年产5万吨尿素分离工段工艺和厂区初步设计——毕业设计

XX职业技术学院毕业设计（论文）XX应用化工技术专业题目年产5万吨尿素分离工段工艺和厂区初步设计毕业时间2012年6月学生姓名XX指导教师XX班级X二一一年六月二十日酒泉职业技术学院2012届各专业毕业论文（设计）成绩评定表姓名X班级X专业应用化工生产技术指导教师第一次指导意见设计题目有些问题，“尿素分离工段工艺设计”是你设计的工艺吗不是你应该写清楚年产量为多少的尿素分离工段工艺设计。这是用别人的工艺，进行自己的设计2011年4月1日指导教师第二次指导意见论文题目与内容相符，逻辑顺序合理，计算基本符合要求，但是格式问题较多，没有按照论文格式要求进行修改，希望参照学院化工系网站的论文格式要求进行修改，章节之间注意分页2011年5月11日指导教师第三次指导意见设计文档结构合理，层次基本清楚，对业务的阐述较为清晰，逻辑结构基本合理，功能基本达到了常规业务的要求，格式规范，能运用所学理论和有关专业知识，有一定的分析、解决问题能力。论文部分格式还存在问题。2011年6月5日指导教师评语及评分设计文档结构合理，层次清楚，对业务的阐述清晰，逻辑结构合理，功能达到了常规业务的要求，格式规范，较好地运用了所学理论和有关专业知识、技术知识。成绩良好签字（盖章）2011年6月13日答辩小组评价意见及评分成绩签字（盖章）年月日教学系毕业实践环节指导小组意见签字（盖章）年月日学院毕业实践环节指导委员会审核意见签字（盖章）年月日说明1、以上各栏必须按要求逐项填写。2、此表附于毕业论文设计封面之后。摘要本次设计采用水溶液全循环法合成、分离尿素,单一的设计了分离工段这一步。首先对分离工段进行了物料和热量衡算。其次在计算的基础上,根据计算结果对主要设备进行选型。最后初步设计了厂区建设布置及其三废处理。本设计主要包括尿素生产过程的分离工段工艺设计，分离工段的物料衡算、热量衡算及设备选型，工厂布置设计及其三废处理。主要设计图包括尿素生产分离工段工艺流程图、物料简图及全厂布置图。关键词尿素，工艺设计，物料衡算一、绪论（一）尿素1尿素的概况尿素外观为白色晶体或粉末，是动物蛋白质代谢后的产物，通常用作植物的氮肥。尿素是哺乳动物排出体内含氮代谢物的形式。它在肝合成，其过程被称为尿素循环。别名碳酰二胺、碳酰胺、脲分子式CONH22因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素，尿素含氮量46，是固体氮肥中含氮量最高的。尿素易溶于水，在20时100ML水中可溶解105G，水溶液呈中性反应。尿素产品有2种结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。粒状尿素为粒径12MM的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20时临界吸湿点为相对湿度80，但30时，临界吸湿点降至725，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。目前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。尿素是生理中性肥料，在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。我国规定肥料用尿素中缩二脲含量应小于05。缩二脲含量超过1时，不能做种肥、苗肥和叶面肥，其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥前48天施用。施用尿素适用于作基肥和追肥，有时也用作种肥。尿素在转化前是分子态的，不能被土壤吸附，应防止随水流失，转化后形成的氨也易挥发，所以尿素也要深施覆土。2尿素的市场状况目前在国际市场上，尿素产品通常以大颗粒形式销售，国内绝大多数生产企业生产的尿素颗粒较小，均匀度差，且有粘连现象，严重影响产品的外观质量。产品在包装、运输及储存过程中还易吸潮结块，直接影响产品的销售和施用时肥效的发挥。因此，生产大颗粒尿素产品是提高产品质量的重要途径，也是今后尿素技术改造的发展趋势。进入2008年下半年以来，美国次贷危机引发的国际金融危机传导至煤、石油等大宗初级商品，引发了化肥成本的变化，同时这种变化也引发了多年来化肥产能过剩与高价位抑制需求的潜在矛盾的集中爆发，化肥市场日益下滑。由于受到国际市场原材料的影响，导致化肥成本的暴跌，尤其是硫磺等原材料的暴跌引发了国内化肥市场的剧变。原材料货紧价扬造成的生产成本刚性上涨。中国尿素生产原料煤、石油、天然气等都属资源性产品，同时又是能源性产品，中国经济的高速增长导致能源出现空前短缺，价格也一再飙升。外电评价中国的能源危机依赖自身的力量三两年内无法解决。原材料对尿素供应造成的影响主要在两方面一方面是成本的刚性上涨，产成品价格下降幅度有限，从这方面来讲，尿素价格上涨至十多年行情低迷后的恢复性上涨。另一方面原料紧张加上运输等方面的限制，许多厂家处于停产半停产状态。从全球农业来看，粮食的需求呈刚性增长，虽然全球的经济增长速度明显放缓，甚至正在逐渐影响中国的经济发展，但从近期的发展态势看，与化肥产业关系十分紧密的农业发展趋势总体依然向好的方向发展，具体表现为粮食价格在逐渐提高，这给化肥产业提供了相对良好的发展环境，农业总体形势的稳定，是对化肥市场信心的一种基础。从化肥行业整体看，全球氮肥新增产能持续增长，产量持续扩大，总体市场是供大于求。出口限制加剧国内供应过剩，市场竞争激烈，行业整合趋势明显。20102012年预计新增产能1285万吨，2010年至2012年尿素产能进一步扩大，产量持续增长，供应大于需求趋势加剧。尿素市场受困于供求失衡，解困也只能从缓解供需矛盾上找突破口。如果国家不主动对尿素行业过剩的产能进行淘汰，尿素市场将依靠价格这支“指挥棒”自我调整。由于供过于求，价格维持低迷，一些技术落后的产能将在一场优胜劣汰的“大清洗”中消失，尿素供给量会逐步下降，同时随着国家各项强农惠农政策落实，农民投肥积极性回升，尿素需求量逐步上升，价格随之上升，尿素市场在供求双方“一降一升”中缩小差距，并最终回归供需平衡状况。中国09年尿素总产能超过6000万吨，而且10年将在此基础上增加8至6500万吨。考虑到大部分新增项目的投产将在10年下半年启动再加上全球经济下滑带来的负面效应，预计11年尿素产量将同比提高48至5900万吨。同时考虑到政府对农业的扶持政策带来的积极效应以及相对磷肥和钾肥价格相对较低，市场预计2011年尿素需求将同比上升5至5160万吨，这意味着产能过剩的幅度将于2011年持平。（二）生产工艺1不循环工艺和部分循环工艺不循环工艺是指从合成塔出来的物料，经减压至常压并用蒸汽加热，将氨和二氧化碳分离出来，尿液送去后加工系统，氨用于生产其他的铵盐。部分循环工艺是把从甲铵分解器内分解出来的部分氨和二氧化碳，以甲铵水溶液的形式循环回合成塔。不循环和部分循环工艺较简单，投资较省、操作费用也较低，缺点是要附设庞大的铵盐加工系统，经济上不合理，新的尿素厂则采用全循环工艺。2全循环工艺把未转化成尿素的氨和二氧化碳，经分离后全部循环返回尿素合成系统。这类工艺因分解、循环的方法不同而有不同，但主要是水溶液循环法和气提法（即解吸法）。3全循环尿素工艺水溶液全循环尿素装置的运行都比较稳定，生产负荷的加减调节比较方便，操作弹性范围较宽增产潜力比较大，均达到了其设计生产能力的160一200产品质量控制较好，正常负荷生产时一般能控制到优级品范围内。水溶液全循环尿素装置的腐蚀性较轻，特别是尿塔和中压分解、加热设备的腐蚀速率都比较小，正常生产时系统氧含量一般控制在0506体积即可满足要求再就是水溶液全循环尿素工艺的高压系统设备较少，中低压系统设备停车检修比较方便，所以无论是系统大修还是平常的中小检修都比较方便、所用时间比较短，并且水溶液全循环尿素工艺的氨碳比控制较高，停车时尿塔保压时间一般为24H。水溶液全循环尿素工艺经过十几年的改造，消耗下降较明显。其电耗一般可以控制在145155KWH/T尿素包括循环水的动力消耗，电耗的高低主要与系统负荷的大小、二氧化碳转化率的高低、冷凝器的传热效果、以及生产综合管理水平有关。水溶液全循环尿素工艺的蒸汽消耗一般可以控制在1200一1400KG/T尿素，有个别厂家已降到1200K幼尿素以下，蒸汽消耗的高低与系统负荷的大小加热器的传热效果、以及生产综合管理水平有关，但更重要的是取决于对整套尿素装置热力系统的合理改造以及高效传热传质设备的使用。水溶液全循环尿素工艺的氨耗一般可以控制在575一580KG/T尿素，部分生产综合管理渺子的企业已降至575K/T尿素以下。在循环冷却水消耗方面，通过对系统热能回收的改造以及工艺操作方法的调整优化，冷却水消耗已降至接近于C02汽提法尿素生产工艺的循环冷却水消耗水平。（三）环境保护与废物处理随着世界特别是我国环境的明显恶化，国民的环境保护意识逐步提高，为了我们的生存环境，为了我们自己，为了我们的子孙后代，必须保护环境。对污染源、废水、废气、废渣、噪音粉尘烟等的具体防止和处理方法主要依据环境保护法及相应的可行性研究、环境报告和初审意见来确定。二、合成工艺设计（一）合成工艺原理1循环法由液氨和二氧化碳气体直接合成尿素的反应过程可分为二步液氨与气体二氧化碳作用生成液体氨基甲酸铵氨基甲酸铵脱水生成QNHCONH2423尿素CONH224总反应式为223第一步是放热反应,反应速度很快第二步是略微吸热的化学反应,反应速度较慢,且达到化学平衡时也不能使氨基甲酸铵全部脱水转化为尿素,它是合成尿素过程中的控制因素。氨基甲酸铵脱水反应必须在液相中进行,即尿素生成是液相反应,所以原料氨必须以液态供给,则液或气态均可操作温度必须高于氨基甲酸铵的熔点,而2CO且还必须在高的压力下进行。2分离工段流程去闪蒸槽NH3CO2去中压吸收去低压吸收预混器过滤器液氨缓冲槽压缩机高压泵加热器加热器尿素合成塔一段分解塔二段分解塔图1尿素合成分离工段工艺流程图流程简介从合成氨工段来的液氨通过过滤器送入液氨缓冲槽,缓冲槽压力维持在表压左右。液氨由缓冲槽经液氨高压泵加压到后与来自压缩MPA71MPA122CO机的,含循环的全部水分一起进入预混器,此时反应的总物料组2CO125成,然后送入合成塔。该塔是不锈钢衬里的高压容器,在70143HN此氨基甲酸铵脱水生成尿素。物料在塔内停留时间约左右,的转化率为。H1264合成塔顶部物料出口温度为,此反应熔融物内有尿素、氨基甲酸铵、氨和水等。9经减压到表压后进一段分解分离器,分离,降温到时进入到一段分解加MPA814热器加热到左右,使溶液中的氨、二氧化碳和水再次气化。在一段分解分离器60内气液两相分开,溶液送二段分解塔,气体送往中压吸收系统。二段分解塔用来进一步除去一段分解分离器未完全除去的和,其操作压力为,操作温度为3NH2COMPA40,是一精馏的过程。塔顶出口气则送往低压吸收系统,同中压吸收系统吸收的气120体一起作为循环之用，塔底出口溶液送去闪蒸，通过蒸发除去多余的水分，以达到浓缩的目的。3主要工艺条件（1）尿素合成塔操作压力AT绝21操作温度90入塔物料/23分子比CONH4/2分子比COH70二氧化碳转化率6（2）一段分离器操作压力AT绝18操作温度60（3）二段分解塔操作压力ATM绝4操作温度塔底液相塔顶气相150120（4）成品尿素含氮量折合尿素46798缩二脲90含水量3其他杂质1三、物料衡算（一）物料流程简图本次设计只做尿素合成分离工段的模拟设计,不计算循环以及蒸发造粒工段,则物料流程简图如下预混器二段分解塔一段分离器尿素合成塔NH3CO2去蒸发段去低压吸收去中压吸收注CO2中含循环水图2物料流程简图（二）合成塔1反应框图及已知数据查氮肥工艺设计手册尿素有产品中含N2量46折含尿素987,其中不包括缩二脲含N量则二段分解塔出口溶液中尿素的质量百分比为3701034275一段分解塔出口溶液中尿素的质量百分比为46516设一、二段分解塔出口的尿素溶液量分别为,104T/A,YX由尿素质量守恒有对二段分解塔370981054ATX/27对一段分解塔4614YT/查知CO2转化率为64,NH3/CO241,H2O/CO207又知需由合成塔生成的尿素量为忽略损失AT/1093547810544故转化为尿素的CO2的量为AKMOLKMOLGAT/10258/60193544则未转化为尿素的CO2的量为L/67855因此需进合成塔的CO2的总量为AKOL/108210245NH3的进料量为AKOL/93510515H2O的量为M6878反应过程NH3362432CO24627H2O17167NH2CONH28225单位105KMOL/ANH3526932CO212852H2O89964图3合成塔物料方框图2物料衡算计算基准5万吨成品尿素由上有输入的各组分ATAKGMCO/1065/10485610852452NH98796933T/2/3244552则输出的各组分ATAKGMCO/10/10810674552NH6346433TC/9/984552由质量守恒定律ATMOH/109394160426198542又合成塔里的反应为QNHCON2423C4那么生成的甲铵量ATM/1063136078455消耗的液氨量7126则过量的氨量AT/9443合成物料平衡数据表表1合成塔的物料平衡表输入输出组分104T/A105KMOL/A组分104T/A105KMOL/ANH38965269CO25651285H2O16290NH36163624CO2204463H2O3091717CONH22494823总计16237454总计16236627（说明进出物料差,为合成反应因生成AKMOL/102782765455尿素而减少的摩尔数）因二氧化碳还以甲铵液形式出料则合成塔输出物料还可表示为单位104T/ACONH22494CONH22494305CO2204或NH4COONH2361222NH3616氨水768473H2O309其中NH3459H2O309总计1623总计1623（三）一段分离器1框图及已知数据查氮肥工艺设计手册尿素有一段分解塔出口溶液中各组分所占的百分数为CO20032NH30082H2O0272CONH220614一段分离器A104T/A溶液CO2NH3H2O1623104T/A溶液804104T/A溶液CO2NH3H2OCONH22图4一段分离器物料方框简图2物料衡算计算基准万吨成品尿素5由质量守恒定律有A1623804104819104T/A一段分解塔出口溶液中各组分含量为AKMOLATMNH/1083/106082148543CO932LT/2/70544AKOACNH10381096182则一段分塔出口气体中各组分含量为由质量守恒有AKMOLATMNH/10352/105601443CO78242LT/99544与CO2形成甲铵消耗的液氨量ATM/1020621705945生成的甲铵量AT/4785溶于水的氨量643一段分离器物料平衡数据表表2一段分离器物料平衡表输入输出组分104T/A105KMOL/A组分104T/A105KMOL/ANH36163624CO2204463H2O3091717CONH22494823一段分解出口气体8194146NH35503235CO2178410H2O091501一段分解出口液体8042481NH3066388CO2026059H2O2181211CONH22494823总计16236627总计16236627一段分离器出口液体物料组成还可表示如下单位104T/ACONH22494CONH22494305CO2026或NH4COONH2046222NH3066氨水264473H2O218其中NH3046H2O218总计804总计804（四）二段分解塔1反应框图及已知数据二段分解塔物料方框图B104T/A溶液CO2NH3H2O804104T/A溶液702104T/A溶液CO2NH3H2OCONH22缩二脲二段分解塔图4二段分解塔物料方框简图查氮肥工艺设计手册尿素得二段分解塔出口溶液中各组分的质量百分数为CO200055，NH300083，H2O028，CONH220702，缩二脲00042。2物料计算计算基准5万吨成品尿素二段分解塔出口液中各组分的质量为AKMOLATMNH/1034/1058301275443CO8962LT/2/9544AKOACNH10102870172MLTM/8/50544缩二脲则二段分塔出口气体中各组分质量为由质量守恒有AKOLATNH/1053/106058365443AKMOLATMCO/105293/102038625442H89512生成的甲铵量T/7804消耗的液氨量A103825过量的液氨量TM/27503443二段分解塔物料平衡数据表表3二段分解塔物料平衡表输入输出组分104T/A105KMOL/A组分104T/A105KMOL/ANH3066388CO2026059H2O2181211CONH22494823一段分解出口气体1025213NH30603529CO20220503H2O0201181一段分解出口液体70219597NH300583034CO2003860089H2O196561092CONH2249280822缩二脲002950028总计8042481总计8042481注表中忽略该反应生成的氨气量23222GNHCONH四、热量平衡数据（一）合成塔1工艺条件原料NH3L进入塔压力221ATM,T原料CO2G进入塔压力221ATM,125原料中H2OL进入塔压力221ATM,100尿素合成塔排出反应物压力221ATM,1902流程简图CO2G221大气压，125NH3L221大气压，TH2OL221大气压，100NH3L过量221大气压，TCO2G1大气压，25NH3L1大气压，25H1H2H10H2OL221大气压，150NH3L过量221大气压，1325TCH3反应氨基甲酸铵S1大气压，25氨基甲酸铵S221大气压，150H5熔融氨基甲酸铵L221大气压，150H6H2OL221大气压，190汽化NH3G221大气压，1325H4NH3G221大气压，150混合液化NH3L221大气压，150NH3L221大气压，190氨基甲酸铵L水L尿素L221大气压，150221大气压，150221大气压，150水L221大气压，190H7氨基甲酸铵L尿素L221大气压，190221大气压，190H8H9H11H12H13H14H15H16图5合成塔热量衡算结构简图3合成塔热量平衡数据表合成塔热量平衡数据表见表4表4合成塔热量平衡表序号收入项目107KCAL序号支出项目107KCAL1甲铵生成热3468141001CO2气降温降压45201302当量氨降温降压167994843固体甲铵升温吸热6759119504固体甲铵熔融吸热6232317975甲铵转化为尿素吸热4296112396反应熔融升温吸热335649687液态水升温吸热81702410H8过量氨升温吸热6655519191429过量氨汽化热0010过量氨与水混合热43605125711热损失8079232总计346814100总计346814100（二）一段分离器1工艺条件进口反应熔融物18ATM,124出口物料液相18ATM,160气相18ATM,1602一段分离器热量平衡数据表一段分离器热量平衡数据表见表5表5一段分解塔热量平衡表序号收入项目107KCAL序号支出项目107KCAL1反应熔融物带入8307048322加热蒸汽供给88836251681反应熔融物带出7738945022气相CO239162283气相氨346520154气相水5450931715热损失14422084总计1719062100总计1719062100（三）二段分解塔1工艺条件进二段分解塔尿素溶液温度T160,压力P4ATM出二段分解塔尿素溶液温度T150出二段分解塔气体温度T120二段分解塔气体各组分分压CO2ATM390154NH3ATM72H2OATM82二段分解塔热量平衡数据表表6二段分解塔热量平衡表序号收入项目107KCAL序号支出项目107KCAL1尿素溶液带入7738973682加热蒸汽供给27640526321尿素溶液带出87979583772气相带出热1581215053热损失1238118总计1050295100总计1050295100五、设备设备列表如下设备一览表7序号设备名称规格主要材质型号台台数1234567891011液氨缓冲过滤器液氨缓冲槽液氨泵单动卧室三联柱塞泵CO2压缩机对称平衡式氨预热器U型管预混器尿素合成塔一段分离器一段分解加热器立式列管型二段分解塔二段分解加热器立式列管型,1980,5H25MF472L3V,/3HQ2CKGP入/5出,M36入3TATAT2101出入8,2NL375,4,6VH内径201有效容积3M6,0,列管7184,5HD220NL21块塔板,6,8,列管3,579L碳钢碳钢CR18NI12MO2TI碳钢00CR18NI12MO2CR18NI12MO2TICR18NI12MO2TICR18NI12MO2TICR18NI12MO2TI3W2BA24D1255/2011221111111六、全场平面设计（一）总平面设计任务和步骤全厂平面设计为本设计的一项重要任务，总平面设计的是否合理，会直接影响新建厂能否节约而有效地顺利进行，影响到建厂后的生产、管理、成本、能耗、环保等各个方面，同时还影响到全厂的美观和今后的发展。1总平面设计任务在满足生产流程条件下，结合厂区地形情况，经济合理的安排厂内外各建筑物、构筑物等的相对位置。经济合理的竖向布置，车间布置紧凑，还要为管线的布置预留空间。确定厂内外运输方式、运输布置，合理组织人流、物流。高标准的绿化美化，创建高级别的卫生、消防条件，创造美好的工作条件。2工厂组织原料车间包括原料库等。生产分为造气车间、净化车间、合成车间、吸收液准备和处理车间。辅助车间包括消防、变电所、机修、动力、化验室、控制室等。运输设施包括道路、广场等。堆场和仓库包括原料、燃料的露天堆场。行政管理机构和科研区。绿化及美化。3平面设计原则（1）原则布置之间相互配制符合生产程序的要求，并保证合理的生产作业线；原材料、半成品、成品的生产作业线应衔接协调，流程疏通，避免交叉和往返；厂内一切运输系统布置应符合于货物运转的特性，并尽可能使货运线路和人员线路不交叉；适当划分厂区，建筑物之间的距离尽可能缩小，符合防火和卫生技术的要求；总平面布置还考虑到企业今后发展的方向、与外界的交通联系线路等外部因素的合理安排。在确定了总平面布置原则并绘制总平面布置图后，需估算厂区场地平整、构筑物基础、管沟、路槽地下工程等全厂土石方量，并说明余缺量的走向与来源；在保证安全生产的前提下力求缩小厂区的占地面积，厂区布置得尽量紧凑，根据生产的特点和技术情况，将工厂设计为以下几区域，并按照区域进行布置，以保证各区域之间位置的协调配合，并符合防火要求和环境美化；城市地貌、场地四周环境要使建筑群体布置及空间组合与环境适应，有利于改善城市景观；地形、地势要因地制宜，充分利用地形，时建筑物由良好的采光和自然通风条件；生产工艺流程必须满足生产要求，时物流线路短捷，运输总量最少，在符合各种防护间距的要求下，合理的紧凑布置。按工艺路线、工作顺序和便于生产上互相联系的要求安排各车间、工作间的位置；建筑物的布置及运输方式的选择和运输线路布置要合理，线路布置要顺畅且内外适应，尽量避免人货交叉。各主要通道的布局应整齐，应充分照顾到各种运输方式的衔接，尽量避免生产运输线路迂回往复以及跨越生产线的现象。另外，主干道应人车分道，宽度应不小于10M，人车出入的大门必须分开设置。车辆进出的主大门宽不少于12M，净高不小于36M。厂门应直接与两条以上道路相连。周边道路（人行道）最小宽度不小于1225M，辅助道路宽6M，车间设置消防引道6M，不应迂回曲折；动力供应及各种工程管线应靠近最大用户或负荷中心，管线布置要短捷，尽量避免相互交叉。变电站要求干燥，不宜放在潮湿的车间楼下。车间办公室和生活间应就进布置在各车间内；环境保护和绿化布置尽可能减少或消除有害物对环境的影响，对场地进行充分的绿化；对有害物的影响（气体、烟尘、废渣等）采取措施和利用风向避免有害物对其他建筑物及环境的影响，即就是厂前区和防污染车间放在主导风向的上风向，产生气体、烟尘、废渣等的车间及易燃库布置在主导风向的下风向或厂区的边缘。锅炉房不能有泄漏气体吹入。烟囱不能吹向化验室和控制室，噪声大的车间应设在隔开的房间内；防护要求（火灾、爆炸、振动、噪音、辐射、电磁波等）严格按照各种规范规定的要求，设置防护间距。必要时应对场地进行实测并采取相应的有效措施。（2）平面布置评述产车间布置主要生产车间选择3层厂房，便于组织运输各个工序的衔接，以便于生产的自动化和流水线的组合。辅助车间布置以生产车间为中心，根据总平面布置原则，综合各种因素对各个辅助车间布置如下维修车间远离厂区前，降低噪音污染，在主力生产车间附近，便于设备维修；锅炉房布置在用蒸汽较多的地方，且是主导风向的下风向；变配电站靠近电力负荷中心，缩短了电线路线，减少了投资，且在水处理车间的上风向，煤堆场的平行方向；水处理车间靠近负荷中心，处理每日生产车间所需的工业用水，并提供部分生活用水。运输设备布置原料库与成品库设立在主干道边缘，道路设计为主力干道宽10M，副干道8M，其余路段为6M，这样有利于原料或产品的进厂或出厂，且有利于火灾发生时，消防车的顺利到达出事地点。堆场和仓库布置在主导风向的下风向，置于厂区边缘，靠近主生产车间，且位于主力干道边缘。这样有利于原料或产品的进厂或出厂，且有利于火灾发生时，消防车的顺利到达出事地点。行政管理机构和福利区办公楼位于厂前区且位于主导风向的上风向。绿化和美化区本厂的绿化包括生产区、福利区的绿化带。既有专门的绿化区，也有环绕厂房及其他建筑物的绿化带。绿化带以草坪为主，路旁加种树木。这样，可使厂区空气得以净化，噪音减小，美化和改善了环境的卫生条件。（二）车间布置设置1意义车间布置设计室工厂设计中很重要的一环，一个合理的车间布置设计，不仅可以再建设投资经济效益等方面取得良好效果，并且对今后的正常安全生产、车间管理、设备维修、能量利用、物料运输、人流往来等多方面有极大影响。2原则车间平面布置首先必须考虑适合全厂总平面布置得要求，尽可能使各车间的平面布置在总体上达到协调、蒸汽、紧凑、美观和相互融洽，浑为一体。辅料车间与使用设备靠近。按节省能源的角度，把设备布置在两面楼层。做到减轻楼层负荷减少输送数量和管道的密度。合理安排通道以及楼梯的位置。设备要统一安排，排列整齐，有足够的操作空间。3车间布置的设计与评述（1）布置方案矩形厂房便于总平面布置，节约用地，有利于设备排列，缩短管道，便于安排交通和出入口，有较多可供自然采光和通风的墙面。将造气工段和净气工段设在同一个厂房内，其他各工段单独设立车间，各车间有通道连接。（2）厂房形式布置方案的选择一般的化工工厂，由于生产规模大，车间中各工段联系频繁，车间中各工段的生产特点有明显差异，在符合建筑设计防火规范及工业设计卫生标准的前提下，结合建厂地区的具体情况，各工段间尽量采用分散布置，但对于同一工段，则应该将设备布置得紧凑，以减少物料传输距离，节省材料费用，便于管理维修。单层或多层厂房本厂根据生产流程，设计成2层厂房，局部为了固定设备的需要，设计3层。关于厂房层高化工厂房层高取决于设备的高低，安置的位置以及安全生产的条件，厂房层高应符合建筑模数制的要求，即03M的倍数。本厂根据生产需要，采用9M的层高。关于厂房柱网和厂房宽度厂房柱网与车间布置得设计密切相关，就一般而言，跨距大小层高都会有变化，本设计中多层厂房统一采用66M的柱网。厂房宽度一般由以下几个方面决定，各工艺设备所厂房宽度之和，各工艺设备沿厂房宽度方向间距之和，厂房内纵向通道之和及纵墙厚度，主生产车间长42M，宽12M。（3）布置设置保证工艺流程的通畅，即保证工艺流程在水平方向和垂直方向的连续性，以便生产连续正常进行。考虑合适的设备间距，设备间距过大会增加建筑面积，拉长管道，从而增加建筑和管道的投资，同时操作和管理都不方便。设备间距过小，虽可以节省占地和投资，但会带来操作、安装和维修的困难。满足生产方便操作，如彼此相连续的各工序的设备，应尽量配置靠近些，以缩短联系它们的输送线路，设备之间尽可能达到自动流送物料，这样可减少输送设备。满足安装检修拆卸的要求，一般厂房大门的宽度要比所需要通过的设备宽度大02M左右，本厂车间大门设计为4M。考虑运输通道，如每排设备至少一侧要留有通道，大的室内设备在底层还要留有移出通道，并接近主道路布置。通道的宽度取决于运输工具、运输物件的外形尺寸及人流、货流通过量，主干道宽度78M，车间通道宽45M。采光和照明由于车间不设置围墙，车间主要采用天然采光，夜间电灯照明。全选用开启式照明器，用绝缘性能好的灯座，灯管选用透射性能好的镁光灯。取暖和通风本厂采用集中供暖式的蒸汽供暖，蒸汽来自于本厂的锅炉房。办公、生活区设有空调。七、尿素生产中的安全技术和三废处理（一）安全生产原则1对厂房建筑物的要求采用防爆型厂房尿素生产中所采用的原料氨，易引起中毒和爆炸，二氧化碳易使人窒息，而整个生产系统处在较高的温度和不同等级的压力下操作，由一定得潜在危险性。如果出现设备泄漏或操作不当，极易发生事故。因此，厂房的建筑形式和特点必须符合防火、防爆、防中毒的特点。采用防爆型厂房，一旦发生事故，易于排泄，便于操作和处理，减少不必要的损失。具有防腐蚀的特点由于尿素生产是在较高的压力、温度和有腐蚀性的介质中进行的，尿素（或溶液）不仅有腐蚀性，而且对水泥等材料有一定的渗透性，因此对厂房的墙壁和地面都应采用耐腐蚀的材料，如造粒塔内壁必须加保护层，使用环氧树脂或耐酸砖衬里等，防止过早遭受破环，以延长设备运行周期和使用寿命。设备必要的消防和防护等安全设施尿素的生产特点是高温、高压、易燃、易爆、易结晶、易中毒和连续化的多仪表控制的生产操作。应根据上述生产特点，采取相应的防火、防爆、防烫伤、防中毒等安全措施。设置墙壁消火栓时最常见的灭火措施之一，要保证水源充足，设施完备。此外，在操作现场的指定地点存放专用的灭火器材，如灭火器、灭火车等。为了防止大量有毒气体泄漏，避免高温尿素溶液烫伤，在生产岗位附近设立事故柜，存放符合工艺特点的各类防毒面具，胶皮衣、胶鞋、胶皮手套、防护眼镜等，并制定相应的检查制度，以保证防护用具的安全可靠性。（2）操作规程和安全技术规程制定操作规程在尿素装置投产前，为确保开车和正常生产的顺利进行，必须制定一套完整的科学的符合工艺特点和操作要求的工艺规程及岗位操作法，明确工艺技术和操作方法，供操作人员学习和使用。操作规程一经建立，具有相应的效应。未经有关部门批准，不得擅自更改和变动。建立安全技术规程树立“安全第一”思想，熟悉和掌握安全技术，时减少甚至避免事故的前提。所说的安全技术规程就是知道安全生成的完整文件，它包括防火、防爆、防烫伤及动火工作制度，电气、受压容器、高空作业、进入塔罐的安全规定，防毒面具的使用，中毒急救知识等。因此，建立安全技术规程，学习和掌握安全技术十分重要。实行操作人员上岗制度为了保证生产操作人员具有独立操作和处理事故能力，确保生产的安全稳定运行，防止不必要的事故发生，在操作人员上岗前必须进行系统的技术培训，熟知和掌握操作规程和岗位操作法，学习和掌握安全技术规程，并实行定期考试制度，经考试合格，方可上岗独立操作。2生产物料的安全特性氨，液氨接触皮肤能立即引起冻伤。浓度为1的气氨对皮肤有刺激作用，达到3以上就可能引起灼伤和起泡。空气中氨含量达到049MG/L时，能刺激眼睛；达12MG/L时，能引起咳嗽。在氨含量为02MG/L的环境下工作，短期内就可能引起中毒，发生肺气肿，因此安全规定空气中氨允许最高浓度为003MG/L。氨水及气氨会烧伤眼睛，必须作好防护工作，如遇到这种情况，必须用清水冲洗，绝不允许用布擦拭以防伤害扩大。氨在空气中易形成爆炸气体，其爆炸范围为15627（体积），在此浓度范围内，遇到明火或火花就能引起爆炸。二氧化碳，二氧化碳有窒息和麻醉作用，空气中二氧化碳浓度大于360MG/L能立即致死，浓度在90120MG/L，1小时内能使人致死。国家规定，厂房中二氧化碳浓度在1（体积）以下。单位体积的二氧化碳比空气重，一般多聚集于低洼地沟或容器底部。如果二氧化碳中含有硫化氢或微量砷时，要防止硫化氢和砷中毒。氨基甲酸铵溶液和尿素溶液，在生产过程中，氨基甲酸铵溶液及尿素溶液多为高温熔融状态，如与皮肤接触，极易发生烫伤，操作工人工作时应备有防护眼镜及手套。（二）三废排放及处理这里把尿素生产中的三废排放及处理归纳于表中尿素生产中的三废排放及处理表8设计值（排放标准）实际值（参考）排放量序号名称成分危害性含量排放量/（KG/T）含量KG/TKG/H处理方法1解吸废液氨污染江水005（质量）340003（质量）5106661控制好按浓度，送往污水泵房2尾气氨污染大气4（体积）1618（体积）70914控制好系统工艺条件，减少尾气中氨含量3废脱硫剂铁硫木屑污染环境045049640每批量为14吨左右，送掩埋厂处理八、总论通过本次的设计年产5万吨尿素分离工段工艺和厂区初步设计,我学到了很多知识。在这过程中我不仅重温了化工生产技术,现代煤化工生产技术等专业书籍,还参看了化工工艺设计手册等书籍,进一步提高了自身各方面能力,比如提高了自己查阅文献资料能力和数据处理能力通过设计说明书的编写,带主要控制点的工艺流程图的绘制,使自己计算机运用能力得到很大程度的提高,尤其是化工绘图软件,得到进一步的温习和巩固。与此同时,在设计的过程中,使我养成了做事细心、严谨,工作认真负责的好习惯,培养了我独立工作,独立思考,结合课题的需要获取新知识的能力,这些为我以后参加工作打下了良好的基础。本次设计采用水溶液全循环法合成、分离尿素,单一的设计了分离工段这一步。首先对分离工段进行了物料和热量衡算。其次在计算的基础上,根据计算结果对主要设备进行选型。最后初步设计了厂区建设布置及其三废处理,完成了本次设计的目的。在设计过程中,我遇到了诸多的问题,尤其是分离工段的物料和热量计算和设备选型,在徐晶老师的耐心指导下,自己进一步的对它豁然开窍,有了比较清晰的设计思路,最后才得以顺利解决通过这些训练,使我锻炼了一定的工作经验,同时让我明白了什么都不要放弃,要拼才会赢的道理由于时间有限,设计可能不完善再加上数据的有限,有些地方都进行了理想化的处理计算但是通过设计，让我深入的理解了课本知识，树立了科学的设计思路，通过在以后实际工作中的锻炼，我一定可以做到更好。总体来说这次毕业设计对我的锻炼很大,因为它提供给了我独立思考的平台,也是一次提出问题,解决问题的很好的实践。我相信它对我今后的学习生活会有很大的帮助。当然,设计中难免存在不妥的方面,请各位老师指出,我一定认真谦虚的加以改正。参考文献1王君,祁勇,崔琨尿素生产工艺简介J中氮肥，2001327292氮肥工艺设计手册M北京化学工业出版社，19883张沽谨,王维杰,张庆喜水溶液全循环法尿素工艺技术在我国的发展J氮肥技术，2006，27415174宣凤琴CO2气NH3气提法尿素生产技术的比较J2001，1124785安全科学技术百科全书M中国劳动社会保障出版社，20036刘金银尿素生产工M北京化学工业出版社，20057梅安华小合成氨厂工艺技术与设计手册M北京化学工业出版社，19948夏清化工原理M天津天津大学出版社，20059谭蔚化工设备设计基础M天津天津大学出版社，200010陈均志化工原理实验及课程设计M陕西陕西人民出版社，200211王保国化工设计M北京化学工业出版社，200112刘道德化工厂的设计与改造M南京中南大学出版社，200513赵育祥合成氨生产工艺M北京化学工业出版社，199814北京化工研究院板式塔专题组浮阀塔M北京燃料化学工业出版社，197215尿素通用设计R湖北湖北化工设计院，197816华东理工大学机械制图研究组化工制图M北京高等教育出版社，199317丁浩,王育琪,王维聪化工工艺设计M上海上海科学技术出版社，198918张洪沅化学工业过程及设备M北京高等教育出版社，1956致谢设计至此,终于得以顺利地完成,徐老师在设计选题、资料收集、数据处理等方面都给予了关键性指导。撰写过程和绘图过程中又得到徐老师的细心指导和详细审阅,在设计过程中常常遇到些小难题,我习惯性地有避开的打算,每当这时,徐老师总是耐心引导我寻找解决的方法。她对待我十分宽容,对待学术则严肃谨慎,而且严以自律,这让人肃然起敬。她不仅让我学到了更多的专业知识,也教会了我做人的道理,更为我树立了榜样。这些为我以后的工作学习生活打下了良好的基础，徐老师对我的学习、生活都给予了极大的关心和帮助，使我在今后的学习和工作中受益无穷。在此特向徐老师表示衷心的感谢，此外还要感谢宿舍里的同学们。他们热心地把各种资料借给我,帮我查个别必要的数据等等,使我的设计顺利地进行。我向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学献上我由衷的谢意您们都辛苦了正是你们使得我们可以在轻松而严谨的氛围中掌握各种专业知识与实践技能，顺利完成难忘的三年大学生活。最后,我还要感谢答辩委员会的老师们在百忙中审议我的设计。谢谢内部资料，请勿外传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