年產(chǎn)400噸鹽酸氨基脲車間工藝設(shè)計畢業(yè)論文

目錄TOC\o"1-4"\h\u5734摘要 -3-304Abstract -4-17972前言 -7-29103第一章總論 -8-80891.1鹽酸氨基脲產(chǎn)品概述 -8-181421.2鹽酸氨基脲市場特點分析 -9-278451.3國內(nèi)市場發(fā)展趨勢 -9-131541.4設(shè)計原則 -10-96681.5工藝特點 -10-28255第二章工藝路線的選擇和簡述 -11-76702.1工藝流程和生產(chǎn)原理 -11-309522.1.1生產(chǎn)原理 -11-228162.1.2縮合反應(yīng)工段流程 -11-68452.1.3成鹽反應(yīng)工段流程 -11-201682.1.4精制反應(yīng)工段流程 -12-104772.2工藝流程簡圖及工藝指標 -12-217262.2.1縮合反應(yīng)工段流程簡圖 -12-26542.2.2成鹽反應(yīng)工段流程簡圖及工藝指標 -13-175592.2.3精制反應(yīng)工段流程簡圖及工藝指標 -13-12718第三章鹽酸氨基脲的生產(chǎn)工藝計算 -15-213313.1物料衡算 -15-161443.1.1物料衡算說明 -15-101193.1.2鹽酸氨基脲物料衡算 -15-210033.1.3物料平衡 -16-127873.1.3.2車間總物料平衡 -17-322883.1.3.3鹽酸氨基脲產(chǎn)品線物料收支表 -19-242523.2能量衡算 -19-304153.2.1縮合反應(yīng)過程的熱量衡算 -20-3.2.1.1物料帶入到設(shè)備的熱量 -21-117313.2.1.2物料離開設(shè)備所帶走的熱量 -21-174723.2.1.3化學(xué)反應(yīng)熱 -22-253383.2.1.4設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 -22-254643.2.1.5加熱劑傳給設(shè)備的熱量 -23-9993.2.1.6反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表 -24-217783.2.2成鹽反應(yīng)過程的熱量衡算 -25-167953.2.2.1成鹽反應(yīng)釜能量流程簡圖 -25-137133.2.2.2物料帶入到設(shè)備的熱量 -25-245603.2.2.3物料離開設(shè)備所帶走的熱量 -26-300183.2.2.4加熱劑傳給設(shè)備的熱量 -26-170043.2.2.5反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表 -27-43043.2.3.1物料帶入到設(shè)備的熱量 -28-110673.2.3.2物料離開設(shè)備所帶走的熱量 -28-145873.2.3.3設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 -29-41953.2.3.4反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表 -30-2893.2.3能量衡算過程及衡算結(jié)果 -31-79963.2.3.1縮合反應(yīng)熱量： -31-134023.2.3.2成鹽反應(yīng) -32-16814第四章設(shè)備設(shè)計及選型 -33-235834.1主要設(shè)備簡介及選型過程 -33-127984.1.1FB型耐腐蝕泵 -33-163124.1.2LGZ立式刮刀卸料全自動離心 -34-111894.1.3水環(huán)真空泵 -35-78554.1.4SZG型雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機 -35-321614.1.5循環(huán)水泵 -36-253674.1.6冷凍機 -36-281654.2設(shè)備選型一覽表 -38-53094.2.1物料輸送設(shè)備 -38-76174.2.2儲罐設(shè)備選型 -38-205104.2.3換熱設(shè)備設(shè)備 -39-158854.2.4分離設(shè)備設(shè)備 -39-203814.2.5傳質(zhì)設(shè)備設(shè)備 -40-228844.2.6化學(xué)反應(yīng)器設(shè)備選型 -40-206994.2.7廢酸池 -41-316144.3塔設(shè)備設(shè)計結(jié)果 -41-67014.3.1工藝設(shè)計 -41-14244.3.2機械設(shè)計 -42-19544第五章車間布置設(shè)計 -43-111285.1設(shè)計依據(jù) -43-72515.2布置原則 -43-11535.2.1精制工段 -43-111115.2.2成鹽工段 -44-105825.2.3縮合工段 -45-25813第六章項目主要污染物和污染物處理 -47-109826.1鹽酸氨基脲工藝廢酸鹽酸 -47-271636.2鹽酸氨基脲工藝廢氣氨氣 -48-272806.3廢水污染防治措施 -48-317046.4固體廢物處理 -49-76096.5噪聲污染防治措施 -49-19929致謝 -50-30554參考文獻 -51-7077附錄 -52-84621.工藝流程簡圖 -52-317222.縮合工段工藝流程圖 -53-92753.成鹽工段流程圖： -53-210014.打漿工段流程圖： -54-前言作為生產(chǎn)鹽酸氨基脲主要原料水合肼，近年來由于其下游產(chǎn)品發(fā)展迅速，其需求量快速增加，且市場價格持續(xù)走高，國內(nèi)一直大量進口水合肼。用水合肼、尿素和鹽酸合成鹽酸氨基脲的工藝路線簡單，原料易得，生產(chǎn)過程也易操作控制，所以本次研究主要考察尿素一水合肼法制備鹽酸氨基脲的合成工藝條件，以提高水合肼的轉(zhuǎn)化率。為此，作者力求能運用所學(xué)知識并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中的實踐情況，為環(huán)保事業(yè)貢獻自己的一份微薄之力。因本人能力有限，故在設(shè)計中在所難免的有一些錯誤。望讀者給與指正，本人萬分感激。第一章總論1.1鹽酸氨基脲產(chǎn)品概述1.1.1產(chǎn)品介紹鹽酸氨基脲基本性質(zhì)中文名稱鹽酸氨基脲英文名稱Semicarbazidehydrochloride

別

名鹽酸氨基脲分子式CH5N3O.HCl外觀與性狀白色結(jié)晶性粉末分子量111.53沸

點——熔

點171-173℃溶解性易溶于水，不溶于無水乙醇和乙醚密

度穩(wěn)定性——危險標記主要用途1.本品是醫(yī)藥工業(yè)原料，用以制取硝基呋喃類等藥物；2.用作測定酮、醛的試劑，色譜分析及分離激素的精油的溶劑；3.有機合成原料；4.也是農(nóng)藥中間體；鹽酸氨基脲是一種醫(yī)藥中間體，是重要的有機合成原料，用于制備熱敏記錄紙上的光色染料，也用于醫(yī)藥，農(nóng)藥等有機合成的中間體，用于生產(chǎn)呋喃西林、呋喃妥因、腎上腺色腙（止血藥適用于因毛細血管損傷及通透性增加所致的出血，如鼻衄、視網(wǎng)膜出血、咯血、胃腸出血、血尿、痔瘡及子宮出血等。也用于血小板減少性紫癜），氫化潑尼松（激素類藥。作用于糖代謝，減輕肌體組織對損害性刺激所產(chǎn)生的病理反應(yīng)。用于阿狄森氏病、活動性風(fēng)濕病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、紅斑性狠瘡等膠原性疾患，嚴重的支氣管哮喘、嚴重皮炎等過敏過敏性疾病，眼炎及急性白血病等，亦用于某些感染的綜合治療，本品也可作為某些抗癌藥物的輔助藥）、氫化可的松（等用于腎上腺功能不全所引起的疾病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕性發(fā)熱、痛風(fēng)、支氣管哮喘等。用于過敏性皮炎、脂溢性皮炎、瘙癢癥等、也用于虹膜睫狀體炎、角膜炎、鞏膜炎、結(jié)膜炎，神經(jīng)性皮炎，用于結(jié)核性腦膜炎、胸膜炎、關(guān)節(jié)炎、腱鞘炎、急慢性捩?zhèn)?、腱鞘勞損等）藥物。也用于測定醛、酮試劑。

鹽酸氨基脲是合成分子印跡聚合物的重要中間體。分子印跡技術(shù)是二十世紀七十年代發(fā)展起來的一種分子識別技術(shù)，是模仿自然界存在的分子識別作用機理，以目標分子為模板合成具有特殊分子識別功能的印跡聚合物的一種技術(shù)，因此它在很多領(lǐng)域，如色譜中對映體和異構(gòu)體的分離，固相萃取，化學(xué)仿生傳感器，臨床藥物分析，膜分離技術(shù)等領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。

1.1.2產(chǎn)品用途（1）本品是醫(yī)藥工業(yè)原料，用以制取硝基呋哺類等藥物；（2）用作測定酮、醛的試劑，色譜分析及分離激素的精油的溶劑；（3）有機合成原料；用作分析試劑和色層分析試劑。（4）也是農(nóng)藥中間體，用于制呋喃西林、硝基呋喃妥因等藥物。1.2鹽酸氨基脲市場特點分析依托多年對間氨基苯脲鹽酸鹽行業(yè)的研究經(jīng)驗，結(jié)合間氨基苯脲鹽酸鹽行業(yè)歷年供需關(guān)系變化規(guī)律，對間氨基苯脲鹽酸鹽行業(yè)內(nèi)的企業(yè)群體進行了深入的調(diào)查與研究。報告在宏觀上分析了2010-2015世界間氨基苯脲鹽酸鹽行業(yè)整體以及部分地區(qū)的發(fā)展情況、中國間氨基苯脲鹽酸鹽行業(yè)的宏觀發(fā)展環(huán)境、中國間氨基苯脲鹽酸鹽行業(yè)整體發(fā)展現(xiàn)狀。報告在微觀上詳細的分析了2010-2015行業(yè)的產(chǎn)銷貿(mào)易情況及預(yù)測、區(qū)域發(fā)展情況及前景、行業(yè)具體經(jīng)濟運行情況、市場競爭環(huán)境、重點企業(yè)發(fā)展情況、行業(yè)國際競爭力。在行業(yè)投資方面，報告從宏觀和微觀層面分析了行業(yè)的投資風(fēng)險、闡述了行業(yè)投資風(fēng)險的防范和對策、以及行業(yè)的投資策略。對于行業(yè)的未來發(fā)展趨勢，報告分析了行業(yè)的發(fā)展方向，并且采用了科學(xué)的方法預(yù)測了對行業(yè)2011-2015的產(chǎn)值、收入、利潤、資產(chǎn)情況。近年來中國間氨基苯脲鹽酸鹽機行業(yè)取得了很大的發(fā)展，但是行業(yè)發(fā)展中也存在一些問題，和國外相比仍有很大的差距。中國制造業(yè)由于缺乏核心技術(shù)，貼牌生產(chǎn)仍然是“中國制造”普遍的生存模式。很多高端產(chǎn)品表面上市中國生產(chǎn)，其實核心技術(shù)都來自國外。為此，“十二五”明確指出必須堅持發(fā)揮市場基礎(chǔ)性作用與政府引導(dǎo)推動相結(jié)合，科技創(chuàng)新與實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合，深化體制改革，以企業(yè)為主體，推進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，讓高端制造業(yè)成為國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型，對于間氨基苯脲鹽酸鹽行業(yè)有著深遠影響和重大意義。重點研究中國鹽酸氨基脲行業(yè)產(chǎn)品、企業(yè)、市場、產(chǎn)業(yè)鏈等四大方面的詳細情況。報告具體研究領(lǐng)域涵蓋產(chǎn)品價格行情、技術(shù)特點、原材料供應(yīng)、消費群體、消費結(jié)構(gòu)、市場容量、地區(qū)格局、品牌競爭、企業(yè)競爭、產(chǎn)業(yè)政策、發(fā)展前景等各個方面，是關(guān)注中國鹽酸氨基脲市場發(fā)展的企業(yè)和投資者必備的參考資料。1.3國內(nèi)市場發(fā)展趨勢（1）鹽酸氨基脲下游市場需求對鹽酸氨基脲價格的變化起著重要的作用，特別是制藥企業(yè)行業(yè)對鹽酸氨基脲價格變化影響較大。（2）由于國內(nèi)鹽酸氨基脲自給率較低，大量產(chǎn)品進口，因此國內(nèi)鹽酸氨基脲價格在一定程度上受到國際鹽酸氨基脲價格的影響。（3）從鹽酸氨基脲的產(chǎn)能增長情況與下游需求情況來分析，需求最旺、增長最快的市場為亞太地區(qū)，而亞太地區(qū)發(fā)展最快的市場集中在我國大陸。因此，我國大陸是未來幾年最具潛力的市場，而供應(yīng)的增長也恰恰集中在該區(qū)域。1.4設(shè)計原則（1）認真貫徹落實國家有關(guān)基本建設(shè)的政策、法規(guī)，合理安排建設(shè)周期，嚴格控制工程建設(shè)項目的生產(chǎn)規(guī)模和投資；（2）嚴格遵循現(xiàn)行消防、安全、衛(wèi)生、勞動保護等有關(guān)規(guī)定、規(guī)范，保障生產(chǎn)安全順利進行和操作人員的衛(wèi)生安全；（3）產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量指標符合國家及地方頒發(fā)的各項相關(guān)標準；（4）注重環(huán)境保護，設(shè)計中選用清潔生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過程中減少“三廢”排放，同時采用行之有效的“三廢”治理措施，貫徹執(zhí)行“三廢”治理、“三同時”的原則；（5）堅持體現(xiàn)“社會經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和企業(yè)經(jīng)濟效益并重”的原則，按照國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的長遠規(guī)劃，行業(yè)、地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，在項目調(diào)查、選擇中對項目進行詳細全面的論證。1.5工藝特點新建車間以水合肼和尿素為原料，于102℃情況下分三批次投入尿素，再回流保溫，經(jīng)縮合而得氨基脲液，濾液加鹽酸成鹽，攪拌降溫至10℃(冷凍水)，離心，鹽酸母液回收套用。鹽酸氨基脲粗品加食用酒精打漿，離心，得到鹽酸氨基脲濕料，送雙錐烘干機干燥，包裝入庫成品，可獲得符合國家相關(guān)標準的產(chǎn)品。本工藝的最大特點在于對廢酸廢氣的二次利用，工藝生產(chǎn)過程中有氨氣產(chǎn)生，成鹽過程中有廢鹽酸產(chǎn)生，在生產(chǎn)過程中，最大化的利用氨氣和鹽酸，生產(chǎn)具有商業(yè)價值的氯化銨，經(jīng)實驗室試驗，效果良好。第二章工藝路線的選擇和簡述2.1工藝流程和生產(chǎn)原理2.1.1生產(chǎn)原理第一步：尿素與水合肼反應(yīng)，在110℃以下生成氨基脲，反應(yīng)方程式：第二步：氨基脲與鹽酸反應(yīng)生成鹽酸氨基脲，反應(yīng)溫度控制在10℃以下。防止鹽酸揮發(fā)，造成反應(yīng)不完全，在鹽酸過量的情況下氨基脲基本完全轉(zhuǎn)化，低溫使鹽酸氨基脲析出。反應(yīng)方程式：第三步：利用鹽酸氨基脲易溶于水，呈酸性，微溶于熱醇，不溶于無水乙醇和乙醚的性質(zhì)，利用熱的酒精對初制的鹽酸氨基脲進行提純。2.1.2縮合反應(yīng)工段流程1.來自水合肼儲罐的99.9%的水合肼由泵打入計量罐再送至縮合反應(yīng)釜；2.將軟化水按比例送入反應(yīng)釜；3.冷凝器中的循環(huán)水打開，打開高溫蒸汽閥門，向反應(yīng)釜夾套內(nèi)通入高溫蒸汽，使水合肼回流一段時間，直至溫度達到102℃；4.經(jīng)過一段時間（50min）恒溫回流后，把計量罐中的尿素送入反應(yīng)釜內(nèi)，開啟氨氣尾氣吸收裝置，保持溫度恒定在102℃，反應(yīng)240min,直到有渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生；5.將反應(yīng)產(chǎn)物送入壓力過濾機，用水洗濾渣，濾渣收集集中外委處理。2.1.3成鹽反應(yīng)工段流程1.向反應(yīng)釜夾套內(nèi)通入冷卻水；2.將加壓過濾完的氨基脲溶液送入成鹽反應(yīng)釜，打開攪拌槳，均勻攪拌，直到反應(yīng)物（氨基脲）的溫度平衡(24℃)，停止通入冷卻水，換通冷凍水，向反應(yīng)釜夾套內(nèi)通入冷凍水（10℃），直至反應(yīng)物溫度再次平衡；3.將稱量好的鹽酸緩慢注入反應(yīng)釜，在攪拌漿作用下，鹽酸與氨基脲緩慢的反應(yīng)生成鹽酸氨基脲，滴加鹽酸的時間控制在150min；4.鹽酸滴加完畢在反應(yīng)60min，保持60min直到反應(yīng)物完全析出；5.停止攪拌槳，將析出的產(chǎn)物送入離心機，得到白色晶體，廢液送至廢酸處理池。2.1.4精制反應(yīng)工段流程1.將成鹽反應(yīng)制得的初制鹽酸氨基脲送入精制反應(yīng)釜中；2.打開列管式換熱器的高溫蒸汽閥門和酒精閥門，將熱酒精注入精制反應(yīng)釜，直到?jīng)]過物料的量為止；3.關(guān)閉列管式換熱器的高溫蒸汽閥門及酒精閥門；4.打開精制反應(yīng)釜的攪拌槳，攪拌30min。5.將精制產(chǎn)物及廢液送入離心機；6.從離心機中出來的白色晶體送入雙錐真空干燥機中，廢液送入酒精緩沖罐中，等待精餾再利用。2.2工藝流程簡圖及工藝指標2.2.1縮合反應(yīng)工段流程簡圖如下圖所示，縮合工段工藝流程簡圖：水合肼及軟化水尿素水合肼及軟化水尿素高溫蒸汽入口高溫蒸汽出口反應(yīng)產(chǎn)物及雜質(zhì)壓力過濾機縮合反應(yīng)釜濾液送至成鹽工段外委處理水合肼計量罐快速熔解槽廢氨氣送去吸收池縮合工藝流程簡圖反應(yīng)釜內(nèi)壓力≤0.17Mpa反應(yīng)釜溫度102℃氨基脲66.7%攪拌槳轉(zhuǎn)速30r/min回流時間50min尿素量460kg水合肼443kg反應(yīng)時間240min2.2.2成鹽反應(yīng)工段流程簡圖及工藝指標如下圖所示，成鹽工段工藝流程簡圖：成鹽反應(yīng)釜離心機上一工段濾液來自計量罐的鹽酸冷卻水入口冷凍水入口冷卻水出口成鹽反應(yīng)釜離心機上一工段濾液來自計量罐的鹽酸冷卻水入口冷凍水入口冷卻水出口冷凍水出口白色沉淀物及廢液廢液送去廢酸處理送至精制工段鹽酸計量罐圖成鹽工藝流程簡圖反應(yīng)濾液溫度10℃冷卻水溫度：24℃冷凍水溫度：10℃鹽酸滴加時間：150min鹽酸量：1120kg氨氣量162kg2.2.3精制反應(yīng)工段流程簡圖及工藝指標如下圖所示，打漿工段工藝流程簡圖：打漿反應(yīng)釜離心機雙錐真空干燥機打漿反應(yīng)釜離心機雙錐真空干燥機殘夜酒精緩沖罐殘夜酒精反應(yīng)釜精餾塔初制產(chǎn)物酒精入口精制產(chǎn)物及殘液酒精殘液酒精提純后的酒精精制產(chǎn)物包裝送入倉庫圖打漿工藝流程簡圖酒精溫度50℃酒精量：800kg鹽酸氨基脲濕料818kg鹽酸氨基脲成品750kg精制殘渣15kg真空干燥損失酒精3kg第三章鹽酸氨基脲的生產(chǎn)工藝計算3.1物料衡算3.1.1物料衡算說明（1）計算基準：t/a（2）如未特別說明，計算過程中涉及到的關(guān)于物料的組成及組分的要求，均按質(zhì)量分數(shù)計，物料的流量的單位為kg/h。（3）成鹽反應(yīng)中除了預(yù)想中的鹽酸氨基脲與尿素發(fā)生縮合反應(yīng)生成氨基脲外，也會伴隨著尿素自身的縮合反應(yīng)，生成副產(chǎn)物縮二脲，鑒于主反應(yīng)與副反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率都不會百分百，脲液中除氨基脲外還有未反應(yīng)的尿素，在反應(yīng)工段說明中有所提及，在水合肼與尿素反應(yīng)過程中為了提高項目的經(jīng)濟性，使水合肼充分反應(yīng)，尿素應(yīng)過量且分批加入，避免尿素短時間內(nèi)局部過量引發(fā)副反應(yīng)超標。未反應(yīng)的尿素溶解在脲液中經(jīng)過濾后進入結(jié)晶反應(yīng)釜，尿素會與鹽酸反應(yīng)生成氯化銨。當(dāng)然，副反應(yīng)雖然不可避免，但可以通過控制反應(yīng)條件，降低副反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，使其處在可控范圍內(nèi)。（4）反應(yīng)工藝指標：氨基脲的選擇性為66.3%，水合肼轉(zhuǎn)化率94.1%，所以收率為62.3%。3.1.2鹽酸氨基脲物料衡算按年產(chǎn)400t鹽酸氨基脲計，每年300個工作日，每天16h間歇生產(chǎn)，則每天生產(chǎn)1333kg計作1333kg/d，據(jù)此算出所需原料量。(1）縮合反應(yīng)： (2）成鹽反應(yīng)：鹽酸鹽酸氨基脲氨基脲鹽酸鹽酸氨基脲氨基脲鹽酸氨基脲產(chǎn)品：400000kg（300d16h）=83.33kg/h純鹽酸氨基脲：83.3399%=82.5kg/h氨基脲：82.575g/mol111.5g/mol=55.49kg/h純原料量：純水合肼：55.4950g/mol75g/mol=36.99kg/h尿素：55.4960g/mol75g/mol=44.39kg/h鹽酸：55.4936.5g/mol75g/mol=21.01kg/h年原料供應(yīng)量中間產(chǎn)物氨基脲：400t99%75g/mol111.5g/mol=266.37t水合肼:400t99%50g/mol111.5g/mol=177.58t177.5880%=221.98t尿素：400t99%60g/mol111.5g/mol=213.09t 213.09（0.6670.98）=326t鹽酸：400t99%36.5g/mol111.5g/mol=129.63t129.6331%=418.16t伴隨兩個副反應(yīng)：副反應(yīng)一:大約有52.09t尿素發(fā)生縮合反應(yīng)260g/mol 103g/mol52.09t年產(chǎn)縮二脲量：52.09t103(602)=44.71t氨氣產(chǎn)生量：52.09t17（260）=7.38t副反應(yīng)二：大約有35.84t尿素與鹽酸反應(yīng) 60g/mol 53.52=107g/mol 35.84t年產(chǎn)氯化銨量：35.84t10760=63.91t表3-5原料產(chǎn)物明細項目原料供應(yīng)量t/a規(guī)格純供應(yīng)t/a理論需求t/a水合肼221.9880%188.81177.58尿素32698%319.48213.09鹽酸418.1631%132.73129.63產(chǎn)物縮二脲——————氨基脲————266.37鹽酸氨基脲99%400——選擇性66.6%轉(zhuǎn)化率94.1%——3.1.3物料平衡3.1.3.1N元素平衡（1）原料中含氮量水合肼中含氮量:221.98t80%(2850)=99.45t尿素中含氮量:32698%(2860)=149.09t（2）產(chǎn)品中及損失的氮元素總量：鹽酸氨基脲中含氮量：400t99%(42111.5)=149.17t氨氣尾氣中含氮量：71.08t（1417）=61.87t濾渣（縮二脲）中含氮量：44.71t（42103）=18.23t廢鹽酸母液（氯化銨）含氮量：63.91t（1453.5）=16.72t酒精蒸餾殘液及真空泵廢水含氮量：1.88t物料流程簡圖：如圖3-2N元素平衡圖產(chǎn)品鹽酸氨基脲500t中含N149.17產(chǎn)品鹽酸氨基脲500t中含N149.17氨氣尾氣含N62.54氨氣尾氣含N62.54濾渣(縮二脲)含N18.23原材料水合肼含N濾渣(縮二脲)含N18.23原材料水合肼含N99.45廢鹽酸母液中含N16.72廢鹽酸母液中含N16.72原材料尿素N149.09酒精蒸餾殘液中含N原材料尿素N149.09酒精蒸餾殘液中含N1.7825真空泵廢水中含N0.097真空泵廢水中含N0.0975合計：248.54合計：合計：248.54合計：248.54圖3-2N元素平衡圖圖3-2N元素平衡圖單位：t/a從上圖可清晰看出氮元素物流走向，氮元素含量并不會經(jīng)過反應(yīng)釜后減少，氮元素只不過改變了存在的形式而已，總量并沒有遞減或失去平衡。氮元素存在于生產(chǎn)全過程，廢酸母液、酒精蒸餾殘夜、真空泵廢水中均含有氮元素且含量不低，目標產(chǎn)品中氮元素含量只占到總量的60.01%，這充分表明該過程原子利用率不高，甚至可以說很低將近一半的氮元素流失，若該生產(chǎn)過程只生產(chǎn)一種目標產(chǎn)物即鹽酸氨基脲不是不行，以目前其市場行情不用擔(dān)心無利可圖，但這不符合綠色化學(xué)理念，沒有充分利用原材料。本方案將針對這一問題提出解決方案以提高氮元素的綜合利用率。3.1.3.2車間總物料平衡（1）物料平衡對生產(chǎn)車間進行物料總平衡分析，涵蓋各生產(chǎn)工段，可得下表：表3-6鹽酸氨基脲車間總物料平衡表單位：t/a操作單元輸入輸出進入下一步排放循環(huán)名稱輸入量名稱輸出量名稱輸出量名稱輸出量縮合過濾水合肼221.98脲液438氨氣71.08尿素326濾渣44.53水8成鹽結(jié)晶、離心脲液438粗品423.46廢母液431.95鹽酸母液214.68鹽酸418.16精制（打漿）粗品423.46濕料173.52無組織排放乙醇(一)1.644酒精回收411.48食用酒精429.37殘液7.75干燥濕料433.79產(chǎn)品400廢水帶走32.43無組織排放乙醇（二）1.25產(chǎn)品400水合肼（2)工藝流程示意簡圖水合肼真空真空高位槽氨氣高位槽氨氣71.80冷凝器冷凝器縮合反應(yīng)釜8水+221.98水合肼二級氨縮合反應(yīng)釜8水+221.98水合肼二級氨吸收裝置真空泵尿素真空泵尿素326鹽酸418.16過濾鹽酸418.16過濾器真空濾渣(縮二脲)44.53高位槽濾渣(縮二脲)44.53高位槽脲液438脲液438食用酒精17.89食用酒精17.89成鹽反應(yīng)釜酒精循環(huán)429.37成鹽反應(yīng)釜酒精循環(huán)429.37母液套用214.68母液套用214.68離心機粗品423.46地槽廢母液431.95離心機粗品423.46地槽廢母液431.95打漿打漿酒精回收酒精回收411.48乙醇無組織排放乙醇無組織排放1.644離心機離心機產(chǎn)品400干燥機濕料產(chǎn)品400干燥機濕料433.79乙醇無組織排放1.25酒精回收剩余殘液乙醇無組織排放1.25酒精回收剩余殘液7.75雙錐干燥機廢水帶走雙錐干燥機廢水帶走32.43圖3-3鹽酸氨基脲工藝物料平衡圖單位：t/a圖3-3鹽酸氨基脲工藝物料平衡圖單位：t/a該圖清晰顯示了整個流程的物流走向，是流程框圖的具體化，涵蓋生產(chǎn)過程的涉及物流的方方面面，對照此圖我們可以讀出大量的實用數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)粗略的反映了動態(tài)生產(chǎn)過程的質(zhì)量平衡。3.1.3.3鹽酸氨基脲產(chǎn)品線物料收支表(1）根據(jù)以上物料平衡進行綜合匯總分析可得下表：表3-7物料收支表項目物料名稱規(guī)格質(zhì)量流量kg/d年需求量t/a原料水合肼80%740221.98尿素98%1087326鹽酸31%1394418.16中間產(chǎn)物氨基脲887.9266.37產(chǎn)品鹽酸氨基脲99%1333400(2）損失說明：考慮理論計算與實際生產(chǎn)的差距以上數(shù)據(jù)僅供參考,但該數(shù)據(jù)可近似反映實際生產(chǎn)情況可以采信。數(shù)表表明原材料到產(chǎn)品的收支平衡，元素遵守質(zhì)量守恒定律。3.2能量衡算基本數(shù)據(jù)碳的比熱容C：；氫的比熱容H：；氧的比熱容O：氮的比熱容N：3.2.1縮合反應(yīng)過程的熱量衡算縮合反應(yīng)工段包括：5個縮合反應(yīng)釜、2臺壓力過濾機、1個尿素速熔器對1個縮合反應(yīng)釜進行熱量衡算，物料進出情況如圖3-4：縮合反應(yīng)釜縮合反應(yīng)釜140℃尿素24℃純水24℃水合肼102℃蒸汽50℃水90℃混合物圖3-4縮合反應(yīng)釜能量衡算（1個周期）鹽酸氨基脲生產(chǎn)為間歇式，反應(yīng)過程不考慮消耗于提高設(shè)備本身溫度的熱量()，整個過程中能量情況參照表3-16（見后面）。3.2.1.1物料帶入到設(shè)備的熱量由公式：計算比熱容得到：同理計算出水的比熱容。有前面物料平衡計算可知，，，，反應(yīng)前的溫度為，反應(yīng)后的溫度為。具體各物質(zhì)能量參照：表3-8物料帶入到縮合反應(yīng)釜中熱量表3-8物料帶入到縮合反應(yīng)釜中熱量24℃純水24℃水合肼140℃尿素進入物料的質(zhì)量kg26.4756.941098.64平均比熱容（J/mol℃）3.3944.1372.817物料帶入熱量kJ2150.4475155.0674276.85物料帶入熱量kJ151486.07物料進入反應(yīng)釜時由于物料本身自帶熱量，上表反應(yīng)出進入物料基本熱力學(xué)參數(shù)。3.2.1.2物料離開設(shè)備所帶走的熱量與物料帶入能量計算方法一樣可得：。具體各物質(zhì)能量參照：表3-9物料離開縮合反應(yīng)釜所帶走的熱量（）表3-9物料離開縮合反應(yīng)釜所帶走的熱量（）水氨氣氨基脲尿素輸出溫度℃80808080輸出質(zhì)量kg243.36233.34273.78375.44平均比熱容（J/mol℃）3.3944.9472.5562.817物料帶走熱量kJ66077.1192346.6355982.5384609.16物料帶走熱量kJ299015.44物料進入反應(yīng)釜后維持溫度在102℃，物料被加熱，反應(yīng)完成后外界加入的熱量會被帶出如上表所示。3.2.1.3化學(xué)反應(yīng)熱參與聚合反應(yīng)的反應(yīng)物的質(zhì)量為：反應(yīng)物質(zhì)量：水合肼：756.94kg,尿素：1098.64kg生成物質(zhì)量：氨氣：233.34kg,水：243.36kg,氨基脲：273.78kg反應(yīng)中放熱：尿素：36136kJ，水合肼:29254.4kJ;反應(yīng)中吸熱：氨氣：8190.4kJ，水：29085.6kJ，氨基脲：44211.2kJ總放出熱量：16092.8kJ具體各物質(zhì)能量參照：表3-10化學(xué)反應(yīng)熱表3-10化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)參數(shù)（）物質(zhì)質(zhì)量（kg）反應(yīng)熱(KJ/mol）能量（kJ）尿素1098.64505.3336316水合肼756.94194.1729254.4氨氣233.3453.768190.4水243.36193.4629085.6氨基脲273.78285.1644211.2放出能量16092.8kJ尿素與水合肼在102℃的條件下發(fā)生縮合反應(yīng)，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，由外界供熱，上表給出了參入反應(yīng)的各個物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)。3.2.1.4設(shè)備向環(huán)境散失的熱量可按下式計算：式中—表示散熱面積，；—表示散熱系數(shù)，；—表示設(shè)備表溫，；—表示環(huán)境溫度，；—表示反應(yīng)時間，h。；；3.2.1.5加熱劑傳給設(shè)備的熱量高溫蒸汽流量：50，進入溫度，出去溫度：高溫蒸汽比熱容：有公式：kJ具體各物質(zhì)能量參照：表3-11蒸汽傳遞的熱量表3-11蒸汽傳遞的熱量（）進入溫度℃離開溫度℃流量時間h熱量kJ高溫蒸汽10250503518909因尿素與水合肼是吸熱反應(yīng)，且在溫度維持在102℃時達到最優(yōu)反應(yīng)收率。熱量由外界供入，傳熱介質(zhì)是蒸汽，上表反應(yīng)了蒸汽進出反應(yīng)釜是溫度和流量。壓力過濾機90℃混合物濾渣80℃壓力過濾機90℃混合物濾渣80℃80℃濾液圖3-5壓力過濾機能量流程簡圖經(jīng)縮合反應(yīng)后，過量的尿素未反應(yīng)完，通過壓力機過濾，出去溶液中的固體，將濾液送入下一個工段。壓力過濾機中能量情況如表3-12表3-12加壓過濾熱散失傳熱系數(shù)時間能量（kJ）2851h109440濾渣(80℃)質(zhì)量68642.06168kg濾液(80℃)質(zhì)量206300.96246.77kg自反應(yīng)釜出來的脲液含有副產(chǎn)品縮二脲，若不將其除去會影響后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量，縮二脲以固體形式存在通過加壓過濾加快其過濾速率，上表反應(yīng)了上述過程。3.2.1.6反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表表3-13反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表工藝指標數(shù)值工藝指標數(shù)值物料帶入熱量151224.52環(huán)境散失熱加熱劑傳給熱量518909初始溫度反應(yīng)熱效應(yīng)16092.8反應(yīng)后溫度物料帶走熱量419948.54進水溫度反應(yīng)釜中進出物料溫度帶入的熱量，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的吸收的熱量，外界補充的熱量三股熱流達到平衡，經(jīng)計算得出上表。3.2.2成鹽反應(yīng)過程的熱量衡算3.2.2.1成鹽反應(yīng)釜能量流程簡圖成鹽反應(yīng)工段包括：5個成鹽反應(yīng)釜,對1個成鹽反應(yīng)釜進行熱量衡算，物料進出情況如圖6縮合反應(yīng)釜縮合反應(yīng)釜25℃鹽酸溶液80℃濾液25℃冷卻水40℃冷卻水10℃鹽酸氨基脲溶液8℃冷卻水15℃冷卻水圖3-6成鹽反應(yīng)工段能量流程簡圖成鹽反應(yīng)過程需要用冷卻水及冷凍水降溫故此過程不考慮設(shè)備損失的熱量3.2.2.2物料帶入到設(shè)備的熱量由公式：反應(yīng)前的溫度：濾液，鹽酸反應(yīng)后的溫度：由公式：計算比熱容得到：濾液平均比熱容：40%鹽酸：水的比熱容：具體各物質(zhì)能量參照：表3-14物料帶入到成鹽反應(yīng)釜中熱量（）表3-14物料帶入到成鹽反應(yīng)釜的熱量（）濾液鹽酸溶液進入溫度℃8019.2進入物料的質(zhì)量kg246.77753.34平均比熱容（J/mol℃）3.8262.361物料帶入熱量kJ75530.75426870.32物料帶入熱量kJ118217.78物料從過濾裝置以一定溫度進入成鹽反應(yīng)釜會帶入熱量，基本參數(shù)經(jīng)計算列表如上。3.2.2.3物料離開設(shè)備所帶走的熱量與物料帶入能量計算方法一樣可得：kJ表3-15離開成鹽反應(yīng)釜所帶走的熱量（）鹽酸氨基脲與鹽酸溶液輸出溫度℃10輸出質(zhì)量kg1000.104平均比熱容（J/kJ℃）3.526物料帶走熱量kJ36203.773.2.2.4加熱劑傳給設(shè)備的熱量值為正表示需要對設(shè)備進行加熱，負值為冷卻。即需要冷卻。利用夾套通冷凝水冷卻。冷卻水常溫進水，出水溫度；水的比熱容；所需冷卻水的量；即每天需要的冷卻水量為。具體各物質(zhì)能量參照：表16冷卻水冷凍水的熱量表3-16冷卻水冷凍水的熱量（）進入溫度℃離開溫度℃流量時間h熱量kJ冷卻水2440501.5945000冷凍水815501.515120003.2.2.5反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表表3-17反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表工藝指標數(shù)值工藝指標數(shù)值物料帶入熱量118217.78初始溫度加熱劑傳給熱量-2457000進水溫度（冷卻水）物料帶走熱量36203.77進水溫度（冷凍水）3.2.3精制反應(yīng)過程的熱量衡算24℃24℃粗產(chǎn)品80℃乙醇溶液縮合反應(yīng)釜縮合反應(yīng)釜30℃30℃鹽酸氨基脲溶液圖3-7精制反應(yīng)過程中能量流程簡圖3.2.3.1物料帶入到設(shè)備的熱量由公式：計算比熱容得到：乙醇鹽酸氨基脲乙醇質(zhì)量鹽酸氨基脲質(zhì)量由得表3-18物料帶入到精制反應(yīng)釜的熱量（）80℃乙醇溶液24℃粗產(chǎn)品進入物料的質(zhì)量kg246.77753.34平均比熱容（J/kg℃）2.4122.233物料帶入熱量kJ47617.7440372.4物料帶入熱量kJ87989.143.2.3.2物料離開設(shè)備所帶走的熱量與物料帶入能量計算方法一樣可得：表3-19物料離開精制反應(yīng)釜所帶走的熱量（）鹽酸氨基脲與乙醇的混合溶液輸出溫度℃30輸出質(zhì)量kg602.61平均比熱容（J/mol℃）3.126物料帶走熱量kJ74817.63.2.3.3設(shè)備向環(huán)境散失的熱量可按下式計算：式中—表示散熱面積，；—表示散熱系數(shù)，；—表示設(shè)備表溫，；—表示環(huán)境溫度，；—表示反應(yīng)時間，h。；；3.2.3.4反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表反應(yīng)工段全過程物料進出反應(yīng)物料能量平衡表3-20反應(yīng)釜工段能量衡算一覽表工藝指標數(shù)值物料帶入熱量87989.14環(huán)境散失熱量物料帶走熱量74817.6

3.2.3能量衡算過程及衡算結(jié)果3.2.3.1縮合反應(yīng)熱量：表3-21縮合反應(yīng)釜熱負荷計算物質(zhì)質(zhì)量（t）平均熱容（J/mol.℃）能量（kJ）輸入25℃純水25.3133.6311822813.425℃尿素328107.5414768826.725℃水合肼236165.7218726360105℃蒸汽84.432685.1kJ/kg22670836.2輸出102℃純水90.433.6317227528102℃尿素112.64107.5420592619.5102℃氨基脲271.2143.9053074924.8102℃氨氣61.4787.53227280050℃水84.432537.6kJ/kg21425643.2物質(zhì)質(zhì)量（t）反應(yīng)熱（kJ/mol）能量（kJ）尿素216.96631.662284082560水合肼180.8242.71877639360氨氣61.4767.20242995200水65.09241.8387497280總放出熱：2044269440kJ對縮合反應(yīng)進行能量衡算，原料進出反應(yīng)釜焓變及物性如下表：脲液從反應(yīng)釜出來進入后處理階段，首先進行冷卻結(jié)晶，然后進行減壓過濾,期間涉及熱負荷變化。如表21所示：縮合反應(yīng)釜熱負荷計算，及表22所示：結(jié)晶崗位熱負荷計算。表3-22結(jié)晶崗位熱負荷計算熱散失(25℃)傳熱系數(shù)時間能量（kJ）2851h41040000濾渣(102℃)質(zhì)量20592619.52112.64t濾液(80℃)質(zhì)量61890289.04406.773.2.3.2成鹽反應(yīng)氨基脲在成鹽反應(yīng)釜中與鹽酸反應(yīng)放出熱量生成鹽酸氨基脲晶體。如表23所示：表3-23成鹽反應(yīng)熱負荷冷卻水物質(zhì)(36000kg)比熱容J/kg℃能量輸入25℃冷卻水4.23780000輸出40℃冷卻水4.26048000輸入物質(zhì)質(zhì)量（t）平均比熱容J/mol.℃能量kJ溶液水135.5733.63636155.36氨基脲271.2143.9013008560鹽酸642.162.55kJ/kg.K487977384輸出鹽酸氨基脲402.02179.4161707781.2未反應(yīng)的鹽酸溶液648.343.23kJ/kg.K624057033.8第四章設(shè)備設(shè)計及選型4.1主要設(shè)備簡介及選型過程4.1.1FB型耐腐蝕泵FB型耐腐蝕泵適用于不含有固體顆粒介質(zhì),介質(zhì)溫度為0℃～120℃,進口壓力不大于2kg/cm2。AFB型不銹鋼耐腐蝕離心泵是在F型耐腐蝕泵的基礎(chǔ)上改進設(shè)計的,均采用新型的付葉輪動力軸封裝置,屬單級單吸懸臂式耐腐蝕離心泵。該泵與輸送介質(zhì)接觸的過流部份零件,均采用1Cr18Ni9Ti材料制造。用于輸送不含固體顆粒,有腐蝕性液體,被輸送介質(zhì)溫度為-20℃～130℃,泵進口壓力不大于2kg/cm2。主要用途：該泵廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、輕工、合成纖維、環(huán)保、食品、醫(yī)藥等部門。該類產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定可靠、密封性能好,造型美觀,使用檢修方便等優(yōu)點。為提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少跑、冒、滴、漏,防止污染,發(fā)揮很大的作用。表4-1FB型耐腐蝕泵選型一覽表型號轉(zhuǎn)速(r/min)流量(m3/h)流量（L/S）揚程（m）效率（%）軸功率（kw）電機功率（kw）汽蝕余量（m）重量（kg）25FB-1629003.60116330.480.7545125FB-2529003.6125300.821.545825FB-4029003.6140231.712.246840FB-1629007.2216440.711.545540FB-2029007.2220420.931.5458.540FB-2529007.2225391.262.247040FB-4029007.2240322.45348740FB-6329007.226322.85.427.5415750FB-16290014.4416561.092.23.57150FB-25290014.4425521.8343.59050FB-40290014.4440463.325.53.511850FB-63290014.4463396.16113.521865FB-25290028.8825623.165.53.511965FB-30290028.883060.53.897.53.512365FB-40290028.884057.55.467.53.513065FB-64290028.886452.59.57153.523180FB-152900541515696.25.5312580FB-242900541524685.197.5313280FB-38290054153866.58.4115320580FB-60290054156062.814.06223311100FB-232900100.82823738.65153213100FB-23A290091.825.519736.51113205100FB-372900100.828377313.92223276100FB-37A290091.825.53170.511153214100FB-572900100.8285770.522.2373426100FB-57A290094.326.251.570.518.77303411150FB-222900190.853227714.86222.5314150FB-22A2900173.548.217.57810.618.53280150FB-352900190.853357623.944.1.2LGZ立式刮刀卸料全自動離心LGZ立式刮刀卸料全自動離心機采用進口PLC可編程控制，變頻驅(qū)動，可按使用要求設(shè)定程序，由液壓、氣動、電氣控制自動完成進料、分離、洗滌、脫水、卸料等工序，可實現(xiàn)遠、近距離操作，并可并入PC聯(lián)網(wǎng)。轉(zhuǎn)鼓、機殼內(nèi)外表面、基礎(chǔ)平板均拋光處理，所有緊固件軍為不銹鋼，傳動部件均為不銹鋼封閉，密封件均為硅橡膠，配清洗噴淋系統(tǒng)，整機符合GMP衛(wèi)生要求。與平板連接的進口高粘度液態(tài)阻尼劑式隔振器使離心機因振動產(chǎn)生的能量全部被隔振器吸收，對基礎(chǔ)地面及周邊設(shè)備無振動干擾。外殼配置全開大翻蓋，檢修維護方便快捷。開蓋保護、電機過熱過載過流保護，變頻器過載過流保護及加料、過濾、卸料全過程監(jiān)護。全密閉、防爆、潔凈度高。表4-2離心機的選型一覽表項目型號LGZ800LGZ1000LGZ1250LGZ1600轉(zhuǎn)鼓直徑mm800100012501600轉(zhuǎn)鼓容積L115175400780最大裝料限量kg1552505301050轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速r/min1200/15001000/1200960/1050750分離因數(shù)645/1008560/806645/770505電機功率（kw）7.5/1111/1515/18.545外形尺寸(長×寬×高mm)1850×1450×20502040×1450×22302405×1700×24083100×2200×3290機器重量（kg）25003500500085004.1.3水環(huán)真空泵水環(huán)真空泵（簡稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa，與羅茨真空泵組成機組真空度可達1~600Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機，稱為水環(huán)式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為0.1~0.2Mpa表壓力。4.1.4SZG型雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機SZG型雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機工作原理在密閉的夾層中通入熱能源（如熱水、低壓蒸汽或?qū)嵊停?，熱量以?nèi)殼傳給被干燥物料。在動力驅(qū)動下，罐體作緩慢旋轉(zhuǎn)，罐內(nèi)物料不斷地混合，從而達到強化干燥的目的。物料處于真空狀態(tài)，蒸汽壓下降使物料表面的水份（溶劑）達到飽和狀態(tài)而蒸發(fā)，并由真空泵及時排出回收。物料內(nèi)部的水份（溶劑）不斷地向表面滲透、蒸發(fā)、排出，三個過程不斷進行，物料在很短時間達到干燥目的。表4-3雙錐真空干燥機選型一覽表項目機型名稱單位10020035050075010001500200030004500總?cè)莘eL10020035050075010001500200030004500工作容積L50100175250375500750100015002250加熱面積m21.161.522.633.54.615.587.59.613.8轉(zhuǎn)速rpm3-133-133-133-133-133-133-133-133-103-8功率kw0.81.11.51.523345.57.5轉(zhuǎn)架高度mm1600180020002060227025002800316035004150整機重量kg5507009001100120013001500200030004000罐內(nèi)設(shè)計壓力MPa-0.1-0.15夾層設(shè)計壓力MPa0.34.1.5循環(huán)水泵該泵的設(shè)計選用國內(nèi)優(yōu)秀水力模型，采用IS型離心泵之性能參數(shù)，在一般立式泵的基礎(chǔ)上進行巧妙組合設(shè)計而成，同時根據(jù)使用溫度、介質(zhì)等不同在ALG型基礎(chǔ)上派生出適用熱水、高溫耐腐蝕化工泵、油泵。該系列產(chǎn)品具有高效節(jié)能、噪音低、性能可靠等優(yōu)點，符合最新國家機械部JB/T53058-93的標準要求，產(chǎn)品按國際ISO2858標準設(shè)計制造。供輸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的其他液體之用，適用于工業(yè)和城市給排水、高層建筑增壓送水、園林噴灌、消防增壓、遠距離輸送、暖通制冷循環(huán)、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設(shè)備配套，使用溫度T＜80℃。4.1.6冷凍機冷水機組的選用應(yīng)根據(jù)冷負荷及用途來考慮。對于低負荷運轉(zhuǎn)工況時間較長的制冷系統(tǒng)，宜選用多機頭活塞式壓縮機組或螺桿式壓縮機組，便于調(diào)節(jié)和節(jié)能。選用冷水機組時，應(yīng)注意名義工況的條件。冷水機組的實際產(chǎn)冷量與下列因素有關(guān)：①冷水出水溫度和流量；②冷卻水的進水溫度、流量以及污垢系數(shù)。選用冷水機組時，優(yōu)先考慮性能系數(shù)值較高的機組。根據(jù)資料統(tǒng)計，一般冷水機組全年在100%負荷下運行時間約占總運行時間的1/4以下。總運行時間內(nèi)100%、75%、50%、25%負荷的運行時間比例大致為2.3%、41.5%、46.1%、10.1%。因此，在選用冷水機組時應(yīng)優(yōu)先考慮效率曲線比較平坦的機型。同時，在設(shè)計選用時應(yīng)考慮冷水機組負荷的調(diào)節(jié)范圍。多機頭螺桿式冷水機組部分負荷性能優(yōu)良，可根據(jù)實際情況選用。選用冷水機組時，也應(yīng)注意該型號機組的正常工作范圍，主要是主電機的電流限值是名義工況下的軸功率的電流值。表4-4冷凍機的設(shè)備選型一覽表冷凍機技術(shù)參數(shù)型

號JS-05WJS-08WJS-10WJS-15WJS-20WJS-30WJS-40W制冷量Btu/h496257443899250148874198500297750397000Kw14.521.812943.55887116Kcal/h125001875025000375005000075000100000輸入電源380V-415V/3PHASE/50Hz壓縮機功率Kw3.85.57.50.8152230節(jié)流器形式毛細管熱力膨脹閥制冷劑R22冷凝器形式殼管式冷卻水流量L/MIN4080120160230320480冷卻水接管口徑DN/寸32/1″50/2″50/2″65/2′/2″65/2′/2″80/34.2設(shè)備選型一覽表4.2.1物料輸送設(shè)備（1）液體輸送設(shè)備表4-5名稱型號溫度(℃)口徑（mm）額定流量(m3/h)額定揚程（m）汽蝕余量(m)電機功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)臺數(shù)進口出口熔融尿素泵40FB-2014040327.2204.02.229001殘液酒精回流泵40FB-208040327.2204.02.229001水合肼進料泵40FB-202540327.2204.02.229001鹽酸進料泵40FB-202540327.2204.02.229001食用酒精進料泵40FB-202540327.2204.02.229001精餾酒精回流泵40FB-208040327.2204.02.229001循環(huán)水泵IS50-32-12525502012.5204.02.229002（2）氣體輸送設(shè)備表4-6名稱型號溫度(℃)極限真空度（MPa）最大氣量（m3/min）軸轉(zhuǎn)速（rpm）工作液流量（L/min）功率（kW）材質(zhì)數(shù)量水環(huán)真空泵2BV-511125–0.0983.8314508.35.5鑄鐵3（3）氣體壓縮設(shè)備表4-7名稱型號制冷量（萬大卡/時）制冷劑壓縮機功率（kW）節(jié)流器冷卻水流量（L/min）數(shù)量冷凍機JS-20W5R2215熱力膨脹閥23014.2.2儲罐設(shè)備選型表4-8名稱類型容積(m3)技術(shù)規(guī)格操作溫度

（℃）操作壓力（MPa）材料數(shù)量鹽酸儲罐臥式30Φ2800×5500250.1玻璃鋼1水合肼儲罐臥式30Φ2800×5000250.1PE1酒精儲罐臥式5Φ1800×2200250.1PE1殘液酒精緩沖罐臥式5Φ1800×2200250.1PE1水合肼計量罐立式1Φ1000×1550250.1PP1鹽酸計量罐立式2Φ1200×2000250.1PP14.2.3換熱設(shè)備設(shè)備表4-9名稱型號換熱面積(㎡)許用溫度（℃）許用壓力（MPa）材料數(shù)量蒸餾塔冷凝器KS型矩形塊孔式10-20~150縱向：0.5橫向：0.3石墨改性聚丙烯1縮合反應(yīng)釜冷凝器盤管式1.5-5~180常壓：0.1負壓：0.1硼硅玻璃54.2.4分離設(shè)備設(shè)備（1）離心機表4-10名稱型號容量（L）直徑（mm）有效高度（mm）攔液板口徑（mm）轉(zhuǎn)速（r/min）電動機功率（kW）材料數(shù)量離心機LGZ立式刮刀卸料11580040056015007.5Q2355（2）過濾機表4-11名稱型號過濾面積（㎡）濾室容量（L）濾板厚度（mm）濾室個數(shù)濾餅厚度（mm）外型尺寸功率（kW）過濾壓力（MPa）數(shù)量壓力過濾機XMY15/630-UB15 2155022252560×840×12001.50.614.2.5傳質(zhì)設(shè)備設(shè)備（1）精餾塔表4-12名稱類型直徑（mm）總高度（mm）封頭形式裙座高度（mm）設(shè)計溫度（℃）設(shè)計壓力（MPa）殼體材料裙座材料精餾塔塔板式3005200標準橢圓形封頭1500780.1Q235Q235（2）干燥設(shè)備表4-13名稱型號容量（L）技術(shù)規(guī)格（mm）工作溫度（℃）設(shè)計壓力（MPa）電機功率（kW）轉(zhuǎn)速（rpm）材料數(shù)量真空干燥機SZG型雙錐回轉(zhuǎn)10002858×1300×2830罐內(nèi)≤85；夾套≤140罐內(nèi)-0.1~0.15；夾套≤0.32.23內(nèi)壁碳鋼搪玻璃14.2.6化學(xué)反應(yīng)器設(shè)備選型表4-14名稱型號容積(L)實際容積(L)外徑尺寸（mm）內(nèi)鍋尺寸（mm）工作溫度（℃）使用壓力（MPa）攪拌轉(zhuǎn)速（r/min）電機功率（kW）材料數(shù)量縮合反應(yīng)釜K5005005881000900≤2000.2~0.4錨式633搪瓷5成鹽反應(yīng)釜BF-20002000217914501300≤2000.2~0.4錨式634搪玻璃5打漿反應(yīng)釜K50005000543519001750≤2000.2~0.4錨式657.5搪瓷1蒸餾釜K50005000543519001750≤2000.2~0.4錨式657.5搪瓷14.2.7廢酸池表4-15名稱容量（m3）技術(shù)規(guī)格厚度（mm）操作溫度（℃）操作壓力（MPa）材料數(shù)量廢酸池5010000×5000×100025250.1PPE14.3塔設(shè)備設(shè)計結(jié)果4.3.1工藝設(shè)計表4-16設(shè)計參數(shù)單位數(shù)值備注氣相體積流量m3/h302.4液相體積流量m3/h0.343氣相密度kg/m31.192液相密度kg/m3806.5表面張力N/m0.017045塔徑m0.3板間距m0.4塔板形式單溢流弓形降液管，分塊式塔板空塔流速m/s1.433堰長m0.198堰高m0.04593篩孔直徑m0.006開孔率%10.1板厚mm8塔截面積m20.071塔板數(shù)塊8孔數(shù)個30正三角形叉排篩孔氣速m/s26.2孔心距mm13指同一排孔心距板壓降液柱m0.023降液管中清液層高度m0.0101降液管面積m20.00513弓形降液管寬m0.0375霧沫夾帶量kg0.085弓形中停留時間s3.1穩(wěn)定系數(shù)1.523液相負荷上限m3/s0.006528液相負荷上限m3/s0.0001339氣相負荷上限m3/s2.223過量霧沫夾帶線氣相負荷下限m3/s1.011嚴重露液線4.3.2機械設(shè)計表4-17乙醇-水板式精餾塔設(shè)計壓力(MPa)0.1最高工作壓力(MPa)0.2設(shè)計溫度(℃)78最高工作溫度(℃)79.8物料名稱乙醇-水容器類別立式容器上封頭形狀標準橢圓形封頭材料Q235壁厚(mm)8深度(mm)75直邊段(mm)25下封頭形狀標準橢圓形封頭材料Q235壁厚(mm)8深度(mm)75直邊段(mm)25筒體材料Q235A長度(mm)3600內(nèi)徑(mm)300壁厚(mm)8質(zhì)量(kg)219.6塔盤板類型分塊式塔板塔板厚度(mm)8塔板材質(zhì)Q235A受液盤類型平形受液盤降液管形式單溢流弓形降液管第五章車間布置設(shè)計5.1設(shè)計依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2006《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)范》HG/T20546-2009《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-1992《壓縮機廠房建筑設(shè)計規(guī)范》HG/T20673-20055.2布置原則根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)特點、廠區(qū)面積，廠區(qū)地形以及地質(zhì)情況，車間外形為長方形?？紤]工藝流程的要求、投資、用地的條件等因素，車間采用3層鋼構(gòu)磚墻結(jié)合形式。長方形廠區(qū)采用Ⅰ型，其優(yōu)點是便于施工方便，設(shè)備布置有較大靈活性，有利于今后發(fā)展，也利于采光和通風(fēng)。廠房采用框架結(jié)構(gòu)，為了盡可能采用自然采光和通風(fēng)以及建筑經(jīng)濟上的要求，廠房長：24m，寬：12m,采用的柱網(wǎng)間距：6m，為了充分利用空間及建設(shè)成本，車間總體高度：13m。1層、2層高：4m，3層：5m，為了充分利用垂直方向上的連續(xù)性、位差壓差，車間廠房第三層為工藝的第一步：鹽酸氨基脲縮合工段，第二層為工藝的第二步：鹽酸氨基脲成鹽工段，第一層為：鹽酸氨基脲精制工段，相同或同類設(shè)備盡量布置在一起，便于統(tǒng)一管理，振動設(shè)備，如泵類，均放置在車間底層，壓縮機按照HG/T20673-2005《壓縮機廠房建筑設(shè)計規(guī)定》統(tǒng)一布置在壓縮機廠房內(nèi)。設(shè)備間滿足防火安全要求之外，還留有足夠的檢修及操作的通道。為了便于管道的安裝并考慮到美觀效果，立式塔和緩沖罐按照其設(shè)備中心線取齊，臥式換熱器以管程接管口取齊，泵及壓縮機按其出口中心線取齊。5.2.1精制工段鹽酸氨基脲精制工段為生產(chǎn)工藝的第三部，精制工段主要設(shè)備包括3臺立式刮刀卸料全自動離心機、1臺雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥機、1個酒精精制緩沖罐、1個打漿釜（在廠房2層）、1個酒精精制蒸餾釜、1個酒精精餾塔及1個冷凝器，車間平面及立面布置圖如圖5-1、圖5-2圖5-1鹽酸氨基脲精制工段平面布置圖圖5-2鹽酸