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1、第一章 合成尿素的工程设计背景与开展状况21.1 课题的背景2我国合成尿素产业概况2第二章 工程设计条件与总平面布置32.1 工程设计条件32.1.1 原材料及辅助物料的资源条件32.1.2 公用工程概述32.1.3 劳动力资源条件32.2 总平面布置3总平面布置的根本原那么3总平面布置概述4第三章化工工艺设计5车间组成概述53.2 车间生产综合表达53.2.1 车间概况及特点53.2.2 车间工作制度53.2.3 成品或半成品主要技术规格及标准国家标准、行业标准53.2.4 车间生产工艺流程表达6工艺计算及工艺平衡表73.3.1 物料衡算7热量衡算:243.4 主要设备选型以及设备一览表39
2、尿素合成塔39二段蒸发器:41一段分解加热器:43中压吸收塔44车间布置设计49车间布置设计的意义493.5.2 车间布置的原那么49车间布置设计与评述49第四章 平安生产及环境保护51平安生产原那么514.2 生产物料的平安特性524.3 必要的平安保护装置53三废排放及处理54致 谢55第一章 合成尿素的工程设计背景与开展状况1.1 课题的背景尿素是固体氮肥中含氮量最高的肥料，理化性质较稳定，施后对土壤性质没有影响，可施用于任何土壤和作物，可做根外施肥使用。同时尿素也是树脂、塑料、炸药、医药、食品等工业的重要原料。随着工农业的开展，尿素的需求量越来越大.尿素工业飞速开展的同时面临着巨大的挑
3、战，我国尿素主要以煤和天然气为原料，目前我国煤炭价格已取消双轨制完全市场化，煤炭本钱每吨至少增加70元到80元，2007年煤炭价格有进一步上涨的可能性。天然气方面，由于目前我国的天然气价格偏低，而化肥用天然气又是最廉价的，上涨的可能性更大。因此，需要建立新的尿素生产工艺，提高原料和能量利用率，提高设备利用率及单位产品投资利用率，使尿素产品的本钱进一步降低，以适应全球经济一体化的要求，从而使尿素技术进入了合成改造时代。我国合成尿素产业概况我国是尿素生产和使用大国，2005年产尿素在4400万吨左右，国内尿素生产方式主要有两类：汽提工艺和水溶液全循环法生产工艺，大型厂以氨和二氧化碳汽提工艺为主，中
4、小型厂那么以水溶液全循环生产工艺为主，目前水溶液全循环工艺生产的尿素约占全国产量的一半以上，与汽提工艺相比存在能耗高的缺点，但水溶液全循环生产工艺在我国有长期生产经验，建厂投资少、设备制造维护简单，并积累了丰富的操作经验。1.3 需求预测与设计规模由于这几年尿素市场行情比拟好，新上市的尿素工程比拟多，预计2007年全国要增加新的尿素产能在300万吨左右，加上中石化多套大型尿素装置的煤代油改造相继完工，2007年新增的尿素产能至少在400万吨以上。2007年全国的尿素总产量预计将突破5000万吨大关，年增长率预计将超过5%根据我国参加WTO的承诺，自2006年12月11日起，我国将向外商全面开放
5、化肥的批发和零售业务，国内化肥分销渠道的垄断局面从此被打破。2007年我国将继续对尿素出口采取严厉的限制措施，出口政策同2006年一样没有变化，预计2007年尿素出口量变化不大，全年的尿素出口总量估计在100万200万吨的水平。进口方面，2007年尿素进口配额是330万吨，同时我国又将配额内进口关税税率由4%下降到1%，因此进口预计会有一定程度的增加，但由于国内价格与国外尿素价格相比具有较大的优势，国外尿素很难大规模进入我国，进口尿素对国内尿素市场的影响很小.综合以上因素,建立一个年产10万吨的尿素生产工厂是适宜的.第二章 工程设计条件与总平面布置2.1 工程设计条件 原材料及辅助物料的资源条
6、件本设计中主要原料是氨气和二氧化碳，而厂址将选天津市附近，邻近大港油田,因此原料的来源极为方便。 公用工程概述 厂址选在天津市的郊区，有可靠的供电网，输、供电系统，附近有铁路、国道，交通便利，水力设施齐全. 劳动力资源条件 厂区地处天津市郊区,并且与首都北京靠近,因此人力资源极其丰富.2.2 总平面布置 总平面布置的根本原那么1 总平面布置首先必须满足生产要求，以最大限度的保证生产作业线的连接、短捷、方便，从原料进厂到成品出厂，整个流程必须符合生产工艺要求，力求做到流程线路畅通、连续、短捷、防止交叉进行 ，是各种物料的输送距离为最小。同时，应将水电汽等公用工程耗量大的车间，尽量集中布置，已形成
7、负荷中心与供给来源靠近，是各种公用系统介质的工程管线减少和输送距离最短，到达节约能源。2 要能够充分结合场地优势、地位、地貌等有利条件，因地制宜，紧凑布置，节约土地，少占良田，少拆房屋，提高土地利用率。3 大多数厂房，特别是主要生产车间的布置，应考虑到日照方位和主导风向，保证自然通风，厂前区和防污染的车间放在上风向，产生粉尘、烟、热等的车间及易燃库布置在下风向。4 各车间之间注意满足防火、卫生等国家平安规定，各种厂房按性质分区集中。对易燃易爆的各类储罐和由危险性的库房油库、危险品库，应力求远离火源和人员往来集中地，一般应布置在厂区边缘，主导风向的下风向以及地势较低的地段。5 人流、物流各行其道
8、，路线短捷，防止交叉。6 综合管线统筹安排，防止干扰，力求管线短，拐弯少。7 近期建设和远期开展相结合，主要生产车间留有适当的开展余地，但必须注意与城市建设和地域总体规划相适应，轻化工工厂变化较快，综合利用较广，加工深度较深，大多数工艺流程更新快，这要求在设计实现留有较大的预留地，以满足工厂开展变化的需要。8 为示踪平面图具有建筑艺术性，厂房形状要规那么简单，是道路径直，厂房中心线保持垂直或平行。9 采取各种措施，提高建筑系数和场地利用稀疏。建筑系数一般为25%40%，场地利用系数一般为50%60%，这是总平面设计的主要技术经济指标。2.2.2总平面布置概述1各车间布置:以控制室为核心,便于操
9、作.2 生产区布置：该尿素生产车间采用露天式生产模式，各工段按流程的顺序建设，本设计中呈U型。3 辅助车间布置：以生产车间为中心，根据总平面布置原那么，综合各种因素对各个辅助车间布置如下： a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。b 锅炉房：布置在用蒸汽较多的地方，且是主导风向的下风向。c 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，煤堆场的平行风向。d 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，并提供局部生活用水。3 运输设备布置：车库油库均布置在主干道边缘，道路设计为主力干道，宽10米，行道每边各1米，车间
10、引道6米，这样有利于消防和道路的改造。4 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和出厂，且有利于火灾发生时，消防车的顺利到达出事地点。5 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。6 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，可使场区空气得以净化，噪音减小，美化和改善了环境的卫生条件，使本厂的小环境小气候得以明显改善。注：为了不阻碍管道的布置及消防的要求，各生产工段的周围不设绿化带。综上所述，平面布置有以
11、下几个特点：1 厂房建筑物的布置与生产工艺流程相适应。原料半成品和成品形成整个顺序，尽量保证流水作业，防止逆行和交叉；2 锅炉房水泵房配电站等辅助车间尽量靠近其主要部门，以缩短期间距离，节省投资；3 由前区到生产区主要干道，应防止与主要运输道路交叉；4 尽量使大多数厂房向阳背风防止瓦斯等，尽可能使各厂区有条件采用自然采光和自然通风等；5 按防火标准的要求，保证建筑物之间的距离，符合规定；6 根据卫生标准的要求，保证厂区内卫生符合规定；7 根据环境开展的要求，生产区设在有废渣处理系统废水处理系统废气处理系统等设施 ；8 考虑工厂今后的开展，在控制室附近留有建筑余地,便于增设车间；9 尽量做到以生
12、产区为轴线，再考虑辅助车间行政楼和道路的安排。另外 ，总平面布置图右上方会有风向玫瑰图，下方会有明细本图采用1：500的比例。第三章化工工艺设计。3.2 车间生产综合表达 车间概况及特点其中尿素生产车间采用露天式.其虚拟车间规模为12*30,主要塔设备放置在虚拟车间外,从该车间出来的为尿素浓缩液，直接进入造粒塔进行造粒。合成尿素采用的是水溶液全循环法。水溶液全循环法是利用水吸收未生成尿素的氮和二氧化碳,以碳酸铵或氨基甲酸铵溶液的形式进行循环,具有动力消耗低,生产流程简单,投资较低等优点. 车间工作制度本厂采取连续工作制法定节假日:五一、十一、春节放假约15天 由于尿素成品为固体，生产工序需高温
13、处理，造粒及其它较低温工段会出现固结、堵塞现象，因此需停机维修频率较高，本厂采取季度维修制即3个月维修一次维修时间约为：旺季7天冬、春两季，淡季12天夏、秋两季。工作日=365-节假日-维修日 =365-15-50本厂采取三班制分早7：30-午4：00；午3：30-晚12：00；晚11：30-早8：00，因生产需要采取连续工作，周末不休息，但本厂提倡员工采取倒班互助，打造良好和谐工作气氛。 成品或半成品主要技术规格及标准国家标准、行业标准质量标准：国家标准GB 2440-2001 指 标 名 称工 业 用农 业 用优等一等合格优等一等合格颜色白 色白色或浅色总氮(N)含量(以干基计)，%缩二脲
14、含量，%水分(H2O)含量，%铁含量(以 Fe 计)，%碱度(以 NH3 计)，%硫酸盐含量(以SO)4-2计)，% 水不溶物含量，%粒度()，%909090909090 车间生产工艺流程表达水溶液全循环法生产工艺流程详见图,流程说明如下:(绝),冷却除油除水后,送往二氧化碳净化工序,经脱硫后,净化气体经三四五段压缩至20.69(绝),约125送往尿素合成预反响器.(2)氨的输送及尿素的合成:原料液氨经液氨过滤器后,与循环液氨共同进入液氨缓冲器,经液氨泵加压至20.69(绝),送往液氨预热器,被蒸汽冷凝液加热至约70,送往预反响器.原料二氧化碳气体液氨和循环回来的一段甲铵液在预反响器中混合后,送往尿素合成塔的底部,其组成为4.1(摩尔比), 0.65(摩尔比), 在19.712MPa(绝),188的合成条件下,经过足够的停留时间,约有64%的的转化为尿素.反响熔融物自塔顶排出,尿素合成塔的压力由出口压力调节阀控制.(3)循环回收 尿素合成塔的反响熔融物经出口压力调节阀减压至1.765MPa(绝),进入一段分解塔的顶部,在此分理出闪蒸气体后,溶液自流至中部蒸馏段,与一段分解加热器来的热气体逆流接触,进行换热蒸馏,使液相中的局部甲铵与过剩氨分解气化进入气相,同时气相中的局部水蒸气冷凝尿素
