年產(chǎn)5萬噸尿素分離工段工藝和廠區(qū)初步設(shè)計——畢業(yè)設(shè)計

1、xx職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論 文） xx應(yīng)用化工技術(shù) 專業(yè)題 目： 年產(chǎn)5萬噸尿素分離工段工藝和廠區(qū)初步設(shè)計畢業(yè)時間： 2012 年 6 月 學(xué)生姓名： xx 指導(dǎo)教師： xx 班 級： x 二一一年六月二十日酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2012 屆各專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定表姓名x班級x專業(yè)應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)教師第一次指導(dǎo)意見設(shè)計題目有些問題，“尿素分離工段工藝設(shè)計”是你設(shè)計的工藝嗎？不是！你應(yīng)該寫清楚年產(chǎn)量為多少的尿素分離工段工藝設(shè)計。這是用別人的工藝，進(jìn)行自己的設(shè)計！2011年4月 1日指導(dǎo)教師第二次指導(dǎo)意見論文題目與內(nèi)容相符，邏輯順序合理，計算基本符合要求，但是格式問題較多，沒有

2、按照論文格式要求進(jìn)行修改，希望參照學(xué)院化工系網(wǎng)站的論文格式要求進(jìn)行修改，章節(jié)之間注意分頁2011年5月11 日指導(dǎo)教師第三次指導(dǎo)意見設(shè)計文檔結(jié)構(gòu)合理，層次基本清楚，對業(yè)務(wù)的闡述較為清晰，邏輯結(jié)構(gòu)基本合理，功能基本達(dá)到了常規(guī)業(yè)務(wù)的要求，格式規(guī)范，能運(yùn)用所學(xué)理論和有關(guān)專業(yè)知識，有一定的分析、解決問題能力。論文部分格式還存在問題。2011年6 月 5日指導(dǎo)教師評語及評分 設(shè)計文檔結(jié)構(gòu)合理，層次清楚，對業(yè)務(wù)的闡述清晰，邏輯結(jié)構(gòu)合理，功能達(dá)到了常規(guī)業(yè)務(wù)的要求，格式規(guī)范，較好地運(yùn)用了所學(xué)理論和有關(guān)專業(yè)知識、技術(shù)知識。成績：良好 簽字（蓋章） 2011 年 6月 13日答辯小組評價意見及評分成績： 簽字（蓋

3、章） 年 月 日教學(xué)系畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)小組意見簽字（蓋章） 年 月 日學(xué)院畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)委員會審核意見 簽字（蓋章） 年 月 日說明：1、以上各欄必須按要求逐項填寫.。2、此表附于畢業(yè)論文 (設(shè)計)封面之后。 摘 要本次設(shè)計采用水溶液全循環(huán)法合成、分離尿素,單一的設(shè)計了分離工段這一步。首先對分離工段進(jìn)行了物料和熱量衡算。其次在計算的基礎(chǔ)上,根據(jù)計算結(jié)果對主要設(shè)備進(jìn)行選型。最后初步設(shè)計了廠區(qū)建設(shè)布置及其三廢處理。本設(shè)計主要包括尿素生產(chǎn)過程的分離工段工藝設(shè)計，分離工段的物料衡算、熱量衡算及設(shè)備選型，工廠布置設(shè)計及其三廢處理。主要設(shè)計圖包括尿素生產(chǎn)分離工段工藝流程圖、物料簡圖及全廠布置圖。關(guān)鍵詞：

4、尿素，工藝設(shè)計，物料衡算一、緒論（一）尿素1尿素的概況尿素外觀為白色晶體或粉末，是動物蛋白質(zhì)代謝后的產(chǎn)物，通常用作植物的氮肥。尿素是哺乳動物排出體內(nèi)含氮代謝物的形式。它在肝合成，其過程被稱為尿素循環(huán)。別名：碳酰二胺、碳酰胺、脲分子式：co(nh2)2 因為在人尿中含有這種物質(zhì)，所以取名尿素，尿素含氮量46%，是固體氮肥中含氮量最高的。尿素易溶于水，在20時100ml水中可溶解105g，水溶液呈中性反應(yīng)。尿素產(chǎn)品有2種：結(jié)晶尿素呈白色針狀或棱柱狀晶形，吸濕性強(qiáng)。粒狀尿素為粒徑1-2mm的半透明粒子，外觀光潔，吸濕性有明顯改善。20時臨界吸濕點為相對濕度80%，但30時，臨界吸濕點降至72.5%，

5、故尿素要避免在盛夏潮濕氣候下敞開存放。目前在尿素生產(chǎn)中加入石蠟等疏水物質(zhì)，其吸濕性大大下降。尿素是生理中性肥料，在土壤中不殘留任何有害物質(zhì)，長期施用沒有不良影響。但在造粒中溫度過高會產(chǎn)生少量縮二脲，又稱雙縮脲，對作物有抑制作用。我國規(guī)定肥料用尿素中縮二脲含量應(yīng)小于0.5%?？s二脲含量超過1%時，不能做種肥、苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。尿素是有機(jī)態(tài)氮肥，經(jīng)過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥前4-8天施用。施用：尿素適用于作基肥和追肥，有時也用作種肥。尿素在轉(zhuǎn)化前是分子態(tài)的，不能被土壤吸附，應(yīng)防止隨水流失，轉(zhuǎn)化后形

6、成的氨也易揮發(fā)，所以尿素也要深施覆土。2尿素的市場狀況目前在國際市場上，尿素產(chǎn)品通常以大顆粒形式銷售，國內(nèi)絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的尿素顆粒較小，均勻度差，且有粘連現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。產(chǎn)品在包裝、運(yùn)輸及儲存過程中還易吸潮結(jié)塊，直接影響產(chǎn)品的銷售和施用時肥效的發(fā)揮。因此，生產(chǎn)大顆粒尿素產(chǎn)品是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑，也是今后尿素技術(shù)改造的發(fā)展趨勢。進(jìn)入2008年下半年以來，美國次貸危機(jī)引發(fā)的國際金融危機(jī)傳導(dǎo)至煤、石油等大宗初級商品，引發(fā)了化肥成本的變化，同時這種變化也引發(fā)了多年來化肥產(chǎn)能過剩與高價位抑制需求的潛在矛盾的集中爆發(fā)，化肥市場日益下滑。由于受到國際市場原材料的影響，導(dǎo)致化肥成本的暴

7、跌，尤其是硫磺等原材料的暴跌引發(fā)了國內(nèi)化肥市場的劇變。原材料貨緊價揚(yáng)造成的生產(chǎn)成本剛性上漲。中國尿素生產(chǎn)原料煤、石油、天然氣等都屬資源性產(chǎn)品，同時又是能源性產(chǎn)品，中國經(jīng)濟(jì)的高速增長導(dǎo)致能源出現(xiàn)空前短缺，價格也一再飆升。外電評價：中國的能源危機(jī)依賴自身的力量三兩年內(nèi)無法解決。原材料對尿素供應(yīng)造成的影響主要在兩方面：一方面是成本的剛性上漲，產(chǎn)成品價格下降幅度有限，從這方面來講，尿素價格上漲至十多年行情低迷后的恢復(fù)性上漲。另一方面原料緊張加上運(yùn)輸?shù)确矫娴南拗疲S多廠家處于停產(chǎn)半停產(chǎn)狀態(tài)。從全球農(nóng)業(yè)來看，糧食的需求呈剛性增長，雖然全球的經(jīng)濟(jì)增長速度明顯放緩，甚至正在逐漸影響中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但從近期的發(fā)

8、展態(tài)勢看，與化肥產(chǎn)業(yè)關(guān)系十分緊密的農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢總體依然向好的方向發(fā)展，具體表現(xiàn)為糧食價格在逐漸提高，這給化肥產(chǎn)業(yè)提供了相對良好的發(fā)展環(huán)境，農(nóng)業(yè)總體形勢的穩(wěn)定，是對化肥市場信心的一種基礎(chǔ)。從化肥行業(yè)整體看，全球氮肥新增產(chǎn)能持續(xù)增長，產(chǎn)量持續(xù)擴(kuò)大，總體市場是供大于求。出口限制加劇國內(nèi)供應(yīng)過剩，市場競爭激烈，行業(yè)整合趨勢明顯。20102012年預(yù)計新增產(chǎn)能1285萬噸，2010年至2012年尿素產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)大，產(chǎn)量持續(xù)增長，供應(yīng)大于需求趨勢加劇。尿素市場受困于供求失衡，解困也只能從緩解供需矛盾上找突破口。如果國家不主動對尿素行業(yè)過剩的產(chǎn)能進(jìn)行淘汰，尿素市場將依靠價格這支“指揮棒”自我調(diào)整。由于供過于

9、求，價格維持低迷，一些技術(shù)落后的產(chǎn)能將在一場優(yōu)勝劣汰的“大清洗”中消失，尿素供給量會逐步下降，同時隨著國家各項強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策落實，農(nóng)民投肥積極性回升，尿素需求量逐步上升，價格隨之上升，尿素市場在供求雙方“一降一升”中縮小差距，并最終回歸供需平衡狀況。 中國09年尿素總產(chǎn)能超過6000萬噸，而且10年將在此基礎(chǔ)上增加8%至6500萬噸。考慮到大部分新增項目的投產(chǎn)將在10年下半年啟動再加上全球經(jīng)濟(jì)下滑帶來的負(fù)面效應(yīng)，預(yù)計11年尿素產(chǎn)量將同比提高4.8%至5900萬噸。同時考慮到政府對農(nóng)業(yè)的扶持政策帶來的積極效應(yīng)以及相對磷肥和鉀肥價格相對較低，市場預(yù)計2011年尿素需求將同比上升5%至5160萬噸，這

10、意味著產(chǎn)能過剩的幅度將于2011年持平。（二）生產(chǎn)工藝1不循環(huán)工藝和部分循環(huán)工藝不循環(huán)工藝是指從合成塔出來的物料，經(jīng)減壓至常壓并用蒸汽加熱，將氨和二氧化碳分離出來，尿液送去后加工系統(tǒng)，氨用于生產(chǎn)其他的銨鹽。部分循環(huán)工藝是把從甲銨分解器內(nèi)分解出來的部分氨和二氧化碳，以甲銨水溶液的形式循環(huán)回合成塔。不循環(huán)和部分循環(huán)工藝較簡單，投資較省、操作費(fèi)用也較低，缺點是要附設(shè)龐大的銨鹽加工系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)上不合理，新的尿素廠則采用全循環(huán)工藝。2全循環(huán)工藝把未轉(zhuǎn)化成尿素的氨和二氧化碳，經(jīng)分離后全部循環(huán)返回尿素合成系統(tǒng)。這類工藝因分解、循環(huán)的方法不同而有不同，但主要是水溶液循環(huán)法和氣提法（即解吸法）。3全循環(huán)尿素工藝水

11、溶液全循環(huán)尿素裝置的運(yùn)行都比較穩(wěn)定，生產(chǎn)負(fù)荷的加減調(diào)節(jié)比較方便，操作彈性范圍較寬;增產(chǎn)潛力比較大，均達(dá)到了其設(shè)計生產(chǎn)能力的160%一200%;產(chǎn)品質(zhì)量控制較好，正常負(fù)荷生產(chǎn)時一般能控制到優(yōu)級品范圍內(nèi)。水溶液全循環(huán)尿素裝置的腐蝕性較輕，特別是尿塔和中壓分解、加熱設(shè)備的腐蝕速率都比較小，正常生產(chǎn)時系統(tǒng)氧含量一般控制在0.5%-0.6%(體積)即可滿足要求;再就是水溶液全循環(huán)尿素工藝的高壓系統(tǒng)設(shè)備較少，中低壓系統(tǒng)設(shè)備停車檢修比較方便，所以無論是系統(tǒng)大修還是平常的中小檢修都比較方便、所用時間比較短，并且水溶液全循環(huán)尿素工藝的氨碳比控制較高，停車時尿塔保壓時間一般為24h。水溶液全循環(huán)尿素工藝經(jīng)過十幾年

12、的改造，消耗下降較明顯。其電耗一般可以控制在145 -155kwh/t尿素(包括循環(huán)水的動力消耗)，電耗的高低主要與系統(tǒng)負(fù)荷的大小、二氧化碳轉(zhuǎn)化率的高低、冷凝器的傳熱效果、以及生產(chǎn)綜合管理水平有關(guān)。水溶液全循環(huán)尿素工藝的蒸汽消耗一般可以控制在1200一1400kg/t尿素，有個別廠家已降到1200k幼尿素以下，蒸汽消耗的高低與系統(tǒng)負(fù)荷的大小加熱器的傳熱效果、以及生產(chǎn)綜合管理水平有關(guān)，但更重要的是取決于對整套尿素裝置熱力系統(tǒng)的合理改造以及高效傳熱傳質(zhì)設(shè)備的使用。水溶液全循環(huán)尿素工藝的氨耗一般可以控制在575一580kg/t尿素，部分生產(chǎn)綜合管理渺子的企業(yè)已降至575k/t尿素以下。在循環(huán)冷卻水消

13、耗方面，通過對系統(tǒng)熱能回收的改造以及工藝操作方法的調(diào)整優(yōu)化，冷卻水消耗已降至接近于c02汽提法尿素生產(chǎn)工藝的循環(huán)冷卻水消耗水平。（三）環(huán)境保護(hù)與廢物處理隨著世界特別是我國環(huán)境的明顯惡化，國民的環(huán)境保護(hù)意識逐步提高，為了我們的生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。對污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)環(huán)境保護(hù)法及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)境報告和初審意見來確定。二、合成工藝設(shè)計（一）合成工藝原理1循環(huán)法由液氨和二氧化碳?xì)怏w直接合成尿素的反應(yīng)過程可分為二步:液氨與氣體二氧化碳作用生成液體氨基甲酸銨: 氨基甲酸銨脫水生成尿素:總反應(yīng)式為: 第一步是放熱反應(yīng)

14、,反應(yīng)速度很快;第二步是略微吸熱的化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)速度較慢,且達(dá)到化學(xué)平衡時也不能使氨基甲酸銨全部脫水轉(zhuǎn)化為尿素,它是合成尿素過程中的控制因素。氨基甲酸銨脫水反應(yīng)必須在液相中進(jìn)行,即尿素生成是液相反應(yīng),所以原料氨必須以液態(tài)供給,則液或氣態(tài)均可;操作溫度必須高于氨基甲酸銨的熔點,而且還必須在高的壓力下進(jìn)行。2分離工段流程圖1尿素合成分離工段工藝流程圖流程簡介：從合成氨工段來的液氨通過過濾器送入液氨緩沖槽,緩沖槽壓力維持在(表壓)左右。液氨由緩沖槽經(jīng)液氨高壓泵加壓到后與來自壓縮機(jī)的(,)(含循環(huán)的全部水分)一起進(jìn)入預(yù)混器,此時反應(yīng)的總物料組成:,然后送入合成塔。該塔是不銹鋼襯里的高壓容器,在此氨基甲

15、酸銨脫水生成尿素。物料在塔內(nèi)停留時間約左右,的轉(zhuǎn)化率為。合成塔頂部物料出口溫度為,此反應(yīng)熔融物內(nèi)有尿素、氨基甲酸銨、氨和水等。經(jīng)減壓到(表壓)后進(jìn)一段分解分離器,分離,降溫到時進(jìn)入到一段分解加熱器加熱到左右,使溶液中的氨、二氧化碳和水再次氣化。在一段分解分離器內(nèi)氣液兩相分開,溶液送二段分解塔,氣體送往中壓吸收系統(tǒng)。二段分解塔用來進(jìn)一步除去一段分解分離器未完全除去的和,其操作壓力為,操作溫度為,是一精餾的過程。塔頂出口氣則送往低壓吸收系統(tǒng),同中壓吸收系統(tǒng)吸收的氣體一起作為循環(huán)之用，塔底出口溶液送去閃蒸，通過蒸發(fā)除去多余的水分，以達(dá)到濃縮的目的。3主要工藝條件（1）尿素合成塔操作壓力 at(絕)操

16、作溫度 入塔物料： 二氧化碳轉(zhuǎn)化率 （2）一段分離器操作壓力 at(絕) 操作溫度 （3）二段分解塔操作壓力 atm(絕) 操作溫度：塔底液相 塔頂氣相 （4）成品尿素含氮量 (折合尿素) 縮二脲 含水量 其他雜質(zhì) 三、物料衡算（一）物料流程簡圖本次設(shè)計只做尿素合成分離工段的模擬設(shè)計,不計算循環(huán)以及蒸發(fā)造粒工段,則物料流程簡圖如下:預(yù)混器二段分解塔一段分離器尿素合成塔nh3co2去蒸發(fā)段去低壓吸收去中壓吸收(注:co2中含循環(huán)水)圖2物料流程簡圖（二）合成塔1反應(yīng)框圖及已知數(shù)據(jù)查氮肥工藝設(shè)計手冊(尿素)有:產(chǎn)品中含n2量:46%(折含尿素98.7%,其中不包括縮二脲含n量)則二段分解塔出口溶液

17、中尿素的質(zhì)量百分比為: 一段分解塔出口溶液中尿素的質(zhì)量百分比為:設(shè)一、二段分解塔出口的尿素溶液量分別為, (104t)/a, 由尿素質(zhì)量守恒有: 對二段分解塔: 對一段分解塔: 查知co2轉(zhuǎn)化率為64%, nh3/co2=4.1, h2o/ co2=0.7又知需由合成塔生成的尿素量為:(忽略損失)故轉(zhuǎn)化為尿素的co2的量為:則未轉(zhuǎn)化為尿素的co2的量為:因此需進(jìn)合成塔的co2的總量為:nh3的進(jìn)料量為:h2o的量為: 反應(yīng)過程nh3 36.2432co2 4.627h2o 17.167nh2conh2 8.225單位:105kmol/anh3 52.6932co2 12.852h2o 8.99

18、64圖3合成塔物料方框圖2物料衡算計算基準(zhǔn):5萬噸成品尿素由上有輸入的各組分:則輸出的各組分:由質(zhì)量守恒定律: 又合成塔里的反應(yīng)為: 那么生成的甲銨量消耗的液氨量則過量的氨量3合成物料平衡數(shù)據(jù)表表1合成塔的物料平衡表輸 入輸 出組 分 104t/a 105kmol/a組 分 104t/a 105kmol/anh3 8.96 52.69co2 5.65 12.85 h2o 1.62 9.0 nh3 6.16 36.24co2 2.04 4.63 h2o 3.09 17.17 co(nh2)2 4.94 8.23 總 計 16.23 74.54 總 計 16.23 66.27（說明:進(jìn)出物料差:,

19、為合成反應(yīng)因生成尿素而減少的摩爾數(shù)）因二氧化碳還以甲銨液形式出料則合成塔輸出物料還可表示為: 單位:(104t/a)co(nh2)2 : 4.94 co(nh2)2 : 4.94 30.5%co2: 2.04 或 nh4coonh2:3.61 22.2% nh3: 6.16 氨水: 7.68 47.3% h2o: 3.09 其中: nh3 4.59 h2o 3.09 總計 16.23 總計 16.23（三）一段分離器1框圖及已知數(shù)據(jù)查氮肥工藝設(shè)計手冊(尿素)有一段分解塔出口溶液中各組分所占的百分?jǐn)?shù)為:co2:0.032 nh3:0.082 h2o:0.272 co(nh2)2:0.614一段分

20、離器a (104t)/a溶液co2? nh3? h2o?16.23104 t/a溶液8.04104 t/a溶液co2? nh3? h2o?co(nh2)2?圖4一段分離器物料方框簡圖2物料衡算計算基準(zhǔn):萬噸成品尿素由質(zhì)量守恒定律有:a=(16.23-8.04) 104 =8.19104 t/a一段分解塔出口溶液中各組分含量為: 則一段分塔出口氣體中各組分含量為:由質(zhì)量守恒有: 與co2形成甲銨消耗的液氨量: 生成的甲銨量: 溶于水的氨量: 3一段分離器物料平衡數(shù)據(jù)表表2一段分離器物料平衡表輸 入輸 出組 分 104t/a 105kmol/a組 分 104t/a 105kmol/anh3 6.1

21、6 36.24co2 2.04 4.63 h2o 3.09 17.17 co(nh2)2 4.94 8.23一段分解出口氣體 8.19 41.46nh3 5.50 32.35co2 1.78 4.10h2o 0.91 5.01一段分解出口液體 8.04 24.81nh3 0.66 3.88co2 0.26 0.59h2o 2.18 12.11co(nh2)2 4.94 8.23總 計 16.23 66.27 總 計 16.23 66.27一段分離器出口液體物料組成還可表示如下:單位(104t/a)co(nh2)2 : 4.94 co(nh2)2 : 4.94 30.5%co2: 0.26 或

22、nh4coonh2: 0.46 22.2% nh3: 0.66 氨水: 2.64 47.3% h2o: 2.18 其中: nh3 0.46 h2o 2.18 總計 8.04 總計 8.04（四）二段分解塔1反應(yīng)框圖及已知數(shù)據(jù)二段分解塔物料方框圖b(104t)/a溶液co2? nh3? h2o?8.04104 t/a溶液7.02104 t/a溶液co2? nh3? h2o?co(nh2)2?縮二脲?二段分解塔圖4二段分解塔物料方框簡圖查氮肥工藝設(shè)計手冊(尿素)得二段分解塔出口溶液中各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:co2: 0.0055 ，nh3: 0.0083 ，h2o: 0.28 ，co(nh2)2:

23、0.702 ，縮二脲: 0.0042。2物料計算計算基準(zhǔn):5萬噸成品尿素二段分解塔出口液中各組分的質(zhì)量為: 則二段分塔出口氣體中各組分質(zhì)量為:由質(zhì)量守恒有: 生成的甲銨量: 消耗的液氨量: 過量的液氨量: 3二段分解塔物料平衡數(shù)據(jù)表表3二段分解塔物料平衡表 輸 入輸 出組 分 104t/a 105kmol/a組 分 104t/a 105kmol/anh3 0.66 3.88co2 0.26 0.59h2o 2.18 12.11co(nh2)2 4.94 8.23一段分解出口氣體 1.02 5.213nh3 0.60 3.529co2 0.22 0.503h2o 0.20 1.181一段分解出口

24、液體 7.02 19.597nh3 0.0583 0.34co2 0.0386 0.089h2o 1.9656 10.92co(nh2)2 4.9280 8.22縮二脲: 0.0295 0.028總 計 8.04 24.81總 計 8.04 24.81(注:表中忽略該反應(yīng)生成的氨氣量)四、熱量平衡數(shù)據(jù)（一）合成塔1工藝條件原料nh3(l)進(jìn)入塔壓力 221atm , t原料co2(g)進(jìn)入塔壓力 221atm , 125原料中h2o(l)進(jìn)入塔壓力 221atm , 100尿素合成塔排出反應(yīng)物壓力 221atm , 1902流程簡圖圖5合成塔熱量衡算結(jié)構(gòu)簡圖3合成塔熱量平衡數(shù)據(jù)表 合成塔熱量平

25、衡數(shù)據(jù)表見表4表4合成塔熱量平衡表序號 收入項目 107kcal % 序號 支出項目 107kcal % 1 甲銨生成熱 3468.14 100 1 co2氣降溫降壓 45.20 1.302 當(dāng)量氨降溫降壓 167.99 4.843 固體甲銨升溫吸熱 675.91 19.504 固體甲銨熔融吸熱 623.23 17.975 甲銨轉(zhuǎn)化為尿素吸熱 429.61 12.396 反應(yīng)熔融升溫吸熱 335.64 9.687 液態(tài)水升溫吸熱 8.17 0.248 過量氨升溫吸熱 ( 665.55 19.199 過量氨汽化熱 0 0 10 過量氨與水混合熱 436.05 12.5711 熱損失 80.79

26、2.32總 計 3468.14 100 總 計 3468.14 100（二）一段分離器1工藝條件進(jìn)口反應(yīng)熔融物(18atm,124)出口物料 (液相18atm,160;氣相18atm,160)2一段分離器熱量平衡數(shù)據(jù)表一段分離器熱量平衡數(shù)據(jù)表見表5：表5一段分解塔熱量平衡表 序號 收入項目 107kcal %序號 支出項目 107kcal %1 反應(yīng)熔融物帶入 830.70 48.32 2 加熱蒸汽供給 888.362 51.681 反應(yīng)熔融物帶出 773.89 45.022 氣相co2 39.16 2.283 氣相氨 346.5 20.154 氣相水 545.09 31.715 熱損失 14

27、.422 0.84總 計 1719.062 100 總 計 1719.062 100 （三）二段分解塔1工藝條件進(jìn)二段分解塔尿素溶液溫度t=160 ,壓力p=4atm出二段分解塔尿素溶液溫度 t=150出二段分解塔氣體溫度 t=120二段分解塔氣體各組分分壓: co2: atm nh3: atm h2o: atm2二段分解塔熱量平衡數(shù)據(jù)表表6二段分解塔熱量平衡表序號 收入項目 107kcal %序號 支出項目 107kcal %1 尿素溶液帶入 773.89 73.682 加熱蒸汽供給 276.405 26.321 尿素溶液帶出 879.795 83.772 氣相帶出熱 158.12 15.0

28、53 熱損失 12.38 1.18總 計 1050.295 100總 計 1050.295 100五、設(shè)備設(shè)備列表如下：設(shè)備一覽表7序號設(shè) 備 名 稱規(guī) 格主 要 材 質(zhì)型 號臺臺數(shù)12 34567891011液氨緩沖過濾器液氨緩沖槽液氨泵(單動臥室三聯(lián)柱塞泵)co2壓縮機(jī)(對稱平衡式)氨預(yù)熱器(u型管)預(yù)混器尿素合成塔一段分離器一段分解加熱器(立式列管型)二段分解塔二段分解加熱器(立式列管型) , 內(nèi)徑有效容積 ,列管21塊塔板 , 列 管 碳 鋼 碳 鋼 cr18ni12mo2ti碳 鋼00cr18ni12mo2cr18ni12mo2ticr18ni12mo2ticr18ni12mo2ti

29、cr18ni12mo2ti3w-2ba24d12-55/20 11221111111六、全場平面設(shè)計（一）總平面設(shè)計任務(wù)和步驟全廠平面設(shè)計為本設(shè)計的一項重要任務(wù)，總平面設(shè)計的是否合理，會直接影響新建廠能否節(jié)約而有效地順利進(jìn)行，影響到建廠后的生產(chǎn)、管理、成本、能耗、環(huán)保等各個方面，同時還影響到全廠的美觀和今后的發(fā)展。1總平面設(shè)計任務(wù)在滿足生產(chǎn)流程條件下，結(jié)合廠區(qū)地形情況，經(jīng)濟(jì)合理的安排廠內(nèi)外各建筑物、構(gòu)筑物等的相對位置。經(jīng)濟(jì)合理的豎向布置，車間布置緊湊，還要為管線的布置預(yù)留空間。確定廠內(nèi)外運(yùn)輸方式、運(yùn)輸布置，合理組織人流、物流。高標(biāo)準(zhǔn)的綠化美化，創(chuàng)建高級別的衛(wèi)生、消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。2

30、工廠組織原料車間：包括原料庫等。生產(chǎn)分為：造氣車間、凈化車間、合成車間、吸收液準(zhǔn)備和處理車間。輔助車間：包括消防、變電所、機(jī)修、動力、化驗室、控制室等。運(yùn)輸設(shè)施：包括道路、廣場等。堆場和倉庫：包括原料、燃料的露天堆場。行政管理機(jī)構(gòu)和科研區(qū)。綠化及美化。3平面設(shè)計原則（1）原則布置之間相互配制符合生產(chǎn)程序的要求，并保證合理的生產(chǎn)作業(yè)線；原材料、半成品、成品的生產(chǎn)作業(yè)線應(yīng)銜接協(xié)調(diào)，流程疏通，避免交叉和往返；廠內(nèi)一切運(yùn)輸系統(tǒng)布置應(yīng)符合于貨物運(yùn)轉(zhuǎn)的特性，并盡可能使貨運(yùn)線路和人員線路不交叉；適當(dāng)劃分廠區(qū)，建筑物之間的距離盡可能縮小，符合防火和衛(wèi)生技術(shù)的要求；總平面布置還考慮到企業(yè)今后發(fā)展的方向、與外界的

31、交通聯(lián)系線路等外部因素的合理安排。在確定了總平面布置原則并繪制總平面布置圖后，需估算廠區(qū)場地平整、構(gòu)筑物基礎(chǔ)、管溝、路槽地下工程等全廠土石方量，并說明余缺量的走向與來源；在保證安全生產(chǎn)的前提下力求縮小廠區(qū)的占地面積，廠區(qū)布置得盡量緊湊，根據(jù)生產(chǎn)的特點和技術(shù)情況，將工廠設(shè)計為以下幾區(qū)域，并按照區(qū)域進(jìn)行布置，以保證各區(qū)域之間位置的協(xié)調(diào)配合，并符合防火要求和環(huán)境美化；城市地貌、場地四周環(huán)境：要使建筑群體布置及空間組合與環(huán)境適應(yīng)，有利于改善城市景觀；地形、地勢要因地制宜，充分利用地形，時建筑物由良好的采光和自然通風(fēng)條件；生產(chǎn)工藝流程必須滿足生產(chǎn)要求，時物流線路短捷，運(yùn)輸總量最少，在符合各種防護(hù)間距的要

32、求下，合理的緊湊布置。按工藝路線、工作順序和便于生產(chǎn)上互相聯(lián)系的要求安排各車間、工作間的位置；建筑物的布置及運(yùn)輸方式的選擇和運(yùn)輸線路布置要合理，線路布置要順暢且內(nèi)外適應(yīng)，盡量避免人貨交叉。各主要通道的布局應(yīng)整齊，應(yīng)充分照顧到各種運(yùn)輸方式的銜接，盡量避免生產(chǎn)運(yùn)輸線路迂回往復(fù)以及跨越生產(chǎn)線的現(xiàn)象。另外，主干道應(yīng)人車分道，寬度應(yīng)不小于10m，人車出入的大門必須分開設(shè)置。車輛進(jìn)出的主大門寬不少于12m，凈高不小于3.6m。廠門應(yīng)直接與兩條以上道路相連。周邊道路（人行道）最小寬度不小于1.2-2.5m，輔助道路寬6m，車間設(shè)置消防引道6m，不應(yīng)迂回曲折；動力供應(yīng)及各種工程管線應(yīng)靠近最大用戶或負(fù)荷中心，管

33、線布置要短捷，盡量避免相互交叉。變電站要求干燥，不宜放在潮濕的車間樓下。車間辦公室和生活間應(yīng)就進(jìn)布置在各車間內(nèi)；環(huán)境保護(hù)和綠化布置盡可能減少或消除有害物對環(huán)境的影響，對場地進(jìn)行充分的綠化；對有害物的影響（氣體、煙塵、廢渣等）采取措施和利用風(fēng)向避免有害物對其他建筑物及環(huán)境的影響，即就是廠前區(qū)和防污染車間放在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，產(chǎn)生氣體、煙塵、廢渣等的車間及易燃庫布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向或廠區(qū)的邊緣。鍋爐房不能有泄漏氣體吹入。煙囪不能吹向化驗室和控制室，噪聲大的車間應(yīng)設(shè)在隔開的房間內(nèi)；防護(hù)要求（火災(zāi)、爆炸、振動、噪音、輻射、電磁波等）嚴(yán)格按照各種規(guī)范規(guī)定的要求，設(shè)置防護(hù)間距。必要時應(yīng)對場地進(jìn)行實測并采

34、取相應(yīng)的有效措施。（2）平面布置評述產(chǎn)車間布置：主要生產(chǎn)車間選擇3層廠房，便于組織運(yùn)輸各個工序的銜接，以便于生產(chǎn)的自動化和流水線的組合。輔助車間布置：以生產(chǎn)車間為中心，根據(jù)總平面布置原則，綜合各種因素對各個輔助車間布置如下：維修車間：遠(yuǎn)離廠區(qū)前，降低噪音污染，在主力生產(chǎn)車間附近，便于設(shè)備維修；鍋爐房：布置在用蒸汽較多的地方，且是主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向；變配電站：靠近電力負(fù)荷中心，縮短了電線路線，減少了投資，且在水處理車間的上風(fēng)向，煤堆場的平行方向；水處理車間：靠近負(fù)荷中心，處理每日生產(chǎn)車間所需的工業(yè)用水，并提供部分生活用水。運(yùn)輸設(shè)備布置：原料庫與成品庫設(shè)立在主干道邊緣，道路設(shè)計為：主力干道寬10m，

35、副干道8m，其余路段為6m，這樣有利于原料或產(chǎn)品的進(jìn)廠或出廠，且有利于火災(zāi)發(fā)生時，消防車的順利到達(dá)出事地點。堆場和倉庫：布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，置于廠區(qū)邊緣，靠近主生產(chǎn)車間，且位于主力干道邊緣。這樣有利于原料或產(chǎn)品的進(jìn)廠或出廠，且有利于火災(zāi)發(fā)生時，消防車的順利到達(dá)出事地點。行政管理機(jī)構(gòu)和福利區(qū)：辦公樓位于廠前區(qū)且位于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向。綠化和美化區(qū)：本廠的綠化包括生產(chǎn)區(qū)、福利區(qū)的綠化帶。既有專門的綠化區(qū)，也有環(huán)繞廠房及其他建筑物的綠化帶。綠化帶以草坪為主，路旁加種樹木。這樣，可使廠區(qū)空氣得以凈化，噪音減小，美化和改善了環(huán)境的衛(wèi)生條件。（二）車間布置設(shè)置1意義車間布置設(shè)計室工廠設(shè)計中很重要的一環(huán)，

36、一個合理的車間布置設(shè)計，不僅可以再建設(shè)投資經(jīng)濟(jì)效益等方面取得良好效果，并且對今后的正常安全生產(chǎn)、車間管理、設(shè)備維修、能量利用、物料運(yùn)輸、人流往來等多方面有極大影響。2原則車間平面布置首先必須考慮適合全廠總平面布置得要求，盡可能使各車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)、蒸汽、緊湊、美觀和相互融洽，渾為一體。輔料車間與使用設(shè)備靠近。按節(jié)省能源的角度，把設(shè)備布置在兩面樓層。做到減輕樓層負(fù)荷減少輸送數(shù)量和管道的密度。合理安排通道以及樓梯的位置。設(shè)備要統(tǒng)一安排，排列整齊，有足夠的操作空間。3車間布置的設(shè)計與評述（1）布置方案矩形廠房便于總平面布置，節(jié)約用地，有利于設(shè)備排列，縮短管道，便于安排交通和出入口，有較

37、多可供自然采光和通風(fēng)的墻面。將造氣工段和凈氣工段設(shè)在同一個廠房內(nèi)，其他各工段單獨設(shè)立車間，各車間有通道連接。（2）廠房形式布置方案的選擇一般的化工工廠，由于生產(chǎn)規(guī)模大，車間中各工段聯(lián)系頻繁，車間中各工段的生產(chǎn)特點有明顯差異，在符合建筑設(shè)計防火規(guī)范及工業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的前提下，結(jié)合建廠地區(qū)的具體情況，各工段間盡量采用分散布置，但對于同一工段，則應(yīng)該將設(shè)備布置得緊湊，以減少物料傳輸距離，節(jié)省材料費(fèi)用，便于管理維修。單層或多層廠房本廠根據(jù)生產(chǎn)流程，設(shè)計成2層廠房，局部為了固定設(shè)備的需要，設(shè)計3層。關(guān)于廠房層高化工廠房層高取決于設(shè)備的高低，安置的位置以及安全生產(chǎn)的條件，廠房層高應(yīng)符合建筑模數(shù)制的要求，即

38、0.3m的倍數(shù)。本廠根據(jù)生產(chǎn)需要，采用9m的層高。關(guān)于廠房柱網(wǎng)和廠房寬度廠房柱網(wǎng)與車間布置得設(shè)計密切相關(guān)，就一般而言，跨距大小層高都會有變化，本設(shè)計中多層廠房統(tǒng)一采用66m的柱網(wǎng)。廠房寬度一般由以下幾個方面決定，各工藝設(shè)備所廠房寬度之和，各工藝設(shè)備沿廠房寬度方向間距之和，廠房內(nèi)縱向通道之和及縱墻厚度，主生產(chǎn)車間長42m，寬12m。（3）布置設(shè)置保證工藝流程的通暢，即保證工藝流程在水平方向和垂直方向的連續(xù)性，以便生產(chǎn)連續(xù)正常進(jìn)行?？紤]合適的設(shè)備間距，設(shè)備間距過大會增加建筑面積，拉長管道，從而增加建筑和管道的投資，同時操作和管理都不方便。設(shè)備間距過小，雖可以節(jié)省占地和投資，但會帶來操作、安裝和維修

39、的困難。滿足生產(chǎn)方便操作，如彼此相連續(xù)的各工序的設(shè)備，應(yīng)盡量配置靠近些，以縮短聯(lián)系它們的輸送線路，設(shè)備之間盡可能達(dá)到自動流送物料，這樣可減少輸送設(shè)備。滿足安裝檢修拆卸的要求，一般廠房大門的寬度要比所需要通過的設(shè)備寬度大0.2m左右，本廠車間大門設(shè)計為4m。考慮運(yùn)輸通道，如每排設(shè)備至少一側(cè)要留有通道，大的室內(nèi)設(shè)備在底層還要留有移出通道，并接近主道路布置。通道的寬度取決于運(yùn)輸工具、運(yùn)輸物件的外形尺寸及人流、貨流通過量，主干道寬度7-8m，車間通道寬4-5m。采光和照明 由于車間不設(shè)置圍墻，車間主要采用天然采光，夜間電燈照明。全選用開啟式照明器，用絕緣性能好的燈座，燈管選用透射性能好的鎂光燈。取暖和

40、通風(fēng) 本廠采用集中供暖式的蒸汽供暖，蒸汽來自于本廠的鍋爐房。辦公、生活區(qū)設(shè)有空調(diào)。七、尿素生產(chǎn)中的安全技術(shù)和三廢處理（一）安全生產(chǎn)原則1對廠房建筑物的要求 采用防爆型廠房尿素生產(chǎn)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，而整個生產(chǎn)系統(tǒng)處在較高的溫度和不同等級的壓力下操作，由一定得潛在危險性。如果出現(xiàn)設(shè)備泄漏或操作不當(dāng)，極易發(fā)生事故。因此，廠房的建筑形式和特點必須符合防火、防爆、防中毒的特點。采用防爆型廠房，一旦發(fā)生事故，易于排泄，便于操作和處理，減少不必要的損失。具有防腐蝕的特點由于尿素生產(chǎn)是在較高的壓力、溫度和有腐蝕性的介質(zhì)中進(jìn)行的，尿素（或溶液）不僅有腐蝕性，而且對水泥等材料

41、有一定的滲透性，因此對廠房的墻壁和地面都應(yīng)采用耐腐蝕的材料，如：造粒塔內(nèi)壁必須加保護(hù)層，使用環(huán)氧樹脂或耐酸磚襯里等，防止過早遭受破環(huán)，以延長設(shè)備運(yùn)行周期和使用壽命。設(shè)備必要的消防和防護(hù)等安全設(shè)施尿素的生產(chǎn)特點是高溫、高壓、易燃、易爆、易結(jié)晶、易中毒和連續(xù)化的多儀表控制的生產(chǎn)操作。應(yīng)根據(jù)上述生產(chǎn)特點，采取相應(yīng)的防火、防爆、防燙傷、防中毒等安全措施。設(shè)置墻壁消火栓時最常見的滅火措施之一，要保證水源充足，設(shè)施完備。此外，在操作現(xiàn)場的指定地點存放專用的滅火器材，如：滅火器、滅火車等。為了防止大量有毒氣體泄漏，避免高溫尿素溶液燙傷，在生產(chǎn)崗位附近設(shè)立事故柜，存放符合工藝特點的各類防毒面具，膠皮衣、膠鞋、

42、膠皮手套、防護(hù)眼鏡等，并制定相應(yīng)的檢查制度，以保證防護(hù)用具的安全可靠性。（2）操作規(guī)程和安全技術(shù)規(guī)程制定操作規(guī)程在尿素裝置投產(chǎn)前，為確保開車和正常生產(chǎn)的順利進(jìn)行，必須制定一套完整的科學(xué)的符合工藝特點和操作要求的工藝規(guī)程及崗位操作法，明確工藝技術(shù)和操作方法，供操作人員學(xué)習(xí)和使用。操作規(guī)程一經(jīng)建立，具有相應(yīng)的效應(yīng)。未經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)，不得擅自更改和變動。建立安全技術(shù)規(guī)程樹立“安全第一”思想，熟悉和掌握安全技術(shù)，時減少甚至避免事故的前提。所說的安全技術(shù)規(guī)程就是知道安全生成的完整文件，它包括：防火、防爆、防燙傷及動火工作制度，電氣、受壓容器、高空作業(yè)、進(jìn)入塔罐的安全規(guī)定，防毒面具的使用，中毒急救知識等。

43、因此，建立安全技術(shù)規(guī)程，學(xué)習(xí)和掌握安全技術(shù)十分重要。實行操作人員上崗制度為了保證生產(chǎn)操作人員具有獨立操作和處理事故 能力，確保生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止不必要的事故發(fā)生，在操作人員上崗前必須進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)，熟知和掌握操作規(guī)程和崗位操作法，學(xué)習(xí)和掌握安全技術(shù)規(guī)程，并實行定期考試制度，經(jīng)考試合格，方可上崗獨立操作。2生產(chǎn)物料的安全特性氨，液氨接觸皮膚能立即引起凍傷。濃度為1%的氣氨對皮膚有刺激作用，達(dá)到3%以上就可能引起灼傷和起泡?？諝庵邪焙窟_(dá)到0.49mg/l時，能刺激眼睛；達(dá)1.2mg/l時，能引起咳嗽。在氨含量為0.2mg/l的環(huán)境下工作，短期內(nèi)就可能引起中毒，發(fā)生肺氣腫，因此安全規(guī)定空

44、氣中氨允許最高濃度為0.03mg/l。氨水及氣氨會燒傷眼睛，必須作好防護(hù)工作，如遇到這種情況，必須用清水沖洗，絕不允許用布擦拭以防傷害擴(kuò)大。氨在空氣中易形成爆炸氣體，其爆炸范圍為15.6%-27%（體積），在此濃度范圍內(nèi)，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，空氣中二氧化碳濃度大于360mg/l能立即致死，濃度在90-120mg/l，1小時內(nèi)能使人致死。國家規(guī)定，廠房中二氧化碳濃度在1%（體積）以下。單位體積的二氧化碳比空氣重，一般多聚集于低洼地溝或容器底部。如果二氧化碳中含有硫化氫或微量砷時，要防止硫化氫和砷中毒。氨基甲酸銨溶液和尿素溶液，在生產(chǎn)過程中，氨基甲酸銨溶

45、液及尿素溶液多為高溫熔融狀態(tài)，如與皮膚接觸，極易發(fā)生燙傷，操作工人工作時應(yīng)備有防護(hù)眼鏡及手套。（二）三廢排放及處理這里把尿素生產(chǎn)中的三廢排放及處理歸納于表中尿素生產(chǎn)中的三廢排放及處理表8序號名稱成分危害性設(shè)計值（排放標(biāo)準(zhǔn)）實際值（參考）處理方法含量排放量/（kg/t）含量排放量kg/tkg/h1解吸廢液氨污染江水005（質(zhì)量）3400.03%（質(zhì)量）5106661控制好按濃度，送往污水泵房2尾氣氨污染大氣4%（體積）161.8%（體積）70914控制好系統(tǒng)工藝條件，減少尾氣中氨含量3廢脫硫劑鐵硫木屑污染環(huán)境0.450.496.40每批量為14噸左右，送掩埋廠處理八、總論通過本次的設(shè)計(年產(chǎn)5萬噸尿素分離工段工藝和廠區(qū)初步設(shè)計),我學(xué)到了很多知識。在這過程中我不僅重溫了化工生產(chǎn)技術(shù),現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)技術(shù)等專業(yè)書籍,還參看了化工工藝設(shè)計手冊等書籍,進(jìn)一步提高了自身各方面能力,比如提高了自己查閱文獻(xiàn)資料能力和數(shù)據(jù)處理能力;通過設(shè)計說明書的編寫,帶主要控制點的工藝流程圖的繪制,使自己計算機(jī)運(yùn)用能力得到很大程度的提高,尤其是化工繪圖軟件,得到進(jìn)一步的溫習(xí)和鞏固。與此同時,在設(shè)計的過程中,使我養(yǎng)成了做事細(xì)心、嚴(yán)謹(jǐn),工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的好習(xí)慣,培養(yǎng)了我獨立工作,獨立思考,結(jié)合課題的需要獲取新知識的能力,這些為我以后參加工作打下了良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)