响器相比有许多优点：1全混流反响器可连续操作，自动化程度高，有利于大型化工生产。2在反响釜内，反响速率均匀，稳定性强。当然，全混流反响器也存在反响速率相对较低的缺点。5.1.2 反响器构造反响器进展的反响：HCHO + H2NCONH2H2NCONHCH2OH一羟甲基脲HCHO + H2NCONHCH2OH HOCH2NHCONHCH2OH二羟甲基脲H2NCONHCH2OH +H2NCONH2 H2NCONHCH2NHCONH2甲叉二脲 H2O；HOCH2NHCONHCH2OH+2H2NCONH2 H2NCOHNCH2NHCONHCH2NHCONH2 二甲叉三脲

45、 2H2O。1-壳体 2-螺旋盘管 3-驱动轴 4-尿素投料口 5-脲甲醛出口 7-甲醛投料口 8-排气管 9-搅拌桨叶 10-循环水入口 11-循环水出口 12-驱动电机 13-人孔图5-1 反响器构造图根据工艺要求和文献查得，专利9.7尿素甲醛反响器，进展脲甲醛合成反响器的初步设计。该反响器可以进展连续生产，生产效率高、产品质量好。其构造如上图所示。5.1.3 反响器设计计算1体积由于该反响为液相反响，物料的密度变化很小，故可近似认为是恒容过程。原料处理量：Q0=Qm/ QUOTE Q0=803.803+868.067+173.64+4.592*3/1500=3.70理论体积：Vr=3.7

46、1=3.70m3取装填系数为0.75，则反响釜的实际体积为：V=3.70/0.75=4.93m3 2内筒的高度和内径由于此反响为液液反响，故而取筒体内径圆整并查化工机械根底附录12，选取筒体直径查得此时1m高的容积为，1m高的外表积为查得当时，椭圆形封头曲面高度，直边高度，内外表积，容积筒体高度圆整为2.1m因此在11.3的*围内，故而设计合理3内筒的壁厚由于反响液有腐蚀性，故而选用Q235-A为筒体材料；内筒受外压大于内压，故为外压容器；查得100时Q235-A材料的弹性模量取有效壁厚，负偏差，腐蚀浴度故名义厚度外径临界长度为短圆筒临界压力由于故设计合理临界压力由于故设计合理4夹套的计算夹套

47、的内径和高度计算由于，所以由于查化工机械根底附录中无1700mm公称直径，故而取夹套高度圆整为5.1.4 构造计算1夹套壁厚夹套为内压容器；同内筒一样，选用Q235-A为夹套材料；查得在3070*围内许用应力设计压力取所以：计算壁厚圆整为设计壁厚名义壁厚即：夹套壁厚为3.45mm2换热计算所需的换热面积查得此反响的反响热所以热负荷由于本次反响传热为一边为恒温的传热，故：依经历取所以理论所需换热面积考虑15%的面积浴度，实际换热面积由此可见此反响釜的换热面积足够。3冷却水流量冷却水的定性温度查得此时比热容为因此冷却水的流量为由此可见：反响放热较少，所需的冷却水的量也比拟少。4搅拌器的选择由查化工

48、设计相关反响釜的技术指标可得：选择的搅拌器功率为5.5KW，搅拌轴的公称直径为95mm表5-1设计结果一览表反响器类型CSTR实际体积m34.93内筒直径mm1600内筒高度m2.1内壁材料Q235-A夹套直径mm1800夹套高度m2.1内筒壁厚mm7.8夹套壁厚mm3.45所需换热面积m21.71实际换热面积m211.018冷却水流量L/s0.15换热系数W/(m2505.2 枯燥器设计5.2.1 枯燥器概述从反响器出来的脲醛产品，经板框压滤机出来的滤饼含水量为50%，产品的含水量要求不大于2%，因此我们选择流化床枯燥器对反响器出来的产品进展枯燥。在这里我们选择卧式多室流化床枯燥器。1-抽风

49、机 2-卸料管 3-枯燥器 4-旋风除尘器5袋式除尘器 6-摇摆颗粒机 7-空气过滤器 8-加热器图5.2 卧式多室流化床枯燥器构造示意图流化床枯燥器的特性：1) 物料枯燥速度大,在枯燥器中停留时间短,所以使用于*些热敏性物料的枯燥.2由于流化床内温度均匀，并能自由调节，故可得到均匀的枯燥产品。3因热传递迅速，所以处理能力大。4) 在同一设备中,既可进展连续操作,又可进展间歇操作.5由于滞留时间可在几分钟几小时*围内任意选定，故可生产含水分极低的枯燥制品。6因流化床有相似于液体的状态和作用，所以处理容易。此外，物料输送简单。7装置无运动部件，构造简单，运转稳定。但被处理物料的形状和粒径有一定限

50、制。8不适用于易黏结或结块的物料。9)床层内纵向返混严重,对单级式连续枯燥器,物料在设备内停留时间不均匀,有可能使局部未枯燥的物料随着产品一起排出床层外.10) 对被枯燥物料的粒度有一定的限制,一般要求不小于30、不大于6。11对产品外观要求严格的物料不易采用。枯燥贵重和有毒的物料时，对回收装置要求苛刻。5.2.2 枯燥器设计与选型1主体设备的工艺设计计算，*1=0.5，*2=0.02物料衡算694.444*=347.222 347.222*(1-0.0204)=340.139340.139/(H2-0.02)2空气和物料出口温度确实定空气的出口温度应比出口处湿球温度高出 (经优化可取)，即由

51、及查湿度图得,近似取,于是物料离开枯燥器的温度的计算，即1由水蒸气查表得将有关数据代入上式，即解得3枯燥器的热量衡算枯燥器中不补充热量，因而可用下式进展衡算，即式中： Q3=W(2490+1.88t2) =340.139*(2490+1.88*70.8)=892219.971KJ/h=247.839kw Q2=GcCm2(Q2-Q1) =347.222*(1.2+4.187*0.02)*(43.3-30) =5928.379KJ/h=1.647kw取枯燥器的热损失为有效耗热量的， QL=0.15(Q2+Q3)=0.15*(247.839+1.647)=37.423kw将上面各值代入式中，便可解

52、得空气耗用量，即0.01746L=7.5078*10(-3)L+1.647+247.839+37.423解得：L=16432.36kg绝干气/h 由式可求得空气离开枯燥器的湿度H2，即H2=0.0407水/绝干气4预热器的热负荷和加热蒸汽消耗量 Qp=L(1.01+1.88H0)(t1-t0) =16432.36(1.01+1.88*0.02)(105-45)=1032872.42kJ/h=286.91kw由水蒸汽表查得，400水蒸气的温度，冷凝热，取预热器的热损失为有效传热量的，则蒸汽消耗量为：Wh=Qp/(r*0.85)= 1032872.42/(2138.5*0.85)=568.222k

53、g/h枯燥器的热效率为h=Q1/Qp=7.5078*10(-3)*L/286.91*%=123.37/286.91*100%=43%5.2.3 枯燥器的设计1流化速度确实定1.临界流化速度的计算在105下空气的有关参数为密度，黏度，导热系数。取球形颗粒床层在临界流化点。由和数值查图6-10得。临界流化速度由式6-16计算，即颗粒带出速度由1 及值查图6-10得带出速度由式6-17计算，即操作流化速度取操作流化速度为，即2流化床层底面积的计算枯燥第一阶段所需底面积由式6-25计算，即式中有关参数计算如下：取静止床层厚度，干空气的质量流速取为，即由于，所得值应予以校正，由值从图6-11查得。解得物

54、料升温阶段所需底面积由式6-26计算，即式中解得；床层总的底面积为：。3枯燥器的宽度和长度今取宽度b=1.2 ，长度l= 7.2，则流化床的实际底面积为。沿长度方向在床层内设置4个横向分隔板，板间距。物料在床层中的停留时间为：4枯燥器高度浓度相高度由式6-28计算，即而由式6-29计算，前已算出，于是别离段高度由及,从图6-12查得：为了减少气流对固体颗粒的带出量，取分布板以上的总高度为2.69m。5枯燥器构造设计布气装置采用单层多孔布气板，且取分布板压强降为床层压强降的，则再取阻力系数，则筛孔气速为：1枯燥介质的体积流量为：选取筛孔直径,则筛孔总数为：个分布板的实际开孔率为：，即在分布板上筛

55、孔按等边三角形布置，孔心距为：分隔板沿长度方向设置4个横向分隔板，隔板与分布板之间的距离为3050mm可调节，提供室内物料通路。分隔板宽1.2m，高2.3m，由5mm厚钢板制造。物料出口堰高将及代入上式，解得用式1求溢流堰高度，即将有关数据代入上式，经试差解得：。5.2.3 附属设备的选型1送风机和排风机为克制整个枯燥系统的阻力以输送枯燥介质，必须选用适宜类型的风机并确定其安装方式。风机的安装方式根本有三种，即送风式、后抽式、前送后抽式，此处选用前送后抽式，选择两台风机分别安装在换热器的前面和除尘器的后面，调节前后压强，可使枯燥室处于略微负压，整个系统与外界压强差可很小。送风机体积流量压头式中

56、可忽略, 则整个枯燥过程的压降主要有空气过滤器、换热器、枯燥器、旋风别离器和袋滤器的压降，由相关信息估算枯燥器压降为，则总和压降为取总压降为，为前半段提供动力的风机取标准条件下空气密度为查表知进口空气密度为；标准条件下体积流量为：标准条件下风压为：根据所需风量和风压参考旋转闪蒸枯燥与气流枯燥技术手册209页，查型离心通风机满足要求，电动机型号为Y355M34。该风机性能如下：风量 2637750995全风压 1542514488轴功率 315kW 排风机体积流量为后半段提供动力的风机取，枯燥器出口空气温度为t2=70.8，查表知此时空气密度为则标准条件下体积流量和风压分为：根据所需风量和风压参

57、考旋转闪蒸枯燥与气流枯燥技术手册209页，查型离心通风机满足要求，电动机型号为Y355M34。该风机性能如下：风量 2637750995全风压 1542514488轴功率 315kW2供料装置根据物料性质散粒状和生产能力735.612kg/h选用星形供料装置加料和排料。供料器是保证按照要求定量、连续或间歇、均匀地向枯燥器供料与排料。供料器有各种不同的形式和容量，必须根据物料的物理性质和化学性质如含湿量、堆积密度、粒度、黏附性、吸湿性、磨损性和腐蚀性等以及要求的加料速度选择适宜的供料器。常用的固体物料供料器有圆盘供料器、旋转叶轮供料器、螺旋供料器、喷射式供料器等。将这些供料器相比拟：对于圆盘供料

58、器，虽然构造简单、设备费用低，但是物料进枯燥器的量误差较大，只能用于定量要求不严格而且流动性好的粒状物料；对于旋转叶轮供料器，操作方便，安装简便，对高达300oC的高温物料也能使用，体积小，使用*围广，但在构造上不能保持完全气密性，对含湿量高以及有黏附性的物料不宜采用；对于螺旋供料器，密封性能好，平安方便，进料定量行高，还可使它使用于输送腐蚀性物料。但动力消耗大，难以输送颗粒大、易粉碎的物料；对于喷射式供料器空气消耗量大，效率不高，输送能力和输送距离受到限制，磨损严重。我们本次设计的任务是枯燥细颗粒物料，它在进入枯燥器之前的温度下为固态颗粒状，颗粒平均直径，硬度和刚性应较高。因为圆盘供料器只能

59、用于定量要求不严格的物料，所以通常情况下不选用。又因为螺旋供料器容易沉积物料，不宜用于一年300天，每天24小时的连续工作。另外喷射式供料器效率不高，且磨损严重，输送能力和输送距离受到限制，也不宜采用。综上，我们选用星型供料装置，如以下图所示：图5.3 星型加料器物料供料量计算星型加料器每转加料量为参考旋转闪蒸枯燥与气流枯燥技术手册54页，选择型星型加料器，该加料器主要参数如下：每转体积电机转速工作温度质量主要尺寸：A-230,B-200,C-150,H-240,F-120,E-500,n-d-3除尘设备由于对于粒径小于的细粉在旋风别离器内的除尘效果较差，为了回收有价值的尘粒和保护卫生，工业上

60、常采用除尘效率更高的设备进展二次除尘。二次除尘设备中常用的有袋滤器和湿式除尘器，其中袋滤器应用最多，具有以下特点：对于微米或亚微米数量级尘粒的除尘效率一般可达99%，甚至可达99.9%以上；处理气体量*围大，根据需要，可设计制造出处理每小时几立方米到几百万立方米气流量的袋式除尘器。适应性强，可以捕集多种干性粉尘；不受粉尘比电阻的限制，特别对于高比电阻粉尘，除尘效率比电除尘器高得多；进口含尘气体在相当大的*围内变化，对除尘效率和阻力影响不大。构造简单，使用灵活，运行稳定可靠，不存在水污染和污泥处理等问题。因此本次设计采用袋滤器。目前应用最多的袋滤器有两种形式，一种为电磁脉冲反吹式袋滤器，另一种为