低壓法年產(chǎn)兩萬噸三聚氰胺工廠設計（終稿）

目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 —1引言當今社會，化學品種類繁多，用途廣泛，與國民經(jīng)濟息息相關，在國民經(jīng)濟中起著舉足輕重的作用，能源和豐富的產(chǎn)品是保證這些領域進步和發(fā)展的關鍵。現(xiàn)在我們在日常生活中需要很多東西，比如我們用什么洗漱用品、日常穿著電子產(chǎn)品，或多或少都與我們的一些化工行業(yè)公司有著緊密的合作關系。在21世紀，化學工業(yè)的發(fā)展趨勢是：一是我國大型化工企業(yè)的原料和產(chǎn)品生產(chǎn)精細化、功能化，生產(chǎn)設施和加工設施小型化、規(guī)?；a(chǎn)效率高，生產(chǎn)全球化過程的管理是綠色和高科技的，這對中國化工企業(yè)的生產(chǎn)和運作的國際化提供了極大的支持，中國三聚氰胺公司是其中的重要成員之一，三聚氰胺是一種重要的基礎有機化學成分，是尿素生產(chǎn)的中間產(chǎn)品，其產(chǎn)品可廣泛應用于建筑、家庭、膠水、消防等領域ADDINNE.Ref.{8FDA9A95-70D4-4868-9A80-AFC0AD0B0A20}[1]，其中最重要的是與甲醛縮合反應生成的MF樹脂，MF是一種恒溫樹脂，具有很多特性，例如對腐蝕具有優(yōu)良的抵抗能力，所以該材料被應用在很多場景中，具體如涂料、填充板等。近些年來，大量的工廠和研究者對此進行了深入的研究，三聚氰胺相關制備及生產(chǎn)也得到了長久的發(fā)展。本論文通過深入調研文獻，對該材料的發(fā)展現(xiàn)狀和前景進行了總結，進而有利于未來的發(fā)展，為其提供了參考。隨著市場的發(fā)展，我國對該材料的需求持續(xù)增長，這主要是因為建筑行業(yè)的層板需求，層板在建筑中具有無可替代的作用，尤其近些年來我國加大了對環(huán)境的保護，提升了對森林的保護力度，進而使得該材料的需求逐日遞增。由該材料得到的三聚氰胺樹脂具有粘接能力強、耐沖擊、耐火、耐高溫、耐腐蝕、粘接能力強、速度快、無毒透明等特點，不會造成污染?？梢园l(fā)現(xiàn)它的性能優(yōu)良，是其他膠水無法比擬的，進而使得該樹脂在木材行業(yè)得到了充分的重視。所以可以得出結論，木材行業(yè)對該材料的前景具有舉足輕重的作用。隨著我國經(jīng)濟、社會和國民經(jīng)濟的快速、穩(wěn)定、快速發(fā)展，近年來我國物質、居住和物質生活水平有了顯著提高。人們的人在日常生活中的品味與物質需要逐漸得到追求和完全滿足了對三聚氰胺塑料產(chǎn)業(yè)的更加豐富多樣化與巨大需求。根據(jù)查閱的文獻可以知道，該材料具有廣泛的發(fā)展前景，同時可以用它加工得到高價值的產(chǎn)品，所以可以說三聚氰胺在未來必然會得到迅速發(fā)展，該行業(yè)的市場份額也會逐漸提升，所以進一步說明了本設計的意義。本設計主要是設計了一個三聚氰胺工廠，實現(xiàn)2萬噸的年產(chǎn)量ADDINNE.Ref.{1CAAEF00-BADE-481E-B0DA-C883BC7384F6}[2]。

2總論2.1三聚氰胺產(chǎn)業(yè)背景三聚氰胺在化工行業(yè)具有廣泛應用，它的結構是含有氮化合物的環(huán)狀結構。三聚氰胺是人類尿素制品深加工生產(chǎn)過程中所需要使用的一種新型有機化工中間體。三聚氰胺甲醛樹脂被業(yè)界認為已經(jīng)是目前國內(nèi)應用最廣泛的甲醛樹脂。三聚氰胺的系列產(chǎn)品主要成分包括軟性脫水劑、阻燃劑等。三聚氰胺和苯甲醛之所以在建筑行業(yè)得到如此多的應用，是因為它們的硬度和強度是其他樹脂無法比較的，同時它們具有很多優(yōu)良的特性，包括隔熱、抗腐蝕、抗?jié)窨钩钡?。在所有的應用中，有一類的應用最為重要，即涂料以及復合材料。它的生產(chǎn)原料以尿素為主，工業(yè)上已經(jīng)形成了成熟的生產(chǎn)方法，具體包括雙氰胺法和尿素法兩種，前者的特點是用料少、能源需求高、排渣量大，被排除在市場之外。目前，我國已成為世界上最大的人用尿素生產(chǎn)國和生產(chǎn)國，產(chǎn)量高，價格相對低廉，這就使得越來越多的國家選擇采用尿素法生產(chǎn)三聚氰胺，提升了這種方法的份額。這種方法的原料并不復雜，主要是高溫下尿素進行分解，得到異氰酸，進而這種材料與二甲基異氰酸發(fā)生聚合得到目的產(chǎn)物。2.2我國三聚氰胺產(chǎn)業(yè)概況我國三聚氰胺生產(chǎn)雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界上發(fā)展最快的國家?？偟膩碚f，中國在三聚氰胺生產(chǎn)方面有三大優(yōu)勢。第一，今天，我國的尿素產(chǎn)量居于全球首位，生產(chǎn)工藝成熟，所以尿素的價格和產(chǎn)量具有很大的優(yōu)勢。尿素的平均年進口量也能夠高到(300~700)×104t；因為其尿素來源豐富，所以在我國進行三聚氰胺制備時就具有了自身特殊性。第二，是技術上的優(yōu)勢。世界上現(xiàn)有的三種技術中國都已經(jīng)擁有，一種是以帝施曼為代表的低壓液相冷卻工藝，第二種是歐洲的高壓冷卻工藝，第三種是氣相冷卻工藝。北京意晶科技有限公司開發(fā)了第三代氣相冷卻工藝，這是中國三聚氰胺工業(yè)發(fā)展的里程碑。該技術的投資成本僅是國外先進高壓方法的三分之一，而且原材料成本、電費和維修費都處于世界領先水平ADDINNE.Ref.{5032B87C-DF64-4BF4-8758-EB7C5FD7B827}[3]。第三，成本的優(yōu)勢。其中的原材料費用低，技術先進。加上工廠的規(guī)模龐大，使得三聚氰胺在中國生產(chǎn)的成本比市場有著巨大的競爭力ADDINNE.Ref.{FE88B25D-9A5B-4080-97A9-1B1E9BD289EC}[4]。2.3全球三聚氰胺需求現(xiàn)狀世界上最大的三聚氰胺制造商分布在美國、日本和西歐。荷蘭、美國和日本是目前全球三聚氰胺原材料的主要出口國，占世界生產(chǎn)資源的三分之一以上，日本是世界上最大的三聚氰胺出口國和生產(chǎn)國，其生產(chǎn)能力占世界的三分之一以上，包括4套生產(chǎn)裝置。公司的年生產(chǎn)能力約為30萬噸。有兩套生產(chǎn)裝置，這兩套的生產(chǎn)壓力不同，分別為高壓操作和低壓操作；三菱石油化工也提供了很大的三聚氰胺供應量，采用了不同的生產(chǎn)工藝，一套是巴斯夫常壓法，另一套是美國氰化物公司的高壓法。50萬噸用于出口。荷蘭帝斯曼有限公司在該領域內(nèi)也具有一定的話語權，其在世界各地都有布局。其年生產(chǎn)能力約為250萬噸，約占全球三聚氰胺生產(chǎn)能力的四分之一，其中荷蘭海倫年產(chǎn)三聚氰胺約1.4萬噸，洛杉磯Avendale年產(chǎn)三聚氰胺約6萬噸，印尼Bontana年產(chǎn)三聚氰胺約50萬噸ADDINNE.Ref.{C542F694-833C-4F8B-A83F-9CE0D1E961D5}[5]。三聚氰胺主要用于塑料和涂料。大多數(shù)三聚氰胺用于生產(chǎn)甲醛三聚氰胺樹脂，而三聚氰胺的一小部分用于生產(chǎn)阻燃劑，三聚氰胺的消費結構大致可以分為：木板和裝飾板的消費量在50%左右，涂料的消費量在12%左右，澆注料、膠粘劑、紙張加工劑的消費量，每張發(fā)票的消費量為10%當下，全球范圍內(nèi)對該材料具有旺盛的需求，約達到6萬噸每年度，在這之中，歐洲、美國和日本貢獻了很大的需求，占比高達80%。日本主要是將該材料制作澆水、鑄件和涂料。主要應用于膠水生產(chǎn)，占總產(chǎn)量的59%左右。美國與日本有所差異，主要將其生產(chǎn)了三聚氰胺樹脂。在三聚氰胺的消費結構中，涂料約占30%，層壓板約占20%，西歐生產(chǎn)的三聚氰胺主要用于甲醛樹脂的生產(chǎn)，層壓用三聚氰胺占比高達50%ADDINNE.Ref.{AAAAD865-E776-4D7F-B5CA-397DE845763A}[5]。2.4三聚氰胺設計規(guī)模該材料作為一種原料，具有廣泛的應用。其主要生產(chǎn)加工設備投資巨大，為進一步提高公司的盈利能力，實現(xiàn)大型成套設備的高生產(chǎn)率生產(chǎn)和大型成套設備的規(guī)?；a(chǎn)，各大三聚氰胺成套生產(chǎn)裝置正朝著更安全、更大的生產(chǎn)工藝前進。根據(jù)調研知道當下大型生產(chǎn)工藝的年產(chǎn)量為4萬噸。這就使得初始資金投入和生產(chǎn)工藝技術上的投入均較大。三聚氰胺的一期生產(chǎn)工程投資最小約算額為1.5億元。新設備的出發(fā)點必須考慮到高技術水平和高效率，以避免低重復結構。因此，本論文是針對年產(chǎn)量為2萬噸的工廠進行合理設計。

3工程設計條件與總平面布置3.1設計任務設計的生產(chǎn)方法，熱量計算及設備選擇，繪制生產(chǎn)工藝流程圖、廠房結構總平面圖、場地結構輪廓圖和整個生產(chǎn)廠房結構總平面圖。3.1.1設計原則A.設計要求：(1)產(chǎn)品數(shù)量質量指標；(2)資金、原材料、技術和人力資源的經(jīng)濟利用(3)為了確保員工的安全，所有公開的和潛在的風險都在預料之中。(4)根據(jù)國家環(huán)境保護法律法規(guī)處理廢料；(5)必須能夠操作和控制整個系統(tǒng)。3.1.2約束條件外在條件：(1)國家行政機關制訂的各種法規(guī)和要求；(2)各種自然現(xiàn)象；(3)安全條件；(4)資源條件；(5)應符合所有標準和規(guī)范。內(nèi)在條件：(1)技術條件；(2)成本條件；(3)材料和設備的供應問題；(4)生產(chǎn)速率與工期關系；(5)員工的素質和數(shù)量；(6)廠區(qū)周邊環(huán)境的具體情況。3.2工程設計條件3.2.1原材料資源條件三聚氰胺以利用二甲基尿素鈉作為主要化工原料，尿素以利用石油、天然氣和其他煤炭化工作為主要化工原料。目前存在我國的石油天然氣與其他煤炭資源仍然分布不均，主要原因是資源來自我國新疆以及四川等地區(qū)。而我國的煤炭資源分布也比較不均，分布在山西、內(nèi)蒙古以及山西等地。尿素裝置生產(chǎn)區(qū)的結構與煤集中區(qū)的結構具有一致性，同時尿素的生產(chǎn)地區(qū)并不局限于此。因為工廠遠離原材料，導致生產(chǎn)成本大幅上升，投資成本高，經(jīng)濟效益低，因此，要大幅提高產(chǎn)品的市場價格和競爭力，廠址的選擇非常重要。3.2.2公用工程概述公共建設對一個工廠的成敗與否至關至關重要，它直接作用企業(yè)的各個部門，具體如水、電、氣以及供熱等。根據(jù)設計區(qū)域的不同，可以分為廠外、廠區(qū)、車間三個方面進行設計。通常而言，廠外的設計工程可以按照當?shù)叵嚓P部門的要求進行施工，但是廠區(qū)建筑工程則要歸于當?shù)匾患覍I(yè)的石油化工和設計學院來直接負責，工業(yè)的設計師通常要對廠區(qū)所有車間進行科學設計，包括所有生產(chǎn)設備、電氣照明設備等。3.2.3給排水設計(1)供水具有一定的規(guī)定(a)生活用水：水質硬度1.0，pH=6.0~8.0，按國家標準計量。(b)消防用水：根據(jù)《建筑防護結構規(guī)范》中的相關資料。(2)供水系統(tǒng)(a)生產(chǎn)用水：使用地下水，根據(jù)水質要求進行移動并運輸至設備。(b)循環(huán)冷卻水：為了防止現(xiàn)有水系統(tǒng)的校正和校準，設置了一個正在進行的水循環(huán)聲塔。為了保持水質，必須在不添加新水的情況下連續(xù)收集水。(c)鍋爐用水：嚴禁直接采用地下水，因為這會導致鍋爐損壞。(d)生活用水：水處理廠設有凈化過濾系統(tǒng)，為生產(chǎn)供水。平時可以設置優(yōu)質的水箱，提供飲用水，減少水泵用水量。(e)消防用水：由于水量在短期內(nèi)大量使用，因此需要一個獨立的系統(tǒng)，為此來保證水壓。(3)排水系統(tǒng)(a)工業(yè)廢水：由于化學污染物含量高，經(jīng)適當處理后，應采用相應設備回收利用，其余部分引入城市排水管道。(b)日常生活中的廢水：必須在其排放之前進行污染處理，防止環(huán)境的惡化，使得其人身和財產(chǎn)的安全遭到損害(c)雨水：通常不需要對其進行污染，直接將其排入到地下管道的排水系統(tǒng)。3.2.4采暖、通風設計(1)采暖：(a)廠區(qū)采用電熱水器和蒸汽機加熱，也可作為加熱裝置。(b)工業(yè)廠區(qū)內(nèi)的建筑物通過采暖式熱水器進行采暖以便于對凝結水的處理和回收，蒸汽由工業(yè)廠房提供，將換熱站布置在居民生活區(qū)。(2)通風：自然通風。3.2.5用電、供電要求(1)電源：在生產(chǎn)中鼓勵使用絕緣材料和困難材料的，不得突然中斷或者在連續(xù)生產(chǎn)條件下中斷供電。(a)廠房、水泵、鍋爐和消防泵的點源要格外重視，因為要避免停電對產(chǎn)品帶來的負面作用，所以要科學設計二級以及四級電荷。其他方面則主要是第一和第四類電荷。(b)供電形式：主要在電源線路選擇上采取自由工業(yè)電力系統(tǒng)，廠內(nèi)的各個變電所電壓為380v的在工業(yè)區(qū)可使用電，廠內(nèi)的各個變電站為用戶自備保安式住電源，采用380v的低穩(wěn)壓電源直接向變電廠內(nèi)用戶供電。(2)配電系統(tǒng)：采用輸入輸出電源方式，由變壓器切換到各廠變壓器的輸出和電源，為單相電源。(3)電機使用：結合實際需求，電動機的選擇具有機動性，可以選擇新型防爆高壓電動機，這種電動機的材料組成制造成本均應當不宜低于產(chǎn)品高風險區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的誘導氣體混合物的組成程度和制造成本。(4)照明系統(tǒng)：一個合理有效的照明對生產(chǎn)至關重要，有利于提升生產(chǎn)效率，保證安全。(a)光源種類：廣泛應用于一些主要工業(yè)建筑的下部和上部，可以選擇高壓白熾燈，因為其方便簡單。但是在大型廠房中，要有所區(qū)別，可以選擇耐用的高壓熒光燈和高壓鈦白水銀水晶汞燈。(b)燈具種類：①對于那些存在著含有大量爆炸性化學氣體或者金屬混合料的使用場所以及對于存在含有爆炸性化學介質的使用場所而需要采用的是防爆型帶有照明劑的燈具；②燈具的全密封應用于工業(yè)廠房和容易出現(xiàn)濕度的外部區(qū)域；③在有震動的場所采用具有防震的燈具；3.3勞動力資源工廠所在的地區(qū)需要有專業(yè)院校和相關的人力資源3.3.1人員配備表3-1人員配備表序號崗位名稱每日班次周工作天數(shù)單班人數(shù)在冊人數(shù)1門衛(wèi)37332勞司26133食堂27484成品庫37265鍋爐房374126配電所37267交電所37268反應工序364129包裝工序3641210尾氣工序3641211中和工序3641212技術員164813車間管理員162414原料庫3726總計3691421103.4全廠總平面設計3.4.1總平面設計任務和步驟作為本項目的重點內(nèi)容，整個廠區(qū)的總體建筑設計包括：我們需要將廠區(qū)內(nèi)不同的環(huán)境和外部公司充分結合起來，以確定生產(chǎn)過程中不同設施的位置和整個公司的活動，合理的整體結構有利于公司以最低廉的成本獲得各項資源，進而確保生產(chǎn)工藝的順利開展，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，統(tǒng)籌規(guī)劃企業(yè)，創(chuàng)造企業(yè)的整個生產(chǎn)，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。3.4.2總平面設計任務(1)流程要求生產(chǎn)企業(yè)員工結合自己根據(jù)所在企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品類型以及當?shù)氐膶嶋H情況，通過深入分析原材料進入廠區(qū)到產(chǎn)品的出廠之間的全工藝路線，對廠區(qū)的建筑、裝置和物料的倉儲進行科學規(guī)劃，確保生產(chǎn)效率，避免相互影響；(2)對廠區(qū)的平面布置和場外的豎向規(guī)劃進行科學安排，合理規(guī)劃高度，設置運輸方式、勞動力和場內(nèi)外水源；(3)為了節(jié)約和利用資金，必須建立一個完整合理的管道科學技術網(wǎng)絡。；(4)留出發(fā)展化工廠的空間；(5)我們應該高度重視工廠的工業(yè)、健康以及消防，進而保證了企業(yè)的生產(chǎn)和員工的工作環(huán)境。3.4.3工廠組織(1)生產(chǎn)車間：(2)用水車間；(3)運輸：包括公路、運輸工具、起重設備等。(4)倉庫；(5)行政和起居室(6)植物綠化；(7)開拓預備用地。3.4.4總平面設計原則及方法（1）生產(chǎn)以及運輸：(a)生產(chǎn)中的需求必須滿足，應當避免生產(chǎn)過程所存在得任何不必要得環(huán)節(jié)，物料運輸?shù)侥康牡氐镁嚯x盡可能的縮短；(b)水電、供電、供熱、集車等公共設備盡量靠近高壓、高壓電站中心，是運輸時間和工期最短的公共工程過渡類型；(c)由于高速公路行駛速度快、距離短，可以避免人流量和貨物流量之間的橫截面和結果；(d)施工企業(yè)環(huán)境規(guī)劃也達到要求特別是企業(yè)工廠外觀漂亮，內(nèi)部環(huán)境優(yōu)美，系統(tǒng)緊湊，節(jié)省了大量建筑用地。(2)符合健康和安全要求：(a)工業(yè)園區(qū)需要利用技術來防火和保護健康。(b作為火災或高風險，工作和其他工作之間的距離將因危險而設計。；(c)在可能釋放燃燒氣體的房間內(nèi)外，盡可能遠離各種開放源；(d)開放式或部分開放式系統(tǒng)應盡可能用于高風險、焚燒和焚燒裝置，并可能釋放有毒化學氣體；(e)對環(huán)境清潔程度高度要求的機械化車間宜與污染源之間保持一定的距離。(3)建筑廠房的整體布置設計應做到能夠充分滿足廠房施工及設備安裝的基本操作功能要求，特別值得重視的一點是廠房應該充分明確考慮到對大型建筑設備需要進行施工吊裝，廠區(qū)內(nèi)高速道路上的建筑路面主體結構及其設備載荷測量標準等因素均應做到能夠完全符合設備施工和安裝的操作要求；(4)物料的橫切應能符合系統(tǒng)和物流運輸、安裝的具體規(guī)定。同時一些標高的制定要結合當?shù)氐膶嶋H情況，進而可以保證施工現(xiàn)場的混凝土石方項目的工程量達到最??；(5)為防止施工過程中管道的意外干擾，對所有復雜道路和建筑管道進行全面安全的建設，并努力使復雜道路和建筑管道縮短，減少轉角，并與其他主要道路和建筑的中軸線平行，以及與某一方向其他道路相鄰的復雜管道；(6)短期工程與長期工程開發(fā)的協(xié)調配合，通過合理協(xié)作，滿足生產(chǎn)車間的發(fā)展需求。同時也要格外重視與相關區(qū)域建筑的銜接配合，因為輕化工制造廠的變化越來越快，用途越來越廣，加工深度越來越深，大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)過程中都在快速更新工藝流程，因此，項目的目標是提前保持足夠的發(fā)展空間和位置，進而有利于企業(yè)在未來根據(jù)實際需求合理規(guī)劃廠區(qū)，調整生產(chǎn)工藝；（7）主動尋求多種保護方法，加強預防措施，增加民用建筑結構物體積容量并對建筑場地資源進行綜合充分利用。建筑物綜合利用系數(shù)一般最高范圍大約為25%~40%，場地和水資源管理綜合利用率一般最高范圍大約為50%~60%，這些都可以是研究總體建筑平面設計的主要工程科學基礎技術和重要經(jīng)濟指標；(8)對于一組工業(yè)建筑，要合理劃分工業(yè)園區(qū)，組織公共道路交通網(wǎng)絡，實施綜合管線、水平體系、環(huán)境衛(wèi)生設施等工程?？臻g和建筑造型的存在一定的設計標準，即建筑必須要規(guī)整、簡潔、大方得體等。3.4.5總平面布置評述(1)生產(chǎn)車間的合理安排與規(guī)劃：通過科學統(tǒng)籌，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)上下兩層生產(chǎn)的方式，這種安排有利于生產(chǎn)工序的合理配合，工人之間的密切協(xié)作，同時便于實現(xiàn)流水線式的工藝操作。(2)輔助車間的合理安排規(guī)劃：通過對總體建設方案進行仔細分析，將生產(chǎn)作為核心，安排多種輔助車間，進而確保生產(chǎn)的順利進行。(a)設備維護車間：該車間不能離工業(yè)園區(qū)太近，避免對園區(qū)的生產(chǎn)工作環(huán)境造成污染。為了方便對設備進行維修，該車間應該安排在生產(chǎn)區(qū)域附近。(b)鍋爐室：應該安排在蒸汽需求量高的位置，同時要考慮風向的問題，安排在主導風向的下一個風向。(c)大型液壓變壓器專用配電站：大型液壓設備靠近液壓電源的加載點作為導管芯，縮短了與導管上部平行運輸時的通信方式，并且降低了施工過程中專用液壓管線的成本和投資，當煤線平行于電纜頂部時，有一定的降低風向。(d)污水處理廠車間：該車間的安排應該系統(tǒng)考慮污水的輸出，安排在污水產(chǎn)量高的區(qū)域，對廠房所需的用水進行科學處理，并為其提供一些生活飲用水。(e)采用循環(huán)水式冷卻的構筑物：在靠近制造廠車間，而且它是一個開放的地區(qū)，具有良好的能源，它應該設置在建筑物的底部作為冬季能源的主要方法。(f)工業(yè)倉庫和設備的儲存：嘗試在該點附近的工業(yè)園區(qū)建立適當?shù)纳a(chǎn)車間和裝配及工業(yè)輔助設備，良好的堆場位于主要工業(yè)運輸?shù)缆返纳戏胶蛢蓚?，當位于主風向的最后一點附近時，可作為主導風向，此外，一旦發(fā)生嚴重的消防事故，消防車可以安全順利地到達事故現(xiàn)場。(3)設立行政事業(yè)單位和生活房：這些應該安排在居住區(qū)中或者接近生活房，同時要考慮風向問題，安排在主導風向的上方或下面。(4)包括工業(yè)廠區(qū)園林的整體綠化與環(huán)境美化型園區(qū)：包括本廠的整個工業(yè)廠區(qū)園林綠化園區(qū)包含工業(yè)生產(chǎn)區(qū)內(nèi)部﹑企業(yè)社會福利區(qū)和服務區(qū)的兩個綠化結合地帶。它們既可設有特殊的大型綠化區(qū)，也可以設置環(huán)繞著大型工業(yè)區(qū)的廠房和其他大型工業(yè)建筑物周圍的大型綠化遮蔭地帶。園林綠化觀光帶主要就是采用大型草坪綠地作為綠化基礎，通過在道路兩側種植花草提高綠化程度。通過這些安排，提升工廠內(nèi)的空氣質量，降低噪音污染，同時增強工廠的美感，進而有利于提高工人的工作環(huán)境，使得位于本廠的無論小環(huán)境條件﹑大周圍氣候可以顯著改善。綜上所述，《規(guī)劃》提出了以下特點：（1）保證本工程廠房及其樓宇主體結構及其建筑物主體設計技術要求與其工業(yè)生產(chǎn)流程技術操作流程相符和適應。確保形成合理完善的工藝流程，進而確保兩條流水線的連續(xù)作業(yè)，防止工藝流程的相互交叉；（2）鍋爐房等這類輔助車間應該安排在附近的主要機構，通過這種安排，使得降低各種資源的運輸距離，降低成本；（3）有一些道路是確保前方和生產(chǎn)區(qū)之間的物料運輸，這類道路要努力防止與主要運輸通道交叉；（4）要充分利用能促進新鮮空氣吸收的透明材料，使最大的工業(yè)塑料制品和熱處理塑料制品加工廠做到無太陽能、無光、無能源，避免長期使用高壓氣體，在可能的情況下，任何工業(yè)廠房的推廣都可能具有不同的有益其他植物的采光以及通風特點；（5）國家建筑設計技術規(guī)范和相關法規(guī)中對建筑高度以及他們之間的距離具有明確規(guī)定，必須遵守這些規(guī)定；（6）按照健康管理標準的具體要求，確保工廠內(nèi)部健康安全滿足規(guī)定；（7）當前國家高度重視環(huán)境保護，這也是社會需求，所以生產(chǎn)區(qū)應該規(guī)劃各種處理系統(tǒng)對垃圾、污水和廢氣進行合理處理，避免對環(huán)境構成污染；（8）具有前瞻眼光，對工廠未來的發(fā)展具有一定的展望，進而空置一塊區(qū)域作為未來發(fā)展的備用地；（9）努力確保生產(chǎn)區(qū)域在廠區(qū)中心，同時安排輔助車間﹑辦公室﹑行政大樓和小巷等道路布置。3.5廠址選擇3.5.1建廠依據(jù)通過對我國的發(fā)展計劃進行查閱，同時結合西北地區(qū)的規(guī)劃，對廠區(qū)位置進行合理選擇，同時還要考慮到該項目的實際特點，如原材料需求等。根據(jù)對該行業(yè)的需求和市場發(fā)展的需求，將廠區(qū)的位置選擇在西北地區(qū)。新建了該工廠的一個主體尿素原料，通過建設尿素生產(chǎn)工藝路線提供項目所需要的尿素，這樣安排可以大大降低成本，同時可以對作為原材料的尿素的質量具有完全把控。3.5.2指導方針、基本原則（1）公司的工作場所必須與我國的產(chǎn)業(yè)布局或其他地方的發(fā)展規(guī)劃相適應。（2）工作場所廠址應選擇在對原材料、燃油供給及其他產(chǎn)品的銷售方式十分有利的國家和地區(qū)；（3）工業(yè)園區(qū)的位置應盡量靠近其原有的軌道交通路線，也就是說在交通方式非常方便的區(qū)域；（4）廠址的選擇還要考慮到自然資源，不能造成過多的破壞，同時對土地也要進行科學規(guī)劃，避免造成土地浪費；（5）廠區(qū)的位置不應該對當?shù)氐纳a(chǎn)造成影響，對一些農(nóng)業(yè)和水利工程，應當盡量避免拆除；（6）建筑工廠所用防水地點建筑應當盡量能夠避開海拔高于汛期的較大洪水位，防止在易發(fā)生洪水災害的區(qū)域進行建設。廠區(qū)應該遠離容易發(fā)生地質災害的區(qū)域，同時也要盡量遠離歷史名勝、文物保護區(qū)、自然災害鼠疫高發(fā)地帶。3.5.3選廠經(jīng)過廠址的選取充分考慮了所處的區(qū)域的多項因素，為了滿足化工原料的生產(chǎn)，將工廠的位置選擇在蘇南地區(qū)。主要原因如下：（1）這類化工公司屬于處理環(huán)境污染潛力大的化學品的公司。工廠的目標應是，在原材料或產(chǎn)品泄漏的情況下，盡可能從大中城市避免對環(huán)境、人民和居民造成不可逆轉的經(jīng)濟損失；（2）在施工廠址附近地區(qū)要同時擁有充足的專業(yè)勞動力和水資源、建筑施工原材料和建筑機械設備的相應供給，并且廠址要同時擁有一定空間的場地，滿足建筑、設備安裝以及物料堆放等。3.5.4地質水文資料主要由灰白色組成，如富含有機質的中性黃泥，pH值高，也可以是中性的，高山地區(qū)的土壤多為泥盆系十四個含氟面具的聚落和面湖淡水湖，覆蓋后總體的土層厚度一般都可以在高達80-120米以上，它位于一個沙四重奏和沙箱。適宜的土壤結構是在一層堅實密實的高層建筑結構中，含有中性砂土、疏水性粘土和酸性粘土的混凝土，且透水能力也較弱。地的耐腐蝕性能強度一般可以高達24~28噸/平方米。強震區(qū)主要分布在非洲地震帶3.6氣象資料3.6.1氣溫對該區(qū)域的氣溫情況進行調研確定，7月份溫度最高，其溫度的平均值在26.5℃左右，1月份的溫度最低，溫度的平均值在-1.5℃左右。3.6.2降雨量調研得知該區(qū)域每年的降水量維持在507.7毫米~719.8毫米。同時一年中的相對濕度的平均值大約應該是69.6%。每年的平均一次下雨持續(xù)時間大約是13.8天。3.6.3風玫瑰圖西安市風玫瑰圖：圖3-1風玫瑰圖

4車間布置設計4.1車間布置設計的意義車間內(nèi)部的合理布置和規(guī)劃對工廠的成敗具有至關重要的影響。首先要滿足生產(chǎn)的需要，同時要考慮成本、方便，可以說車間的內(nèi)部安排直接決定了它是否與整個建設項目的初期資金投入掛鉤，是否與建成之后的順利投產(chǎn)掛鉤，同時還對設備的管理以及生產(chǎn)的正常開展具有重要影響。4.2車間布置設計的原則及方法車間布置要遵循的原則：(1)在進行車間布置時要遵循多項規(guī)定，第一要做到的是充分符合我們?nèi)珡S工業(yè)生產(chǎn)的工藝設備車間總平面布置的技術要求和總體設計工藝車間布置技術標準，我們要千方百計確保，盡管各分公司工業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)設備車間進行了總體設計和布局，但整個車間的整個系統(tǒng)仍然與每一臺設備充分協(xié)調，整齊、緊湊、美觀，相互協(xié)調，形成一個完整的整體。(2)從實際應用的視角進行合理安排，同時保證生產(chǎn)和流程的需求，進而有利于對設備進行組裝和維護。(3)生產(chǎn)生活環(huán)境對企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營至關重要，首先安全的環(huán)境有利于企業(yè)在面對相關安全問題時可以及時有效的解決，并且必須能夠符合我們國的黨和國家政府相關法律和政策。4.3車間布置設計與評述4.3.1關于平面布置方案工廠的各種車間的形狀有多種，包括矩形、L型和T型等，在這些形狀中，長方形的車間最為常見。采用長方形的車間布置具有一系列優(yōu)點，首先大型建筑物系統(tǒng)和施工舒適，施工現(xiàn)場安全，運輸設備位置正確，物料的運輸距離降低，進而可以實現(xiàn)對道路和貨物運輸?shù)目茖W規(guī)劃。同時矩形車間更利于在冬季進行采光保暖?？梢源_定這種安排對未來的發(fā)展史非常有利的，采用這種形狀的車間主要為中、小型的生產(chǎn)車間。4.3.2關于廠房形式(1)廠房形式：廠房的形式有兩種，主要分為集中式或分散式：通常而言，本項目中的工廠一種典型的輕化工企業(yè)。所以使得工廠在進行生產(chǎn)時不能任意而為，必須滿足分工需求。車間內(nèi)部的各個流程之間具有密切的聯(lián)系，同時其工藝差別不大。這就使得在進行工廠建設時，很難同時滿足國家和地方的各項規(guī)定。所以可以根據(jù)工廠的實際安排進行合理選擇，集中式式一種比較合理的安排。但是當發(fā)展水平上升到一定程度，各個生產(chǎn)經(jīng)營部門管理人員的整體業(yè)績和經(jīng)營特點差異不大，集中生產(chǎn)制度不利于正常生產(chǎn)，管理人員的管理和工作。但一旦完成正常管理和安全生產(chǎn)，就要充分考慮用戶分散制，目前工廠生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模以中型為主，有大型集中生產(chǎn)設施。單存儲或多存儲設備車間：一般的，多存儲設備車間占地少，但成本高；單存儲設備車間會占用大量的土地，但是可以顯著降低成本。在進行建設時，要同時兼顧不同的需求和設備。同時要考慮實際的環(huán)境情況。這就使得在進行車間建設時必須格外注意，在生產(chǎn)和使用設備技術的限制下，廠家在兩次通信中改變了原來的設備。(2)有關于樓層的高度問題：國家在相關規(guī)定中對廠房的高度具有明確要求，必須嚴格遵守。要求中明確規(guī)定廠房的層高最低不能低于4m，最高不能超過9m。對待那些特殊用途的廠房，如用于攪拌的廠房，層高的范圍有所縮小，要介于5.1~6m之間，最低層高宜為少于4.5m，根據(jù)生產(chǎn)要求，這家工廠可以占用6米的樓面高度。(3)論廠房的網(wǎng)絡柱與寬度：a多層建筑網(wǎng)絡柱：由于多層建筑網(wǎng)絡與車間內(nèi)多層建筑的建設和其他建筑的規(guī)劃有著密切的聯(lián)系，因此延伸的面積和樓層的高度也會發(fā)生變化，一般石油化工企業(yè)在多儲存條件下經(jīng)常采用6*6m的塔網(wǎng)，因為這種設計空間更有利于降低成本，所以在進行設計時，將塔網(wǎng)安排為6*6m。b寬度：工廠的寬度也是一項重要的問題，必須對多項因素進行合理考慮，進而做出決定：首先要考慮廠房內(nèi)多種裝置的不同需求，而且也要考慮生產(chǎn)線在實際生產(chǎn)時的安排，同時對排氣通道也要進行規(guī)劃。一些廠房不止一層，它會同時受到采光和透明管道的作用，必須進行統(tǒng)籌規(guī)劃。所以對寬度提出了要求，廠房寬度最大最好不要超過24m。單層廠房的寬度有所延伸，但是也不能超過30m，對待機械廠和操作車間的總寬度，一般介于2~3跨之間。4.3.3車間設備布置(1)為了有效保證整個專業(yè)工藝生產(chǎn)過程的通暢，既利于保障了整個專業(yè)工藝生產(chǎn)過程的流暢，這種流暢是多個緯度的，包括水平和豎直方向。進而確?？梢皂樌懂a(chǎn)，生產(chǎn)產(chǎn)品。一些具有高位壓差的裝置的安排與布置要格外重視，因為其直接牽涉到生產(chǎn)安全，可以對廠區(qū)的位差條件進行合理利用。廠區(qū)中的最常用的設備就是高壓反應器，它應該安排在中間位置，上層中可以安排貯槽等裝置。(2)為了能夠滿足設備制造者的方便和快捷地進行操作，若彼此互不連續(xù)的各個輸送工序設備，應盡可能地將其配置在較遠的固定位置，進而可以降低輸送距離，方便這些流體材料的運輸。通過合理規(guī)劃，努力實現(xiàn)流體的自動化輸送，進而減少人工投入，降低操作成本。(3)在進行設備的安裝以及相關操作時，具有很多規(guī)定，必須進行嚴格考慮。對待廠房大門的寬度，具有一定的要求，即寬度必須要比所有經(jīng)過的設備的最大寬度還要多出0.2m，對于兩層建筑或塔樓一般都應在兩層樓板上分別設置一個吊裝小洞。本廠工業(yè)用于廠房的大門寬度為3.8m。(4)首先我們應該是要充分考慮一下室內(nèi)的各種運輸運送渠道，通過合理安排，確保每排設備的一側都設置運輸通道，對待大型室內(nèi)的運輸設備在最后一層樓的時候還要在下面一側留有一個專門可以直接移出的運輸通道，并且不管是否能夠靠近一個大門，也必須科學規(guī)劃。設備的這些輸送設備和工具決定了通道的寬窄，同時這些設備整體美觀外形和安裝尺寸以及運送人流，貨流的通過渠道是否多也具有重要影響。(5)充分考慮到該物料的防火、抗爆、耐毒和低噪聲。噪音較高的設施宜選擇全封閉式管理。一些工藝流程中可能會釋放大量熱量，甚至可能釋放一些有毒氣體，所以在室內(nèi)必須合理安排通風器，進而保證其能夠達到衛(wèi)生規(guī)范。(6)具有劇烈地震的工業(yè)裝置，不可安排在高層，廠房的最低層是較為合適的選擇。同時這些裝置不能與廠房的的支撐柱墻或圍護結構相連接。(7)施工現(xiàn)場在廠區(qū)的大門和樓梯邊，有可能會安排生產(chǎn)設備，此時必須要求設備不會對門窗的正常開關產(chǎn)生影響，且員工的出入不會受到絲毫影響。4.3.4車間輔助室和生活室布置(1)一些車間可能生產(chǎn)規(guī)模較小，此時就可以進行合理規(guī)劃，將輔助用房、生活辦公區(qū)域等安排在車間內(nèi)部。(2)對于可能有毒或是在衛(wèi)生垃圾處理上可能具有一定特別安全要求的各個施工段，必須同時配備一個施工專用的淋浴室。

5工藝設計5.1工藝流程技術路線選擇5.1.1工藝流程設計的重要性(1)技術與設計工藝是企業(yè)制造工程的主體。工藝設計的優(yōu)劣直接關系到企業(yè)的競爭優(yōu)勢，而且它們還涉及到產(chǎn)品質量以及正常經(jīng)營生產(chǎn)等，通過合理規(guī)劃，統(tǒng)籌工藝流程設計，取得經(jīng)濟效益。(2)設計過程是整個工程的基礎，直接涉及到設備的選型、計算和布置，最重要的是設計，沒有明確的工藝流程，后續(xù)工作都是空談。5.1.2工藝流程設計的原則生產(chǎn)工藝的選擇要因地制宜。所選擇的生產(chǎn)工藝并非一定都是當前世界上最先進的，應該是根據(jù)實際情況選擇最合理的。所以在進行本項目的生產(chǎn)路線的選擇時，國外的先進的技術可能并不適用，因為這些工藝路線購買成本高，而且具有嚴格的商業(yè)機密，不具備實用性，性價比并不是很高，在設計過程中我們要結合實際的情況，合理地選擇我們所需要的工藝。5.1.3生產(chǎn)工藝技術路線選擇雙氰胺按原料來劃分可以分為兩種方法，分別是尿素法以及雙氰胺法。雙氰胺法因為其能源消耗量高，原材料稀缺等原因已經(jīng)被市場所淘汰。生產(chǎn)三聚氰胺，采用尿素作為原料時，生產(chǎn)路線由三部分組成。(1)發(fā)生反應：反應條件時高溫高壓，進而尿素在這種條件下轉變成三聚氰胺，同時生產(chǎn)出了氨和二氧化碳，按壓力可以分為高壓和低壓。高壓法的壓力一般在8.0mpa和15mpa之間，不需要催化劑的使用；低壓法首先在壓力上具有明顯的區(qū)別，壓力介于常壓和1.0MPa之間，同時要順利實現(xiàn)轉化，催化劑的引入就至關重要，通常采用的催化劑是氧化鋁ADDINNE.Ref.{2E297B66-EB66-46F8-8EE8-A145A42A09DF}[2]。具體發(fā)生的反應：6（NH2）2CO=C6H6O6+6NH3+3CO2(2)急冷：為了避免產(chǎn)物在高溫下發(fā)生水解降低產(chǎn)率，對反應產(chǎn)物進行冷卻，并將產(chǎn)物進行分離(3)尾氣回收：對反應生成的NH3和CO2進行回收和再利用。尿素法的生產(chǎn)工藝有高壓法和低壓法高壓法：再高溫高壓下進行液相反應，反應速度快，效率高，反應過程中沒有催化劑的引入。但是該工藝路線的缺點是高壓操作帶來很大的溫度區(qū)別，提升了操作難度，同時設備必須耐高溫耐高壓。反應中也存在很多不可控因素，提升了復雜程度，設備成本高，高壓工藝副作用大，副產(chǎn)品多ADDINNE.Ref.{80150CFE-C3CF-44C7-A314-8FFA17332806}[6]。低壓法：低壓三聚氰胺的生產(chǎn)過程是在低壓條件下進行的，由于生產(chǎn)過程中的反應壓力較低，降低了生產(chǎn)中可能對設備造成的影響，使得設備材料需求沒有特別苛刻，降低了設備成本。同時與高壓相比，低壓操作的反應較為可控，安全性也得到了了很大的提升。選擇合適的催化劑材料發(fā)生作用之后，產(chǎn)品可以通過干法進行捕集，沒有必要采用濕法對產(chǎn)品進行分離精制，進而可以有效避免產(chǎn)物的水解，提升了產(chǎn)率和質量。因此，通過系統(tǒng)考慮，本設計中采用的工藝路線是低壓法，通過引入催化劑在常壓反應，一次性得到目的產(chǎn)物ADDINNE.Ref.{9115D055-AC4F-4D2D-8BDA-5ABB70AA7606}[7]。5.2三聚氰胺生產(chǎn)流程敘述5.2.1低壓法生產(chǎn)三聚氰胺工藝流程尿素在儲罐中溶解后，使用噴嘴朝反應器內(nèi)噴射。將循環(huán)氨氣加熱達到400℃，以液相形態(tài)的氧化鋁作為催化劑，以保持流化態(tài)。反應過程中的壓力通常為大氣壓，或者比大氣壓略高一些，由于反應中需要熱量輸入，所以在內(nèi)部安裝加熱管ADDINNE.Ref.{A1AE2B24-3254-4E85-AEDE-611C2B4DD893}[8]，通過選用熔融狀態(tài)的鹽進行加熱，使得反應器的溫度始終維持在380℃。經(jīng)過反應得到了產(chǎn)物，主要為三聚氰胺、二氧化碳以及氨氣，該反應路線可以實現(xiàn)95%左右的轉化。隨后氣體在冷卻器內(nèi)冷卻至三聚氰胺的露點之上，因為此時，一些不想要的雜質產(chǎn)物可以析出，如密勒胺C6H6N10和密白胺C6H9N11，將這些雜質和催化劑一起去除。隨后氣體轉移至升華器內(nèi)，同時溫度控制在170℃到200℃，保證目的產(chǎn)物的的析出。最后采用旋風分離器進行氣固分離，得到了三聚氰胺結晶產(chǎn)品ADDINNE.Ref.{CFA358F6-FCA2-4934-BECD-B8FA342A4EE5}[9]。分離效率接近99%。ADDINNE.Ref.{0CDABE54-E23A-4E76-B1FA-D8A3F5E8ACBE}[10]從旋風分離器出來的循環(huán)氣體通入尿素洗滌塔，其中殘留的三聚氰胺固體和氣體在尿素洗滌塔中回收，剩余的二氧化碳和氨氣最后進入尾氣吸收塔ADDINNE.Ref.{2F11A1B6-749F-4EF1-A7C9-8885ABE481B1}[11]。5.2.2流程簡圖圖5-1流程簡圖5.3生產(chǎn)工藝流程工藝計算5.3.1反應塔的工藝計算（1）物料衡算產(chǎn)量/小時：按年生產(chǎn)300天工作日計算，損失系數(shù)在3%左右，三聚氰胺小時產(chǎn)量為：20000×1000/（300×24×（1-0.03）=2864kg/h根據(jù)反應式：6CO(NH2)2→(NH2CN)3+3CO2+6NH3三聚氰胺的轉化率為92%，尿素每小時消耗量為：28642.86/0.921=8892kg/h載氣的輸送量通常是原料尿素質量的1.5倍：載氣的質量流量為：8892×1.5=13338㎏/h載氣為尾氣，故CO2/NH3比值為：CO2：NH3=1.05：0.81反應器出口氨氣質量流量為：13338×EQ\F(0.81,1.05+0.81)=5808㎏/h出口中CO2的質量流量為：13338-5808=7530kg/h反應生成的NH3質量流量為：8892×EQ\F(0.81,2.86)=2518㎏/h反應產(chǎn)生的CO2質量流量為：8892×EQ\F(1.05,2.86)=3265㎏/h須補充的NH3的質量流量為：5808-2518=3290㎏/h補充的CO2的質量流量為：7530-3265=4265㎏/h補充的氨氣和二氧化碳來自工藝流程中的洗滌塔。催化劑為Al2O3，根據(jù)經(jīng)驗，反應器的負荷為40%左右，則實際負荷為：8892/0.4=22230g/h·kg投料負荷取65g/h·kg，則催化劑用量為：22230/65=342kg/h催化劑消耗量為：2864×0.01=28.64㎏/h每噸三聚氰胺生產(chǎn)將產(chǎn)生約10公斤的有機副產(chǎn)品和副產(chǎn)品，則副產(chǎn)物產(chǎn)量為：2864×0.01=28.64㎏/h（2）熱量衡算該工藝反應式在390°C下進行的反應，所以可知：反應器進口溫度：140℃(NH3)，138℃(尿素)，出口溫度：390℃（混合氣體）反應溫度：390℃。操作壓力：大氣壓力熱力學途徑如下：TT1物料390℃反應后物料25℃物料25℃反應后物料△H1△H△H2△H3平均熱容：根據(jù)氣體熱容公式：CNH3的平均熱容：查化工手冊得NH3的a=6.5846、b=6.1251×10-3、c=2.3663×10-6，d=-1.5981×10-9。將T1=298.15k，T2=413.15k代入：尿素的平均熱容：查化工手冊得三聚氰胺反應熱為：反應熱為：查化工手冊得CO2平均熱容為[8]：CO2的a=6.393、b=10×10-3、c=3.405×10-6。將T1=298.15k，T2=663.15k代入：查化工熱力學得298.15k~663.15k下三聚氰胺平均熱容為[16]：NH3平均熱容為：將T1=298.15k，T2=663.15k代入得熱損失取的10%則由熔鹽系統(tǒng)進行加熱提供的熱量為：其中熱損失為Q損=kJ/h(3)塔工藝計算1)計算依據(jù)：壓力：常壓反應溫度：390℃稀相段的溫度：390℃熔鹽加熱溫度：400℃。流化床內(nèi)的換熱裝置為熔鹽加熱系統(tǒng)經(jīng)驗表明，接觸時間是十秒。表5-1塔進料流量組成：名稱kg/hWt%尿素(L)889254.06氨氣329020.00二氧化碳426525.94總計16447100表5-2塔出料流量組成名稱kg/hWt%三聚氰胺（g）286417.61氨氣580835.72二氧化碳753046.31密伯胺28.640.18催化劑28.640.18總計162591002)濃相段直徑：出口處氣體體積流量為查資料結合經(jīng)驗取空塔線速0.6m/s濃相段直徑為：取流化床濃相段直徑為4.0m3)濃相段高度接觸時間10s，催化劑堆體積為：靜床高：膨脹比取2，濃相段高度為：取濃相段高12m。4)擴大段直徑：氣體速度通常取操作氣速的一半，即u=0.3m/s氣體流量仍為7.37m/s擴大段直徑為：取流化床擴大段直徑為6m。5)稀相段高度：根據(jù)流化床直徑4.0m，空塔線速0.6m/s，查得H2/D=0.8H2=0.8D=3.2m，稀相段高度取4m。6)擴大段高度：據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗得H3=2.1m5.3.2出塔氣換熱器的工藝計算（1）物料、熱量衡算NH3平均熱容為：將T1=603.15k，T2=663.15k代入得48.263CO2平均熱容為：將T1=603.15k，T2=663.15k代入：在化工手冊中查到三聚氰胺在603.15k~663.15k的平均熱容量為：：氣體冷卻放出的熱量為：設冷卻器熱損失為5%，則熱負荷為：25℃～80℃級冷卻水比熱容為：4.181kJ/(kg·℃)冷卻器水用量：（2）給熱系數(shù)：管內(nèi)的氣體流量密度約為16259kg/h，進口時的溫度約為390℃，出口時的溫度約為330℃。一般來說，低溫冷卻水回路是作為位于管道外的低溫冷卻冷凝水，進口的冷卻溫度一般為25℃，出口的冷卻溫度一般為80℃。熱負荷為：1.53×106kJ/h。選用型號JB/T4715-92型管體外殼式換熱系列高溫換熱器一臺，設備的換熱殼體設計直徑D=1500mm，內(nèi)有安裝一條內(nèi)徑20mm，外徑25mm，長6m的大型不銹鋼管，熱交換器中的管體平行于三角形的相反方向，管體中心處的間距大約為32mm。平均氣體溫度：該溫度下氣體的物性數(shù)據(jù)為：為了有效地簡化流量計算，管內(nèi)的實際氣體流量可以直接忽略某些催化劑和其他有機化合物，如米帕明。氣體的實際流量計算公式可寫為：管內(nèi)氣體流速為：Re=20768>10000，0.7<Pr<120，管長與管徑比L/di>60，采用公式：流體被冷卻時，n=0.3。將數(shù)據(jù)代入方程得給熱系數(shù)：（b）冷卻水的給熱系數(shù)冷卻水的平均溫度：該溫度下水的物性數(shù)據(jù)為：正方形排列時，當量直徑de的計算公式為：式中d0—管子外徑，mm；t—管間距，mm。式中h—兩塊擋板的距離，mm；D—換熱器殼體直徑，mm；d0—換熱管外徑，mm；t—管間距，mm；已知t=32mm，d0=25mm，h=300mm，D=1500mm。代入數(shù)據(jù)得管外冷卻水流速為Re值在2000~106之間熱系數(shù)可按下式計算：帶入數(shù)據(jù)得（c）總傳熱系數(shù)碳鋼的導熱系數(shù)，管壁厚2.5mm，冷卻水側污垢熱阻為0.6×10-3m2·K/W，氣體側污垢熱阻為0.1×10-3m2·K/W。總傳熱系數(shù)：熱負荷：平均對數(shù)溫度差：換熱面積為：取安全系數(shù)1.2，則其它的換熱底板面積大約為124.7m2，遠遠要小于它的換熱底板面積510.4m2，因此，所選用的換熱器完全可以滿足這種簡單隔離運行方式下的換熱要求。5.3.3氣體淬冷器的熱量衡算330330℃NH3、CO2、三聚氰胺210℃NH3、CO2三聚氰胺140℃，xkgNH3、CO2氣體淬冷器設有xkg的NH3、CO2與從熱氣過濾器分離出來的NH3、CO2進行混合，330℃NH3、CO2的氣體比率為，xkgNH3、CO2仍為此比率。△H1△H1320℃NH3、CO320℃NH3、CO2210℃NH3、CO2NH3平均熱容為：將T1=603.15k，T2=483.15k代入得CO2平均熱容為：將T1=603.15k，T2=483.15k代入：在化工手冊中查到三聚氰胺在603.15k~483.15k的平均熱容量為：氣體冷卻放出的熱量為：假設設備損耗10%的熱量，則交換的熱量為：△H2210℃NH3△H2210℃NH3、CO2140℃NH140℃NH3、CO2NH3平均熱容為：將T1=483.15k，T2=413.15k代入得CO2平均熱容為：將T1=483.15k，T2=413.15k代入：已設NH3為xkg/h，CO2為1.296xkg/h。根據(jù)能量守恒，有：解得：則NH3的質量流量為：CO2的質量流量為：5.3.4旋風分離器的工藝計算在三聚氰胺反應器中的旋風分離器采用GLT/A-6X7.5型，設備筒徑φ750，六筒，進口氣速18m/s左右，處理氣量30000m3/h。進口氣體流量：NH3：CO2：三聚氰胺：8591kg/h390℃下，混合氣體密度為：采用1臺旋風分離器，總處理量為：在工況下總流量為：旋風分離器進口氣速：其中，D=0.75m?！?0<u<25m/s，符合操作要求。從氣體淬冷器出來的混合氣體采用GLT/A-6X8.0型旋風分離器，設備筒徑φ750，六筒，進口氣速18m/s左右，處理氣42780m3/h。進口氣體流量：NH3(總)：CO2(總)：總處理量為：采用4臺旋風分離器，總處理量為：在工況下總流量為：旋風分離器進口氣速：其中，D=0.75m?！?0<u<25m/s，符合操作要求。5.3.5尿素洗滌塔的工藝計算（1）物料、熱量衡算進塔物料：NH348109kg/h，CO262386kg/h，尿素26678㎏/h。入口氣體溫度210℃，入口尿素溫度25℃，出口氣體溫度140℃，出口尿素溫度138℃。①尿素熔化升溫吸收的熱量。其中尿素在25℃～138℃時平均熱容=107.010J/mol·℃②氣體冷卻釋放的熱量。NH3在210℃～140℃時平均熱容CO2在210℃～140℃時平均熱容設備的損失率為10％。(1-10﹪)③冷卻水消耗。剩余的熱量被冷卻水吸收。（2）工藝計算①計算依據(jù)表5-3進塔氣體的流量和組成組分NH3CO2尿素總計kmol/h2829.91417.935.14282.9Kg/h48109623862108112603表5-4出塔氣體的流量和組成組分NH3CO2尿素總計Kmol/h2829.91417.90.74248.5Kg/h481096238637110532c.塔頂部噴淋量8892㎏/h，溫度25℃。d.塔底部排出液量28749㎏/h，溫度138℃。e.塔底壓力112kPa，塔頂壓力101kPa。f.入塔氣溫度210℃，出塔氣溫度140℃。g.包裝設計采用250Y一體化塑料緩沖板和一體化包裝。②塔徑的確定：塑料孔板波紋填料的泛點氣速計算公式：式中：WF—泛點氣速，m/s；g—重力加速度，9.81m/s2；a—填料比表面積，m2/m3；ε—填料空隙率；μL—液體密度，mPa·s；ρG—氣體的密度，kg/m3；ρL—液體的密度，kg/m3；G—氣體流量，kg/h；L—液體流量，kg/ha.塔頂處按塔底情況計算WF：μL=28.42mPa·sa=250m2/m3ε=97%代入泛點氣速計算公式：解得：WF=4.07m/s空塔氣速為（泛點率取70%）：氣體在操作條件下的流量為：塔徑：塔徑取1.4mb.塔頂處μL=0.72mPa·sa=250m2/m3ε=97%代入泛點氣速計算公式：解得：WF=7.43m/s空塔氣速為（泛點率取70%）：氣體在操作條件下的流量為：塔徑：塔徑取1.1m③填料高度：按工廠經(jīng)驗填料高度取13m。5.3.6尾氣吸收塔的工藝計算(1)物料衡算進塔氣體流量和組成：NH32518kg/h148.1kmol/hCO23265kg/h74.2kmol/h溫度：進口氣體140℃軟化水25℃出口氣體80℃甲胺80℃根據(jù)三相甲胺溶液的圖表，80℃下甲胺溶液中各組分的質量分數(shù)已確定為：W(NH3)W(CO2)W(H2O)30.539.3530.15在氣相中CO2的體積分數(shù)約為0.5%。則被吸收的CO2的質量流量為：NH3的質量流量為：作為吸收劑的軟化水的質量流量為：(2)熱量衡算從化工手冊中查得：NH3的溶解熱為CO2的溶解熱為則氣體的溶解熱為：甲胺生成熱：從化工手冊中查得80℃下，生成甲胺的平衡常數(shù)為4.7。代入：其中a=1.221通過試差計算求得x≈0.3甲胺生成量為：甲胺反應熱為則甲胺生成熱為：氣體冷卻換熱：NH3平均熱容為：將T1=413.15k，T2=353.15k代入得CO2平均熱容為：將T1=413.15k，T2=353.15k代入：冷卻氣體釋放的熱量為：25~80℃、常壓下水的平均比熱容為4.181kJ·kg-1·k-1加熱水所吸收的熱量如下：假設設備損失10%的熱量，則(3)吸收塔的工藝計算進塔氣體流量和組成：表5-5進塔氣體物料組成名稱kmol/hkg/hNH3148.12518CO274.23265總計222.35783出塔氣體流量和組成表5-6出塔氣體物料組成名稱kmol/hkg/hNH33.254.8CO23.7163.1總計6.9217.9塔頂噴淋量：L1=37515kg/h；塔底排出量：L2=43293.9kg/h；入塔氣體溫度140℃，出塔氣體溫度80℃塔頂壓力0.115MPa，塔底壓力0.4MPa；該波紋填料板可選擇250y型的多層塑料波紋孔板作為波紋塑料填料ADDINNE.Ref.{E648EB9A-3018-46B5-8E14-DECB9DA2C53F}[10]塔徑的確定：塑料孔板波紋填料的泛點氣速計算公式：式中：WF—泛點氣速，m/s；g—重力加速度，9.81m/s2；a—填料比表面積，m2/m3；ε—填料空隙率；μL—液體密度，mPa·s；ρG—氣體的密度，kg/m3；ρL—液體的密度，kg/m3；G—氣體流量，kg/h；L—液體流量，kg/h。按塔底情況計算WF：在相關化學手冊中檢查甲胺混合物的密度，可得到以下經(jīng)驗公式：t=80℃時，將x(CO3)=39.35，x(NH3)=30.5，x(H2O)=30.15代入上式得：μL=1.164mPa·sa=250m2/m3ε=97%代入泛點氣速計算公式：解得：WF=2.97m/s空塔氣速為（泛點率取70%）：氣體在操作條件下的流量為：塔徑：塔徑取0.8m填料高度：液體噴淋密度：250Y型塑料孔板波紋填料的液相傳質單元高度HOL：當時，25℃下的HOL為0.187m；時，25℃下的HOL為0.225m。通過插值法得到時，25℃下的HOL為0.270m。又有：塔內(nèi)液體的平均溫度：∴液相傳質單元數(shù)的計算公式如下：塔底：塔頂：CO2的分壓：∴將、、、的值代入求得：∴填料高度：表5-7反應器進料組成名稱kg/hWt%尿素(L)889254.06氨氣329020.0二氧化碳426525.94總計164471005.3.7工藝流程物料衡算數(shù)據(jù)一覽表反應器出料組成如下：表5-8反應器出料組成名稱kg/hWt%三聚氰胺（g）286417.63氨氣580835.76二氧化碳753046.36密伯胺28.640.18尿素11.70.07總計16242.3100混合氣體進入旋風給料機、換熱器等，物料不變，原胺等副產(chǎn)品被過濾掉，因此進入淬冷器的物料為：物料組成：表5-9進入淬冷器的物料名稱kg/hWt%三聚氰胺（g）286417.66氨氣580835.83二氧化碳尿素753011.746.440.07總計16213.7100淬冷器來自洗滌塔的循環(huán)液物流組成如下：表5-10淬冷器來自洗滌塔的循環(huán)液物流組成名稱kg/hWt%氨氣102270.44二氧化碳132540.56總計23481100淬冷器出料組成如下：表5-11淬冷器出料組成名稱kg/hWt%三聚氰胺（g）28647.22氨氣1603640.38二氧化碳尿素2079511.752.370.03總計39706.7100混合氣體和硬化三聚氰胺進入捕集器，三聚氰胺被收集并送至準備好的容器，因此后部的成分如下：表5-12混合氣體物料組成：名稱kg/hWt%三聚氰胺（g）28647.22氨氣1603640.38二氧化碳尿素2079511.752.370.03總計39706.7100出料組成如下：表5-13混合氣體出料組成名稱kg/hWt%尿素11.70.03氨氣1603643.53二氧化碳2079555.44總計36842.7100洗滌塔進料有捕集器出來的混合氣，還有顆粒尿素，所以進料組成如下：表5-14混合氣進料名稱kg/hWt%尿素11.70.03氨氣1603643.53二氧化碳2079555.44總計36842.7100固體尿素進料8892kg/h出料物流組成：進入尿液儲存罐為8892kg/h。表5-15淬冷器物料名稱kg/hWt%氨氣1022743.55二氧化碳1325456.45總計23481100表5-16反應器物料名稱kg/hWt%氨氣329043.546二氧化碳尿素42650.2356.4510.003總計7555.23100

表5-17尾氣吸收塔進料名稱kg/hWt%氨氣251830.44二氧化碳軟化水32652489.239.4730.09總計8272.2100表5-18尾氣吸收塔出料名稱kmol/hWt%NH33.246.38CO23.753.62總計6.91005.4設備型號一覽表表5-19塔設備選型設備位號設備名稱介質規(guī)格材料內(nèi)徑×高（mm）塔盤形式塔體塔盤R101反應器尿素、氨