年产5000吨脲甲醛设计任务书最终版

1、名目年产5000吨脲甲醛生产设计任务书21、总论21.1 概述21.1.1产品的特点和用途21.1.2市场需求和重要性21.1.3生产方法和技术特点31.2 设计依据31.3 设计指导思想41.4 设计范围41.5 规模和产品方案41.6 主要原材料、燃料的规格、消耗量和来源41.7 生产方法及全厂总流程51.8环境爱护及综合利用61.9工厂的机械化和自动化水平62劳动平安卫生72.1消防72.2 全厂定员72.3 全厂综合技术经济指标83 工艺系统113.1概述113.1.1装置规模、组成113.1.2生产方法、流程特点113.1.3三废治理及环保措施123.1.4生产制度，年操作日，班制。

2、133.2各种原材料的主要技术规格133.3 平安卫生143.4工艺流程叙述及主要工艺指标。153.5热量衡算设备计算及选型。（干燥机，冷却机，风机，除尘器）163.5.1 反应过程的物料衡算183.5.2 反应过程能量衡算193.5.3设备选型计算：223.6主要图表：设备一览表、物料平衡表、管道仪表流程图等254 设备布置 （略）264.1设备布置的依据，接受的规范和标准264.2 设备布置的说明。265 分析化验266 设备：267 自控条件说明287.1配料的称重与把握287.2尿素溶液制备槽的液位把握297.3风机和自动调整风门的连锁把握298 土建条件图（略）299 修理299.1

3、 修理体制的确定299.2 修理人员要求2910 原料及产品储运3010.1产品储存3010.2产品运输3011 消防、环保和劳动平安卫生3012 节能3112.1节能措施3112.2 节水措施3213行政管理和生活区32年产5000吨脲甲醛生产设计任务书1、总论1.1 概述中国作为一个农业大国，农业生产主要依靠于化肥，尿素是农业生产中常用的一种肥料，尿素具有含氮量高和生产成本低的优点，因此，在农业上得到了广泛应用。尿素简洁淋失和分解，施入土壤后其氮的利用率仅为 40左右，这不仅降低了经济效益，也污染土壤和水源，对我们赖以生存的环境造成危害。为此，世界多国均在开发尿素缓释技术，以提高肥料中氮的

4、利用率。其中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。1.1.1产品的特点和用途脲甲醛缓释肥为微溶性、化学型缓释肥料，由尿素和甲醛在肯定条件下反应缩合而成，难溶于水，不挥发，不吸湿。施入土壤后，在水解和微生物侵袭的双重作用下缓慢地释放其养分，使肥料期延长、利用率提高。其中，速效养分与缓释养分的比例适合，对土壤、地下水及地表水以及大气等环境因子的危害大大削减。脲甲醛为化学型缓释氮肥，可作为缓释氮肥单独使用，但更多的是与其它肥料配制或生产各种缓释复合肥、专

5、用肥和 BB肥，其有效期可由 90- 110天，始终到 1- 2 年的品种。可广泛用于农业、林业、城市绿化、工程绿化以及高尔夫球场、足球场场地的绿化用肥。1.1.2市场需求和重要性脲甲醛缓释肥是一种具有良好稳定性和缓释性的长效氮肥，近几年，脲甲醛肥料市场有较大的变化，各种改性产品不断推出，人们对脲醛肥料的需求日益增加，该领域的争辩不断深化，使其进展迅猛。需求量和生产量逐年增加，已成为最具潜力的缓释肥料品种，对促进我国氮肥产业升级、缓解能源和环境压力具有格外深远的现实意义。1.1.3生产方法和技术特点工艺条件：水：尿素：甲醛=1：1.5：1（摩尔比）；反应温度：40度；反应时间：1小时；工艺过程

6、：在脲甲醛反应槽中加入定量的尿素、水和氢氧化钠，使其形成碱性介质溶液并进行加热，然后再将定量的甲醛加入反应槽中，同时进行混合搅拌; 在肯定时间内，尿素与甲醛溶液经过反应大部分生成羟甲基脲溶液，然后加入工业硝酸调整 pH，形成酸性介质，在肯定温度和时间下使其充分反应生成脲甲醛溶液，再通过阀门调整并依靠重力使其进入缓冲槽中，最终经脲甲醛输送泵、电磁流量计、造粒喷头喷淋至转鼓造粒机内的固体物料床上; 在配料系统中，将尿素、磷酸一铵、氯化钾等粉状固体物料进行计量、混合，然后输送至转鼓造粒机中，使其与喷淋的脲甲醛溶液进行滚动混合团聚黏结成粒; 出造粒机的颗粒物料经烘干、冷却、筛分，筛分后的大颗粒余料经裂

7、开后与小颗粒物料一起返回造粒机内重新造粒; 筛分后的合格颗粒经防结块包膜工序处理后进行计量、包装入库，造粒、烘干干燥热源和反应加热热源为自然气或低压蒸汽。技术特点：满足生产要求前提下，用转鼓干燥机来造粒，物料成球率高，液相少，减轻了烘干负荷， 提高了装置产能，降低了能源消耗; 产品水分含量低，颗粒强度高。1.2 设计依据化工工艺设计手册化工化学物性数据手册化工设备设计手册脲醛缓释肥料HG/T 4137-20101.3 设计指导思想该生产项目会紧紧围绕科学进展这个主题和加快转变经济进展方式这条主线，以科学进展观为设计指导思想，坚持“平安第一、预防为主、综合治理”的方针，又兼顾“节能降耗”的时代要

8、求，坚固树立以人为本、平安进展的理念，全面规范平安生产。本项目是综合各种影响因素，全面把握市场需求，选择合理的工艺流程，依据脲甲醛的优势以及我国脲甲醛的生产状况和市场猜测，并依据脲甲醛生产项目的相关政策和规定进行设计的。1.4 设计范围年产5000吨/年脲甲醛生产车间的设计1.5 规模和产品方案规模：5000吨/年脲醛缓释肥，干燥部分设计为主；产品生产方案：工艺过程：在脲甲醛反应槽中加入定量的尿素、水和氢氧化钠，使其形成碱性介质溶液并进行加热，然后再将定量的甲醛加入反应槽中，同时进行混合搅拌; 在肯定时间内，尿素与甲醛溶液经过反应大部分生成羟甲基脲溶液，然后加入工业硝酸调整 pH，形成酸性介质

9、，在肯定温度和时间下使其充分反应生成脲甲醛溶液，再通过阀门调整并依靠重力使其进入缓冲槽中， 最终经脲甲醛输送泵、电磁流量计、造粒喷头喷淋至转鼓造粒机内的固体物料床上; 在配料系统中，将尿素、磷酸一铵、氯化钾等粉状固体物料进行计量、混合，然后输送至转鼓造粒机中，使其与喷淋的脲甲醛溶液进行滚动混合团聚黏结成粒; 出造粒机的颗粒物料经烘干、冷却、筛分，筛分后的大颗粒余料经裂开后与小颗粒物料一起返回造粒机内重新造粒; 筛分后的合格颗粒经防结块包膜工序处理后进行计量、包装入库，造粒、烘干干燥热源和反应加热热源为自然气或低压蒸汽。1.6 主要原材料、燃料的规格、消耗量和来源主要原材料：尿素： 无色或白色针

10、状或棒状结晶体，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒，无臭无味。含氮量约为46%。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈弱碱性。甲醛：本工艺接受36%工业甲醛。甲醛是一种无色，有猛烈刺激型气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式消灭。易溶于水和乙醇，3540%的甲醛水溶液叫做福尔马林。硝酸：硝酸是一种有强氧化性、强腐蚀性的无机酸，酸酐为五氧化二氮。硝酸的酸性较硫酸和盐酸小（PKa=-1.3），易溶于水，在水中完全电离，常温下其稀溶液无色透亮，浓溶液无色透亮，但浓硝酸易分解产生二氧化氮，常温下显棕色。硝酸不稳定，易见光分解，应在棕色瓶中于阴暗处避光保存，严禁与还原剂接触。自然

11、气：主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。自然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用平安、热值高、洁净等优势。自然气又可分为伴生气和非伴生气两种。脱盐水：脱盐水中的剩余含盐量应在15 毫克/升之间。本设计接受蒸馏法制脱盐水，使含盐的水加热蒸发，将蒸气冷凝即得脱盐水氮气：常况下是一种无色无味无臭的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至-195.8时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定，常温下很

12、难跟其他物质发生反应，用作爱护气。原料来源一览表物料规格消耗量来源尿素含氮量46%外购甲醛36%外购硝酸工业规格外购燃料：自然气3.23元/立方米外购水0.8元/t场内供应蒸汽200元/t场内供应电380伏场内供应1.7 生产方法及全厂总流程工艺条件：水：尿素：甲醛=1：1.5：1（摩尔比）；反应温度：40度；反应时间：1小时；工艺过程：在脲甲醛反应槽中加入定量的尿素、水和氢氧化钠，使其形成碱性介质溶液并进行加热，然后再将定量的甲醛加入反应槽中，同时进行混合搅拌; 在肯定时间内，尿素与甲醛溶液经过反应大部分生成羟甲基脲溶液，然后加入工业硝酸调整 pH，形成酸性介质，在肯定温度和时间下使其充分反

13、应生成脲甲醛溶液，再通过阀门调整并依靠重力使其进入缓冲槽中， 最终经脲甲醛输送泵、电磁流量计、造粒喷头喷淋至转鼓造粒机内的固体物料床上; 在配料系统中，将尿素、磷酸一铵、氯化钾等粉状固体物料进行计量、混合，然后输送至转鼓造粒机中，使其与喷淋的脲甲醛溶液进行滚动混合团聚黏结成粒; 出造粒机的颗粒物料经烘干、冷却、筛分，筛分后的大颗粒余料经裂开后与小颗粒物料一起返回造粒机内重新造粒; 筛分后的合格颗粒经防结块包膜工序处理后进行计量、包装入库，造粒、烘干干燥热源和反应加热热源为自然气或低压蒸汽。1.8环境爱护及综合利用为了美化厂区、净化环境，在生产区及道路两旁均应进行绿化设计。厂区进行了充分的绿化，

14、厂区的绿化主要分为道路绿化和厂前区、生活区绿化两个部分，厂区道路绿化接受乔木，场墙四周可以栽植树木或松柏；厂前区、生活区绿化有花坛、草坪和喷泉等。而且，厂区内还设有东西一条主干道，宽12m。主干道是厂区通往外界的道路。另外厂区四周和各区内部均有510m宽的通道，便利运输。生产过程中余热用来预热生产饱和蒸汽的冷水，以达到热能的综合利用。1.9工厂的机械化和自动化水平原料和产品机械运送，原料接受电子秤计量，产品自动包装。自动化水平一般，运行牢靠，生产机敏。依据工艺对检测与把握的要求，复合肥反应车间、造粒车间、原材料及产品包装计量等工序分别接受集中检测、把握方案。2劳动平安卫生在化工生产过程中，本身

15、就存在着各种各样的隐患问题，鉴于员工们的平安因素动身，我们必需要留意劳动平安卫生。为了保证员工的平安工作以及工厂的正常运作，我们首先会对生产过程中可能存在的危急有害因素进行分析，然后对工厂的平安防范做以下方面的支配：平安生产责任、生产车间防火平安管理规定和平安操作。我们也会对工厂的员工们定期地进行平安学问培训，并且会定期进行平安应急演练，让他们把握一些消防应急的方法，以应对突发的大事。此外，我们还会时刻保持工厂厂区的洁净洁净，构建良好的工作环境。2.1消防在生产装置、配气站、锅炉房、中间罐区、成品罐区、装车站等爆炸火灾危急区域属1区、2区等地方设置可燃气体监测报警装置。选用防爆型电气设备、仪表

16、、开关等；接受牢靠的防雷爱护及防静电接地措施；通风、空调管道的材质接受不燃型玻璃钢；设备管线保温材料也选用不燃烧型。生产厂房的建筑防火等级为甲级，建筑物的内外装修材料均符合防火规范要求；尽量接受开敞式建筑和设备露天化布置，并在建筑物内设置机械通风。2.2 全厂定员分别设立一下几个部门：经营部：负责产品经营的相关事务，5人选购部：负责原料选购、仓储、产品配送，6人技术部：下设研发科担当工程设计、负责技术开发、技术服务、科研测试等任务；质检科负责产品质量检测与监督，10人质量管理部：负责生产平安、产品质量检查和监督等，2人生产部：负责工厂的日常生产和生产事故的处理，10人平安设备部：负责设备平安，

17、环境爱护等监督工作，4人售后服务部：负责产品销售后的相关问题处理，2人办公室：负责公司日常事务处理，4人后勤部：负责公司职员的日常生活中事务的处理，2人2.3 全厂综合技术经济指标投资估算本项目投资估算范围包括新建生产车间、新增 设备、安装费用和其他费用、基本预备费、流淌资金、建设期利息。依据化工工艺设计手册进行经济核算本项目方案投资 1500 万元，其中1000 万元申请银行贷款，其余资金 500 万元申请上级部门扶持解决。建设期为 2 年，投产后第一年达产 80%，投产后其次年达产 100%。设备和厂房接受直线法计提折旧，使用寿命是20年，原料库存 10 天，成品库存 10 天。设计说明：

18、1、304不锈钢设备：36000元/t2、中低压（4MPa）碳钢设备：11000元/t3、高压碳钢设备价格：15000元/t4、低压蒸汽(0.8MPa)：200元/t5、中压蒸汽（4MPa）：300元/t6、电：0.6元/kW×hr7、工艺软水：8元/t8、冷却水：0.8元/t9、污水处理费：0.6元/t10、土地20万/亩11、标准厂房（8米高）：1000元/平米12、办公室、化验室等2000元/平米13、自然气热值按38MJ/M3直接生产成本估算表序号物料名称年消耗量价格年度成本（万元）数量单位金额单位一原料1尿素6832吨1800元/吨1229.762甲醛6327吨1400元/

19、吨885.783硝酸6203吨1600元/吨992.48小计3108二燃料及动力消耗1自然气2700立方米3.23元/m30.871工艺用水3500吨8元/吨2.82低压蒸汽3500吨200元/吨703电130万度0.6度78小计151.67合计3260进项税额一览表序号物料名称年度成本（万元）增值税率增值税额（万元）一原料1尿素1129.7617%192.062甲醛885.7817%150.583硝酸992.4817%168.72小计3108528.36二燃料及动力消耗1自然气0.8713%32.302工艺用水2.813%0.373低压蒸汽7013%9.14电7817%13.26小计151.

20、6755.03合计3260583.39（1）工资及福利本厂定员180人，每年用于支付员工工资的成本，详见下表：定员及工资一览表部门机构人数小计基本工资（万/年）办公室总经理130总工程师130副总经理120秘书110经营部部门经理115干事48售后服务部部门经理115干事18选购部部门经理115选购人员28仓储人员18配送人员28后勤部部门经理115干事18技术部部门经理115研发315质检68质量管理部部门经理115监管员18生产部部门主管115班长110工人88人数总计45455（2）折旧及摊销依据税法细则的规定，企业筹办费应自开头生产经营月份的次月起分期摊销，摊销期不少于五年。土地使用权

21、应作为无形资产单独计算摊销。无形资产的摊销期，凡合同有年限规定的，按合同规定的年限摊销，无合同规定的，按不少于十年的期限摊销。本项目的经济服务年限为20年，机器设备折旧年限20年，残值率10%，接受直线法提取折旧。无形资产按10年摊销、递延资产按5年摊销。（4）其他成本的估算方法本项目修理费按固定资产原值的1%计算，其他制造费按固定资产原值的1%计算，其他管理费按人均工资和福利总额的40%计算。（5）成本估算汇总总成本明细表序号成本项目年平均成本(万元)1原材料5282燃料及动力消耗1523工资及福利4554折旧费155修理费156其它总费用25011年总成本1414销售收入及税金表销售产品年

22、均销量（万吨）销售单价（元/吨）销售收入（万元）税金（万元）增值税率 17%脲甲醛0.540002000340年平均净利润=20001414340=246 万元。 流淌资金和固定资产为 1500 万元 利润率=246/1500=16.4% 投资回报期= 1500/246=6.1 年3 工艺系统3.1概述3.1.1装置规模、组成本项目为年产5000吨脲醛缓释肥生产线1条。该生产装置主要包括：尿素斗提机、尿素输送带、尿素计量称、尿甲醛反应槽、体积流量计、甲醇输送泵、硝酸输送泵、脲醛缓冲仓、旋风分别机、流化床干燥器、布袋除尘器、鼓风机、转鼓造粒机、自动定量包装机等3.1.2生产方法、流程特点工艺条件

23、：水：尿素：甲醛=1：1.5：1（摩尔比）；反应温度：40度；反应时间：1小时；工艺过程：在脲甲醛反应槽中加入定量的尿素、水和氢氧化钠，使其形成碱性介质溶液并进行加热，然后再将定量的甲醛加入反应槽中，同时进行混合搅拌; 在肯定时间内，尿素与甲醛溶液经过反应大部分生成羟甲基脲溶液，然后加入工业硝酸调整 pH，形成酸性介质，在肯定温度和时间下使其充分反应生成脲甲醛溶液，再通过阀门调整并依靠重力使其进入缓冲槽中， 最终经脲甲醛输送泵、电磁流量计、造粒喷头喷淋至转鼓造粒机内的固体物料床上; 在配料系统中，将尿素、磷酸一铵、氯化钾等粉状固体物料进行计量、混合，然后输送至转鼓造粒机中，使其与喷淋的脲甲醛溶

24、液进行滚动混合团聚黏结成粒; 出造粒机的颗粒物料经烘干、冷却、筛分，筛分后的大颗粒余料经裂开后与小颗粒物料一起返回造粒机内重新造粒; 筛分后的合格颗粒经防结块包膜工序处理后进行计量、包装入库，造粒、烘干干燥热源和反应加热热源为自然气或低压蒸汽。3.1.3三废治理及环保措施（1）、废气治理各转鼓设备所排尾气可接受布袋除尘、水洗除尘两级净化的工艺进行尾气处理。筛子及返料皮带等上方设置吸风点，以维护局部负压，经布袋除尘后经吸尘点风机送至洗涤塔洗涤，洗涤后尾气由塔顶排气筒放空，旋风除尘下的固体物料由返料皮带送至原料皮带返回系统。治理效果可使尾气中TSP120mg/Nm3，经60m高烟囱排放，污染物浓度

25、低于本地大气污染物排放标准。正常生产期间，主要的排放气来自锅炉房的燃烧产生的废气以及工厂管道的泄露。治理措施在于预防为主，对设备定期的检修，在锅炉房安置降尘设备，工厂内种植净化效果好的树木植被等；治理为辅，应回收或综合利用，如不能回收或综合利用时，应实行措施使其符合排放标准。在选择废气治理方法时应避开产生二次污染。废气治理的方法有：除尘法、冷凝法、吸取法和直接燃烧法。车间空气中有害物质的最高允许浓度及大气污染物综合排放标准为GB16297-1996。（2）、废水处理尾气洗涤液进入沉降池，一部分自身循环，一部分进入废水处理装置进行处理。车间地面冲洗水、生活废水等汇合于水池，经物化、生化处理后达标

26、排放。废水系统应依据水量、水温、污染物的性质和含量，以及废水和污染物被回收利用或处理的方法合理划分做到清污分流，接受循环利用或重复利用。另外，选择先进的生产工艺可以不产生或少产生废弃物及其它不良影响。改革工艺、提高产品得率、降低原料的消耗、削减排污量是废水处理的根本途径。废水治理基本方法有：隔油法、气浮法、沉淀法、耗氧生物处理，厌氧生物处理。参考污水综合排放标准GB8978-96。（3）、废渣治理化工生产过程中会有多种固体废物产生，其种类繁多、成分简单，有些具有易燃有毒、易反应、有放射性等特点，应妥当处理以避开造成对大气、水体、土壤的污染。废渣处理方法有：填埋法，焚烧法等。处理过程中应留意不能

27、造成二次污染。环保措施：制定合理的规章制度，增加工人的环保意识。厂区进行了充分的绿化，厂区的绿化主要分为道路绿化和厂前区、生活区绿化两个部分，厂区道路绿化接受乔木，场墙四周可以栽植树木或松柏；厂前区、生活区绿化有花坛、草坪和喷泉等。而且，厂区内还设有东西一条主干道，宽12m。主干道是厂区通往外界的道路。另外厂区四周和各区内部均有510m宽的通道，便利运输。3.1.4生产制度，年操作日，班制。工厂人员主要由生产人员和行政管理人员组成，依据本项目的生产工艺及规模，仓储、修理、质检、质量平安监督及生产部门是四班三运转，其余行政部门是一班制。此外，工厂的年操作日为300天。3.2各种原材料的主要技术规

28、格主要原材料：尿素： 无色或白色针状或棒状结晶体，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒，无臭无味。含氮量约为46%。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈弱碱性。甲醛：本工艺接受36%工业甲醛。甲醛是一种无色，有猛烈刺激型气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式消灭。易溶于水和乙醇，3540%的甲醛水溶液叫做福尔马林。硝酸：硝酸是一种有强氧化性、强腐蚀性的无机酸，酸酐为五氧化二氮。硝酸的酸性较硫酸和盐酸小（PKa=-1.3），易溶于水，在水中完全电离，常温下其稀溶液无色透亮，浓溶液无色透亮，但浓硝酸易分解产生二氧化氮，常温下显棕色。硝酸不稳定，易见光分解，应在棕色瓶中于阴暗

29、处避光保存，严禁与还原剂接触。自然气：主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。自然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用平安、热值高、洁净等优势。自然气又可分为伴生气和非伴生气两种。脱盐水：脱盐水中的剩余含盐量应在15 毫克/升之间。本设计接受蒸馏法制脱盐水，使含盐的水加热蒸发，将蒸气冷凝即得脱盐水氮气：常况下是一种无色无味无臭的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），是空气的主要成份。常温下为气体，在标准大气压下，冷却至-195.8时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86时，液态氮变成雪状的固

30、体。氮气的化学性质很稳定，常温下很难跟其他物质发生反应，用作爱护气。3.3 平安卫生在化工生产过程中，本身就存在着各种各样的隐患问题，鉴于员工们的平安因素动身，我们必需要留意劳动平安卫生。为了保证员工的平安工作以及工厂的正常运作，我们首先会对生产过程中可能存在的危急有害因素进行分析，然后对工厂的平安防范做以下方面的支配：平安生产责任、生产车间防火平安管理规定和平安操作。我们也会对工厂的员工们定期地进行平安学问培训，并且会定期进行平安应急演练，让他们把握一些消防应急的方法，以应对突发的大事。此外，我们还会时刻保持工厂厂区的洁净洁净，构建良好的工作环境。在生产装置、配气站、锅炉房、中间罐区、成品罐

31、区、装车站等爆炸火灾危急区域属1区、2区等地方设置可燃气体监测报警装置。选用防爆型电气设备、仪表、开关等；接受牢靠的防雷爱护及防静电接地措施；通风、空调管道的材质接受不燃型玻璃钢；设备管线保温材料也选用不燃烧型。生产厂房的建筑防火等级为甲级，建筑物的内外装修材料均符合防火规范要求；尽量接受开敞式建筑和设备露天化布置，并在建筑物内设置机械通风。3.4工艺流程叙述及主要工艺指标。尿素仓库尿素输送带脲甲醛反应槽尿素缓冲仓尿素斗提机尿素计量称30%NaOH储罐体积流量计工业水36%甲醇储罐体积流量计甲醇输送泵饱和水蒸气硝酸输送泵脲甲醛输送泵脲甲醛缓冲槽转鼓造粒机流化床干燥机包装产品仓库颗粒是否合格？工

32、业硝酸储罐板框过滤机 脲甲醛生产工艺流程图主要工艺指标：AI 值美国农业化学家协会将脲甲醛缓释肥料中所含的氮划分为 4 类，分别为冷水可溶氮（ WN）、冷水不溶氮（ WIN）、热水可溶氮（ HWN）、热水不溶氮（ HWIN），用以衡量肥料中氮的有效利用率。 WN 和 WIN 分别是（ 25 ± 2） 的水中溶解的氮和不溶解的氮； HWN 和 HWIN 分别是 pH 值为3的硝酸缓冲溶液中可溶解的氮和不溶解的氮。AOAC 提出利用 AI 值，即产物的可利用指数来衡量氮的有效利用率，并规定 AI 值不得低于 40 。AI （ wWIN w HWIN） wWIN × 100。3.

33、5热量衡算设备计算及选型。（干燥机，冷却机，风机，除尘器）参考的设计条件说明：原料可以依据需要选用，没有给出的设计条件由自己查资料与文献确定。1、产品规格按任务要求进行计算。 2、设计规模为5000吨/年。3、年工作日300天。 4、每天操作日按24h。5、生产国际标准的缓释肥脲甲醛产品，产品为粉状，含水小于2%，现取1%。6、文献表示干燥过程物料损失率（以成品量100%计）0.5-0.8%，现取0.6%。7、文献表示筛分，裂开过程物料损失率（以成品前100%计）0.2-0.3%，现取0.3%。8、文献表示试验室中加成缩合反应的转化率为70%，现取60%。9、其他数据合理选取。产品脲甲醛：50

34、00吨/年，含水小于2%，含氮量37%。尿素（NH2CONH2）：农用级，含氮46%。外购。甲醛：36%工业甲醛。硝酸：工业硝酸。工艺条件：水：尿素：甲醛=1：1.5：1（摩尔比）；反应温度：40度；反应时间：1小时；设计过程按年工作日300天；作业制度：三班倒；实际过程中一天运行24h/d，接受间歇操作,反应时间1小时，帮助时间20min，每天实际生产时间为18小时。年产5000吨，故实际过程中一小时生产量：5000÷300÷180.9259吨/h=925.9kg/h实际筛分、裂开过程中成品损耗0.3%以及在干燥过程中损耗为0.6%，故实际的过程中每小时生产量为:925.

35、9÷0.997÷0.994=934.3kg/h。氢氧化钠水水脲醛聚合物氢氧化钠甲醛工业硝酸饱和蒸汽脲甲醛反应釜 主物料流程图出口中品位产品的含水量为1%；则每小时生产干产品量为：B=934.3÷99%=943.7kg/h各物料的摩尔质量表物料尿素(CO(NH2)2)甲醛(HCHO)水(H2O)N摩尔质量(g/mol)60301814留意：NaoH加入量忽视不计，只起到调整碱性环境作用。3.5.1 反应过程的物料衡算计算过程：假定尿素到脲甲醛产品的过程中N的转化率为60%。则生成的脲甲醛缓释肥的含氮量为：943.7 × 37% =349.2 kg/h尿素中

36、的含氮量为：349.2÷60%=582 kg/h设生产所需的尿素为x：x=582÷46%=1265.2kg/h尿素的物质的量为：1265.2÷60=21.09kmol/h由 水：尿素：甲醛=1：1.5：1（摩尔比）得：水的物质的量为：21.09÷1.5=14.06 kmol/h甲醛的物质的量为：21.09÷1.5=14.06 kmol/h水的量为：14.06×18=253.1kg/h工业甲醛的量为: 14.06×30÷0.36=1171.7 kg/h工业甲醛出料的质量流量为：1171.714.06×30=

37、749.9kg/h甲醛出料摩尔流率为：749.9÷30=25.0kmol/h农用尿素的出料量为：1265.221.09×0.60×60=506.0kg/h尿素出料流率为：506.0÷60=8.43kmol/h依据物料守恒计算出水的质量流量为：1265.2+251.3+1171.7749.9506.0943.7=488.6kg/h水的摩尔流率为：488.6/18=27.14kmol/h总物料衡算数据（以脲甲醛943.7kg/h计）表组分进料出料质量流量（kg/h）摩尔流量（kmol/h）质量流量（kg/h）摩尔流量（kmol/h）农用尿素1265.221.

38、09506.08.43工业甲醛1171.714.06749.925.0水251.314.06488.627.14脲甲醛943.7合计2688.249.212688.260.573.5.2 反应过程能量衡算反应釜中有关的化学方程式1）加成反应过程2）缩合反应过程 所用共价键的键能表共价键键能E/(kJ/mol)NH389CN305CO789CH414HO464CO326利用键能估算反应的焓变1）加成反应过程：加成反应过程中，断裂的键有1个键，1个键；形成的键有1个键，1个键，1个键。 由于反应掉1mol甲醛就发生1mol的旧键断裂和新键生成，假设该过程甲醛反应完全，以甲醛的量为基准计算，加成反应

39、过程的焓变为：rH=n甲醛*rHm=14.06×103×22=3.09×105kJ/h2）缩合反应过程：缩合反应过程中，断裂的键有1个C键，个键；形成的键有个键，个键。该过程生成的水量可以确定，故以水的量为基准计算。（1）生成的水的摩尔流率为: 缩合反应过程的焓变为：rH=n水*rHm=13.08×103×（54）=7.06×105kJ/h（2）原料预处理阶段热量衡算 25下进料组成物性数据：Cp尿素=1.55Kj /(kg*)Cp水=4.2Kj /(kg*)Cp甲醛=3.0Kj /(kg*)加热进料组成所需的热量： =（1.55&#

40、215;1265.2+4.2×251.3+3.0×1171.7）×（40-25） =9.80×104Kj/h(3)干燥滤饼所需热量衡算滤饼含水50%，而最终的产品含水量为1%，滤饼质量：则每小时滤饼量为：10204÷300÷181.89t/hm蒸发量=1.89÷0.997÷0.994×0.49=0.93t/h若反应为等温间歇反应，滤饼的水分应从反应温度40上升到100，水在100时的汽化热为2256.8kj /kg，故而所需热量为：Q2=m(cpt+r) =0.93×103×(4.2&

41、#215;(100-40)+2256.8)kj/h =2.33×106kj/h（4）干燥阶段物料衡算由设计要求可知湿物料含水量X1为50%，干物料含水量X2为1%，绝干物料G=943.7kg/h。设计条件：t0=25, H0=0.007kg/kg干气，热空气温度t1=100，废气出口温度t2=80，湿物料温度T1=40.按抱负干燥过程计算。绝干物料的处理量G：G=G1×(1X1)=G2×(1X2)则，湿物料处理量：G1=G/(1-X1)=943.7/(10.5)=1887.4kg/h干物料处理量：G2=G/(1-X2)=943.7/(10.01)=953.2kg/

42、h水分蒸发量为：W=G1-G2=1887.4953.2=934.2kg/h气体进干燥器的状态为：t1=100, H1=0.007kg/kg，则干燥器进气的焓为： =（1.01+1.88×0.007）×100+2500×0.007 =119.82kj/kg干气气体出干燥器的状态为：t2=80，I2=I1=119.82kj/kg干气，,则出口气体的湿度为：空气用量：V=W÷（H2-H1）=934.2÷（0.015-0.007）=1.17×105kg干气/h（5）干燥器能量衡算预热器进气的焓为：I0=（1.01+1.88×H0）&

43、#215;t0+2500H0 =（1.01+1.88×0.007）×25+2500×0.007 =43.08kj/kg干气预热器的热负荷为：Q=V×（I1I0）=1.17×105×（119.8243.08）=8.98×106kJ/h所以干燥过程需要供热量为8.98×106kj/h3.5.3设备选型计算：间歇反应器设计：设计条件：1、用间歇反应器进行生产脲甲醛反应，年产量为5000吨2、反应式为：A+BR3、原料反应物组分的摩尔比为：水：尿素：甲醛=1：1.5：14、假设反应液的密度不变，恒为1150kg/m35、每

44、批装料、卸料以及清洗时间总和为1小时6、反应在40下进行，反应速率方程式为：7、初步计算确定k1=4.76×104L/(mol*min)，平衡常数K=2.928/反应器的填充系数为：=0.75反应釜设计选型反应釜物料衡算：已知反应时间：T = 1 小时= 60 minM=2688.2kg/hQ0=2688.2÷1150=2.34m3/h则可求得反应体积为：VR=Q0×(T+T0)=2.34×（1+1÷3）=3.12m3则反应器实际体积为：V=VR÷=3.12÷0.75=4.16m3反应釜公称直径的计算：将反应釜视为筒体，反应

45、釜内物料类型为液液相时，L/D=1.01.3，现取L/D=1.0，V=（÷4）×D2×L所以D=L=1.74m经圆整有取1800mm查到反应釜DN=1800mm反应釜筒体壁厚的确定设计参数的确定设计压力P:取 P=0.5MPa液态静压忽视不计：设计温度t：t=85焊缝系数：=1（双面对接焊。100%无损探伤）许用应力【】：依据材料Q-235B号钢设计，【】=113MPa钢板负偏差C1：C1=0.6mm腐蚀峪量：C2：C2=2mm（双面腐蚀）计算壁厚用下式有：得到Sn值为6.59mm，圆整取8.0mm，刚度校核值知Smin>10mm。由于筒体加工厚度不小于10

46、mm，故厚壁取10mm。经校核可知本设计的反应釜是满足要求的。除尘器的选型由于在干燥器中物料与热空气直接接触，冷却器中物料与冷空气也是直接接触的。所以，从干燥器和冷却器排解的废气中都含有肯定量的物料。为了达到国家废气排放标准，需要将废气中的绝大部分粉尘出去后，才能排放到大气中。在此，我们选用MC84-型多管旋风除尘器，该除尘器是一种高效除尘器，除尘效率可达9+9.5%以上，除尘器本体的阻力低于900 Pa，用现有的锅炉引风机就能保证锅炉正常进行。本除尘器的负荷适应性好，内部旋风子接受铸铁或陶瓷制造，厚度大于6 mm，有良好的耐磨性能，它是粉尘治理的良好设备。由前面计算可知，输入的空气量为：输入

47、的空气体积为1.17×105kg/h查询化工原理附录知道40下的常压空气的密度为1.128kg/m3,黏度为1.91×10-5Pa·s,假设dm=10-5m由此,假设其沉降区处于斯托克区，其沉降速度应为：ut=dm2(p-)g/18 =(10-5)2(1150-1.128)×9.81/(18×1.91×10-5) =0.00328m/s Rep=dput/=10-5×0.00328×1.128/(1.91×10-5)=0.00194<2，假设合理知道空气体积为1×105 m3/h，由此可以

48、选择除尘器的规格型号，可以选用MC84-II, 其技术参数如下：流化床干燥器的设计对于低压气体，流速一般为815m/s,现取u1=10m/s,由前面计算可知V =1.17×105kg干气/h=11.87kg/s，设干燥器内径为D，100时空气密度为0.946kg/m3则V=3600×0.946×（÷4）×D2×u1所以D=2.1m，圆整取D=2.2m.假设颗粒在床层内的平均停留时间为=0.3h，干燥器长度为L，则L=×ut=0.3×10=3m干燥器效率为，故而所需热量为：Q2 =2.33×106kj/h干

49、燥过程需要供热量Q为8.98×106kj/h，则=Q2需÷Q供=2.33÷8.98=0.26从水分蒸发量为：W=G1G2=1887.4953.2=934.2kg/h考虑，查阅化工工艺设计手册，选用SLG-1200双级流化床干燥器。3.6主要图表：设备一览表、物料平衡表、管道仪表流程图等主要设备一览表设备型号规格/容积数量流化床干燥机SLG-1200350-12002（一台备用）斗式提升机D160Q0.65L2台尿素输送机TD7563m3/h1台除尘器MC84-II7560-15120m3/h2台风机4-72-11991-227500 m3/h2台（1台备用）物料平

50、衡表组分进料出料质量流量（kg/h）摩尔流量（kmol/h）质量流量（kg/h）摩尔流量（kmol/h）农用尿素1265.221.09506.08.43工业甲醛1171.714.06749.925.0水251.314.06488.627.14脲甲醛943.7合计2688.249.212688.260.574 设备布置 （略）4.1设备布置的依据，接受的规范和标准4.2 设备布置的说明。5 分析化验总氮含量的测定蒸馏后滴定法碱性介质中用定氮合金将硝酸根还原，直接蒸馏出氨或在酸性介质中还原硝酸盐成铵盐，在混合催化剂存在下，用浓硫酸消化，将有机氮或酰胺态氮转化为铵盐，从碱性溶液中蒸馏氮。将吸取在过量

51、硫酸溶液中，在甲基红-亚甲基蓝混合指示剂存在下，用氢氧化钠标准滴定溶液返滴定。主要工艺指标：AI 值美国农业化学家协会将脲甲醛缓释肥料中所含的氮划分为 4 类，分别为冷水可溶氮（ WN）、冷水不溶氮（ WIN）、热水可溶氮（ HWN）、热水不溶氮（ HWIN），用以衡量肥料中氮的有效利用率。 WN 和 WIN 分别是（ 25 ± 2） 的水中溶解的氮和不溶解的氮； HWN 和 HWIN 分别是 pH 值为3的硝酸缓冲溶液中可溶解的氮和不溶解的氮。AOAC 提出利用 AI 值，即产物的可利用指数来衡量氮的有效利用率，并规定 AI 值不得低于 40 。AI （ wWIN w HWIN）

52、wWIN × 100。6 设备：设备分类、台数、总重；制造、安装、运输的特殊要求。非标设备的设计条件或工程图。设备名称数量单价（元）尿素斗提机211000尿素贮斗12800尿素振动给料机21400尿素甲醛混合槽213000母液槽22000加成反应釜17500脲醛产品包装机135000旋转卸料器211000脲醛斗提机212700脲醛缓冲仓11000旋风分别机215000流化床干燥器22000布袋除尘器215000引风机42000体积流量计203000加成釜加料泵25000硝酸高位槽113000甲醛储备槽125000碱液槽110000硝酸储槽12000硝酸泵28000洗液槽170000洗

53、液泵11400浆液槽13000浆液泵128000离心分别机216000电动三通换向阀1005000尿素母液混合槽25000除尘器25000母液混合液泵21000吸尘罩11000水洗塔130000水泵15007 自控条件说明自动把握的目标是使生产过程达到平安、平稳、优质、高效，它是化学工业生产的重要组成部分，是工业生产得以稳定有效进行的基础和保障。一套好的流程把握系统可以实现各种技术经济指标，起到提高经济效益和劳动生产率、降低成本、节省能源等作用，在市场竞争激烈的今日尤为重要。自动把握设计的思路：依据工艺要求的不同，即使对相同的把握对象，自动把握系统的设计方案也可能会不一样。该工艺在选择把握方案时主要依据工艺自身的特点及把握要求，对工艺不同工段中的各种被控对象进行分析以找到合理经济的把握方案，并就测量及调整仪表进行简洁的选型。自动把握设计的范围：自动把握系统设计包含的内容格外丰富，本