年产5000吨脲甲醛缓释肥工艺设计(共53页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第1章 总论1.1 项目名称  年产5000吨脲甲醛缓释肥工艺设计1.2 项目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，对农业可持续发展具有重要意义。为此，国家把缓

2、控释肥料行业作为优先发展的产业，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发展纲要(20052020年)等国家文件和规划中，都把缓控释肥料作为重要发展方向。脲甲醛肥料是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结构，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 项目的意义河南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，本项目的建立有着重要意义。（1）低种植成本。普通复合肥存在利用率低、对环境污染大的问题，而脲甲醛是尿素与甲醛的反应

3、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合肥料。与普通复合肥料相比，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。脲甲醛复合肥中含有的冷水不溶氮和热水不溶氮具有缓释功能，速效和长效完美结合肥效持久，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，从而节省用肥成本。（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，降低了种粮的成本，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，为地方经济的发展作出了贡献。因此，本项目是国家、集体、个人都得利的好项目。（3）社会效益好。因该

4、项目是一个新型的项目，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，该项目可解决部分人员的就业，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一定条件下发生缩合反应生成，主要包含一亚甲基二脲、二亚甲基三脲、三亚甲基四脲等缩合物。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应条件调节产生缓控释作用的原理是脲甲醛复合肥施人土地后，在土壤微生物的作用下逐步分解并释放氮，从而保证复合肥养分不流失。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

5、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、多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 d)。其中三亚甲基四脲、四亚甲基五脲等缩合物缓释时间更长，肥效期能达到180 d以上，氮元素不流失，适用于经济作物。2) 脲甲醛复合肥的颗粒强度高、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，符合国家发展绿色生态型农业的要求。1.3.2 重要性近几年来，安全、高效、环保的复合肥越来

6、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发展肥料新品种，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，开发生产新型的复合肥料是当今世界化肥工业发展的总趋势，是肥料产品结构调整的主要目标，也是现代农业发展的大方向。与发达国家和世界化肥发展总趋势相比，我国在复合肥产品品种、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，研究生产新型复合肥料以满足我国现代农业对化肥的需求已是大势所趋。普通复合肥存在利用率低、对环境污染大的问题，而脲甲醛是尿素与甲醛的反应物，通过脲甲醛料浆同复合肥喷浆造粒工艺

7、、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合肥料。与普通复合肥料相比，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 生产规模本项目的生产规模达到满负荷生产时为年产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）。在脲甲醛配制罐中加入定量的尿素、水和氢氧化钠，使其形成碱性溶液并加热，再将定量的甲醛加入配制罐，同时进行混合搅拌。在一定时间内，尿素与甲醛溶液经过反应大部分生成羟甲基脲溶液。在一定温度下经过一段时间的充分反应生成脲甲醛溶

8、液，反应终点为酸性，停止加热，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，流化床干燥机，筛分后产品包装，非成品破碎后返回造粒。1.4.2 工艺流程工艺流程分为3个部分，即原料预处理，原料反应、产品干燥后处理及包装和尾气的净化。将尿素溶解于水，加入氢氧化钠使其形成碱性溶液（pH=7.5）并加热，再加入定量甲醛，在40下混合搅拌反应1小时（羟甲基化反应），然后用硝酸调pH为1.0左右，在40下混合搅拌反应1小时（亚甲基化反应），过滤得到滤饼，滤饼含水50%，干燥滤饼的产品。干燥热源和反应加热热源为天然

9、气。从干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，脲甲醛缓释肥的销售竞争力度较小，因此，项目的环境条件比较优越。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，对农业可持续发展具有重

10、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）合肥具有肥效期长，利用率高，作物增长幅度大等优点。缓释肥料将是未来发展方向！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，因而该项目有广阔的市场前景和可观的效益。1.6 原料、燃料及动力供应尿素：农用级，含氮46%。河南心连心化工有限公司购买；甲醛：36%工业甲

11、醛，河南濮阳鹏鑫化工有限公司购买；硝酸：工业硝酸，河南永昌化工有限公司购买；燃料：无烟煤，平顶山市石龙区鑫鑫煤矿购买；水： 外部共给，至界区内；供应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范 GB50489-2009 工业企业总平面设计规范 GB50187-93 建筑设计防火规范 GB50016-2006 化工管道设计规范 HG/T20695-87

12、 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 设计范围厂内总平面布置、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安全和卫生要求； 工厂总平面布置应该考虑工厂发展的可能性和妥善处理工厂分期建设问题； 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

13、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。2.4 总平面布置2.4.1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、安全和环保要求的条件下，将合成车间和产品干燥与造粒车间布置在同一区域内，以便集中控制和管理。本项目设计中，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，人流与货流分离，并留有消防安全通道。厂区布局设置时分别将仪

14、修车间、中心化验室进行合并，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安全距离，并通过树木阻隔噪音。本项目中在厂区内一块发展用地，位于东北角，用于辅助生产设施及公用工程设施后期建设的。在工艺装置区，同样预留了一个反应车间，可用于后期其他反应工艺的扩展建设。2.4.2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m22厂区内建筑物总面积m242777.733道路用地面积m2242904绿化

15、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42.4.3工艺装置的布置设计规范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。本项目设计中将合成车间和产品干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。本项目设计中，人员集中的场所诸如行政办公楼、医疗站、食堂、中心化验室

16、、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，本项目设计中的控制中心距离工艺生产区比较靠近，又在一定的安全距离以外。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结构。此外，控制室还应该避免噪音、振动以及电磁干扰较大的场所对其的干扰。 本项目设计中，使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、消防安全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

17、甲醛缓释肥工艺流程及论证3.1 设计目标本项目的目标是建设一座年产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张的情况。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应，生成甲叉脲聚合物。反应步骤为：HCHO H2NCONH2 H2NCONHCH2OH（一羟甲基脲）HCHO H2NCONHCH2OH HOCH2NHCONHCH2OH（二羟甲基脲）H2NCONHCH2OH H2NCONH2 H2NCONHCH2NHCONH2（甲叉二脲） H2O； HOCH2NHCONHCH2OH+2H2

18、NCONH2 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应，生成聚合度更高的聚甲叉脲。该阶段为放热反应。聚甲叉脲通式为：H2NCONH（CH2NHCONH）nH，其中n 1 10。3.2.2 产品处理阶段产品处理主要包括过滤、干燥与造粒步骤。过滤采用板框压滤机，干燥采用流化床干燥器，造粒采用滚筒造粒机。第四章 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、反应工段、产品干燥与造粒工段。在原料预处理工段，利用换热器将原料加热到反应所需的温度。在反应

19、工段，将预热好的原料加入连续釜式反应器。在产品干燥和造粒工段，将合成的产品经板框压滤机、流化床干燥器和造粒机，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 物料衡算在反应工段，生产条件为：水：尿素：甲醛=1：1.5：1（摩尔比）；反应温度：40度；反应时间：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，即3小时。尿素的利用率为65%。工艺过程：将尿素溶解于水，加入甲醛，用硝酸调pH为1左右，反应1小时，过滤得到滤饼，滤饼含水50%，干燥滤饼的产品。干燥热源和反应加热热源为天然气或低压蒸汽。分析过程：计算过程以氮

20、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%（XN=65%），反应釜为间歇式操作，反应时间为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假设过滤干燥及包装

21、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，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*30.0

22、3/0.36=803.803 kg/h氢氧化钠质量流量：由于要使羟甲基化反应阶段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m（NaOH（aq）=（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：在亚甲基化反应阶段pH=1.0，故c(H+)=0.1 mol/L，总的反应过程中尿素与甲醛以1.5:1反应在此时水的总量为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

23、酸）=1486.7*0.1*63.0129/0.68=13.777kg/批料取m（工业硝酸）=4.592kg/h反应釜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（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

24、反应工段物料衡算表组分名称系统进料（kg/h）系统出料（kg/h）CH2O803.803242.185CH4ON2868.067303.823UF0694.444H2O173.64495.567HNO34.5924.592第五章 设备设计及选型5.1、反应器的设计5.1.1 反应器概述本反应器中主要进行尿素和甲醛（摩尔比为1.5:1）在40下进行先加成后缩合反应，最终生成聚甲叉脲，其通式为：H2NCONH（CH2NHCONH）nH，其中n 1 10。本设计采用全混流反应器，和间歇反应器相比有许多优点：1全混流反应器可连续操作，自动化程度高，有利于大型化工生产。2在反应釜内，反应速率均匀，稳定性

25、强。当然，全混流反应器也存在反应速率相对较低的缺点。5.1.2 反应器结构反应器进行的反应：HCHO + H2NCONH2 H2NCONHCH2OH（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。.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 1

26、0-循环水入口 11-循环水出口 12-驱动电机 13-人孔图5-1 反应器结构图根据工艺要求和文献查得，专利（9.7）“尿素甲醛反应器”， 进行脲甲醛合成反应器的初步设计。该反应器可以进行连续生产，生产效率高、产品质量好。其结构如上图所示。5.1.3 反应器设计计算（1）体积由于该反应为液相反应，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/Q0=（803.803+868.067+173.64+4.592）*3/1500=3.70理论体积：Vr=3.7×1=3.70m3 取装填系数为0.75，则反应釜的实际体积为：V=3.70/0.75=4.93m3 （2）内

27、筒的高度和内径由于此反应为液液反应，故而取筒体内径 圆整并查化工机械基础附录12，选取筒体直径查得此时1m高的容积为 ，1m高的表面积为查得当时，椭圆形封头曲面高度，直边高度，内表面积，容积筒体高度 圆整为2.1m因此 在11.3的范围内，故而设计合理（3）内筒的壁厚由于反应液有腐蚀性，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）夹套的计算夹套的内径和高度计算由于，所以 由于查化工机械基础附录中无1700mm公称直径

28、，故而取夹套高度 圆整为5.1.4 结构计算（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范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3.45mm（2）换热计算所需的换热面积查得此反应的反应热所以热负荷由于本次反应传热为一边为恒温的传热，故：依经验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应釜的换热面积足够。（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：反应放热较少，所需的冷却水的量也比较少。（4）搅拌器的选择由查化工设计相关反应釜的技术指标可得：选择的搅拌器功率

29、为5.5KW，搅拌轴的公称直径为95mm表5-1设计结果一览表反应器类型CSTR实际体积（m3）4.93内筒直径（mm）1600内筒高度（m）2.1内壁材料Q235-A夹套直径（mm）1800夹套高度（m）2.1内筒壁厚（mm）7.8夹套壁厚（mm）3.45所需换热面积（m2）1.71实际换热面积（m2）11.018冷却水流量（L/s）0.15换热系数（W/(m2·）505.2 干燥器设计5.2.1 干燥器概述从反应器出来的脲醛产品，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干燥器对反应器出来的产品进行干燥。在这里我们选择卧式多室流化床干燥器

30、。1-抽风机 2-卸料管 3-干燥器 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 卧式多室流化床干燥器结构示意图流化床干燥器的特性：1) 物料干燥速度大,在干燥器中停留时间短,所以使用于某些热敏性物料的干燥.2）由于流化床内温度均匀，并能自由调节，故可得到均匀的干燥产品。3）因热传递迅速，所以处理能力大。4) 在同一设备中,既可进行连续操作,又可进行间歇操作.5）由于滞留时间可在几分钟几小时范围内任意选定，故可生产含水分极低的干燥制品。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，结构简单，运转稳定。但被处理物料

31、的形状和粒径有一定限制。8）不适用于易黏结或结块的物料。9)床层内纵向返混严重,对单级式连续干燥器,物料在设备内停留时间不均匀,有可能使部分未干燥的物料随着产品一起排出床层外.10) 对被干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。干燥贵重和有毒的物料时，对回收装置要求苛刻。5.2.2 干燥器设计与选型（1）主体设备的工艺设计计算已知，x1=0.5，x2=0.02物料衡算694.444*=347.222 347.222*(1-0.0204)=340.139 340.139/(H2-0.02)（2）空气和物料出口温度的确定空气的出口温度应比出

32、口处湿球温度高出 (经优化可取)，即 由及查湿度图得,近似取,于是物料离开干燥器的温度 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）干燥器的热量衡算干燥器中不补充热量，因而可用下式进行衡算，即式中 ： Q3=W(2490+1.88t2) =340.139*(2490+1.88*70.8)=.971KJ/h=247.839kw Q2=GcCm2(Q2-Q1) =347.222*(1.2+4.187*0.02)*(43.3-30) =5928.379KJ/h=1.647kw 取干燥器的热损失为有效耗热量的， QL=0.15(Q2+Q3)=0.15*(247.839+1.647)

33、=37.423kw将上面各值代入式中，便可解得空气耗用量，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 可求得空气离开干燥器的湿度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)=.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)= .42/(2138.5*0

34、.85)=568.222kg/h干燥器的热效率为h=Q1/Qp=7.5078*10(-3)*L/286.91*%=123.37/286.91*100%=43%5.2.3 干燥器的设计 （1）流化速度的确定 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干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

35、为，即由于，所得值应予以校正，由值从图6-11查得 。解得物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）干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）干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，于是分离段高度由及,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） 干燥器结构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

36、为： 1干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服整个干燥系统的阻力以输送干燥介质，必须选用合适类型的风机并确定其安装方式。风机的安装方式基本有三种，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

37、装在换热器的前面和除尘器的后面，调节前后压强，可使干燥室处于略微负压，整个系统与外界压强差可很小。送风机已知体积流量压头式中 可忽略, 则整个干燥过程的压降主要有空气过滤器、换热器、干燥器、旋风分离器和袋滤器的压降，由相关信息估算干燥器压降为，则总和压降为取总压降为，为前半段提供动力的风机取已知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干燥与气流干燥技术手册209页，查9-19No.16.D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 315k

38、W 排风机已知体积流量为后半段提供动力的风机取，已知干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考旋转闪蒸干燥与气流干燥技术手册209页，查9-19No.16.D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 （2） 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）、均匀地向干燥器供料与排料。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

39、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。将这些供料器相比较：对于圆盘供料器，虽然结构简单、设备费用低，但是物料进干燥器的量误差较大，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，使用范围广，但在结构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，安全方便，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

40、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干燥细颗粒物料，它在进入干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干燥与气流干燥技术手册54页，选择型星型加料器 ，该加料器主要参数如下：每转

41、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分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，工业上常采用除尘效率更高的设备进行二次除尘。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；处理气体量范围大，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

42、比电除尘器高得多； 进口含尘气体在相当大的范围内变化，对除尘效率和阻力影响不大。结构简单， 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，另一种为机械回转反吹式袋滤器。两种袋滤器各有优缺点，脉冲式可以自动控制反吹周期及反吹时间，但反吹量较少，如果滤袋较长时，末端的反吹效果不佳。机械回转反吹量较大，反吹效果较好，但对系统有一定影响，使系统压力波动。综合以上优缺点，我们选用具有自动控制的脉冲袋滤器。参考常用化工单元设备设计212-213页知，对于脉冲袋滤器 式中 ：所需过滤面积，； 含尘气体处理量，； 过滤

43、风速，。对于脉冲振打 已知含尘气体处理量 故 查表后选用DMC-96型脉冲袋滤器4个并联 5.3 造粒机的设计与选型根据专利35.2对造粒机进行初步设计，该造粒机结构合理、滚筒运行平稳、故障率低。其结构如下:1-底座 2-滚筒 3-轨道环 4-齿环 5-驱动齿轮 6-驱动电机 7-进料口8-出料口 9-支撑轮 10-限位轮 11-轴座 12-轮轴图5-4 滚筒造粒机结构示意图第七章 车间布置与配管7.1、设计依据建筑物设计防火规范 GBJ 16-87化工企业安全卫生设计标准 HG 20571-1995工厂企业厂房噪音标准 GB 2348-1990爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定 GB 500

44、58-92中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程 (试行)（1987）7.2、设计范围车间布置（二氧化碳吸收解吸车间、产品合成与精制车间）、厂内管道布置。7.3、车间布置7.3.1车间布置方案确定（1）厂房形式的确定车间的平面形式主要有长方形、L形、T形等，其中长方形厂房具有结构简单、施工方便、设备布置灵活、采光和通风效果好等优点，是最常应用的厂房形式，尤其适用于中小型车间。 化工厂的设备布置优先考虑露天布置，在气温较低或有特殊要求者，可将设备布置于室内，一般情况下可采用室内与露天联合布置。 设置露天布置有下列优点；1可以节约建筑面积，节约基建投资； 2可节约土地，减少土建施工工程量，加快基建

45、进度； 3有火灾爆炸危险性的设备，露天布置可以减低厂房耐火等级，降低厂房造价； 4有利于化工生产的防火、防爆和防毒； 5对厂房的扩建、改建具有较大的灵活性。 缺点是受气候影响较大，操作环境差，自控要求高。 本厂为小型化工企业，采用长方形半露天布置。（2） 设备布置原则1满足生产工艺与操作要求；2符合安装与检修的要求；3符合安全技术要求；4符合建筑要求；5于通道和管廊的布置。表7-1设备的安全间距项目净安全距离/m项目净安全距离/m泵与泵的间距不小于0.7起吊物与设备最高点距离不小于0.4泵与墙的间距大于1.2可燃气体与变、配电室、自控仪表室、分析化验室的间距不小于15泵列与泵列的间距不小于2.

46、0操作台梯子坡度一般不大于45度塔与塔的间距大于1.0换热器间距，换热器与其他设备水平距离大于1.0反应器底部与人行道距离不小于1.8-2.0储罐与储罐的距离大于1.5表7-2 通道的宽度与净空高度项目宽度（净空高度）/m人行道、狭通道、楼梯、人孔周围的操作台宽度0.75走道、楼梯、操作台下的工作场所、管架的净空高度2.2-2.5主要检修道路、车间厂房之间的道路6-7(4.2-4.8)次要道路4.8(3.3)室内主要通道2.4(2.7)平台到水平人孔0.6-1.2管束抽出的距离（室外）06-0.9,再加上管束长7.4 设备配管7.4.1 塔设备配管 1进料、出料、回流等管口方位应遵循管路最短原

47、则，主要由塔结构及冷凝器、回流罐、再沸器等设备的位置决定。 2塔顶气体管道应从塔顶引出在塔的侧面垂直向下布置。 3沿塔铺设管道时，管道支架应设在管道热应力最小处附近位置上，当塔径较小而塔较高时，塔体一般置于钢架结构中，这时塔的管道就不傍塔设置，而置于钢架的外侧为宜。 4为使阀门关闭后无积液，上述这些管道上的阀门应直接与塔体开口相接，塔体侧面管道一般有回流、进料、侧线抽出、汽提蒸汽、再沸器入口和返回管道等，进（出）料管道在同一角度有两个以上的进（出）料开口时，不应采用刚性连接，而应采用柔性连接。 7.4.2 容器配管 1容器底部排出管道沿墙敷设离墙距离可以小些，以节省占地面积，设备间距要求大些，

48、以便操作人员能进入切换阀门。 2排出管在设备前引出。设备间距离及设备离墙距离均可以小些，排出管通过阀门后一般应立即引至地下，使管道走地沟或楼面下。 3排出管在设备底中心引出，适用于设备底离地面较高，有足够距离可以安装和操作阀门，这样敷设高度短，占地面积小，布置紧凑，但限于设备直径不宜过大，否则开启阀门不方便。 4进入容器的管道为对称安装，适用于需设置操作平台、开关阀门的设备。 5进入容器的管道敷设在设备前部，适用于能站在地（楼）面上操作阀门的设备。 6站在地面上操作较高设备进入管的敷设方法。 7卧式槽的进出料口位置应分别在两端，一般进料在顶部、出料在底部。 7.4.3 泵的配管 1泵体不宜承受

49、进出口管道和阀门的重量，故进泵前和出泵后的管道必须设支架，尽可能做到泵移走时不设临时支架。 2吸入管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。 3吸入管道的直径不应小于能的吸入口。当泵的吸入口为水平方向时，吸入管道上应配置偏心异径管，管顶取平，以免形成气袋。当吸入口为垂直方向时，可配置同心异径管。 4泵的排出管上均设止回阀，防止泵停时物料倒冲。止回阀应设在切断阀之前，停车后将切断阀关闭，以免止回阀阀板长期受压损坏。 5悬臂式离心泵的吸入口配管应给予拆修叶轮的方便。 6往复泵、漩涡泵、齿轮泵一般在排出管上（切断阀前）设安全阀（齿轮泵一般随带安全阀），防止因超压发生事故。安全阀排出管与吸入管连通。

50、 7蒸汽往复泵的排汽管应少拐弯，不设阀门，在可能积聚冷凝水的部位设排放管，放空量大的还要装设消声器，乏气应排至户外适宜地点，进汽管应在进汽阀前设冷凝水排放管，防止水击汽缸。 8蒸汽往复泵，计量泵、非金属泵的吸入口须设过滤器，避免杂物进入泵内。 7.4.3 换热设备配管 1管壳式换热器的管道布置。 （1）管壳式换热器工艺管道布置应注意冷热物流的流向，一般被加热介质（冷流）应由上而下，被冷凝或被冷却介质（热流）应由上而下。 （2）换热器管道的布置应方便操作和不妨碍设备的检修，并为此创造必要的条件。 （3）管道布置不应影响设备的抽芯（管束或内管） 。 （4）管道和阀门的布置，不应妨碍设备的法兰和阀门

51、自身法兰的拆卸或安装。 本厂考虑到管壳式换热器的实际大小、摆放位置、以及相应配管的大小，管程流体管道为左右流向，壳程流体从侧面进出。 2立式热虹吸再沸器配管 （1）再沸器的降液管和升汽管在热胀许用应力范围内，应尽可能短而直，减少弯头数量，以减少压降。 （2）为避免系统产生压降，液体就会开始闪蒸，产生气液两相流体流动，影响控制和测量仪表的操作和精度。在布置饱和一体管道时，基本原则是使压力降最小，并在测量或控制仪表前不出现垂直上升管段。 本工艺立式热虹吸再沸器被加热介质的流向为由下而上。 7.4.4 压缩机配管 1离心式压缩机壳体有两种基本形式：垂直剖分型用于高压；水平剖分型用于低压或中压。垂直剖

52、分型压缩机前面不得有管道及其他障碍物，水平剖分型压缩机上部不得有管道和其它障碍物。如果必须设置管道，应采用法兰连接，以便拆卸。 2进出口管道的布置，在满足热补偿和允许应力的条件下，应尽量减少弯头数量，以减少压降。 3离心式压缩机、轴流式压缩机进出口管嘴一般朝下，有压缩机壳体中心支撑。机器运行中，自机器中分面至出口法兰向下的热胀量均应由管道上设置的补偿器吸收。 4管道设计时应首先按自然补偿的方式考虑，当自然补偿无法减少对压缩机管嘴的受力时，方可在管道上设置补偿器。 5厂房内设置的上进、上出的离心式或轴流式压缩机时，在其进出口管道上必须设置可拆卸短节，以便吊车可以通过，压缩机得以解体检修。 6轴流

53、式、离心式压缩机进出口均应设置切断阀。 7轴流式、离心式压缩机出口管道应设置止回阀，以防压缩机切换或事故停机时物流倒回机体内。 本工艺采用离心式压缩机水平剖分型，不设置补偿器，上部需设置管道，采用法兰连接。 7.4.5 调节阀组布置 1调节阀的安装位置应满足工艺流程设计要求，并应尽量靠近与其有关的一次指示仪表，并尽量接近测量元件位置，便于在用付线阀手动操作时能观察一次仪表。 2调节阀应尽量正立垂直安装于水平管道上，特殊情况下才可水平或倾斜安装，但须加以支撑。 3为便于操作和维护检修，调节阀应尽量布置在地面或平台上且易于接近的地方，与平台或地面的净空应不小于 250 mm。 4调节阀应安装在环境温度不高于 60，不低于-40的地方。 5遥控阀、自动调节阀及其控制系统的安装位置要尽量避开火灾危险和火灾的影响。 6隔断阀