年产吨三聚氰胺工厂毕业设计.docx
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年产吨三聚氰胺工厂毕业设计
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年产吨三聚氰胺工厂毕业设计
年产6吨三聚氰胺工厂设计
摘要
三聚氰胺是一种用途十分广泛的有机化工产品。
三聚氰胺可以由尿素在高温下分解成异氰酸,异氰酸进一步气相聚合成得到。
三聚氰胺是一种重要的氮杂环有机化工原料,是尿素的深加工产品,主要用于生产三聚氰胺—甲醛树脂,广泛用于木材加工、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业,目前是重要的尿素后加工产品。
此外三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。
三聚氰胺生产方法有双氰胺法和尿素法。
由于以尿素为原料的生产路线的各项技术经济指标远远好于双氰胺为原料的工艺路线,双氰胺法已逐步被淘汰,尿素法是今后发展方向。
对于把三聚氰胺作为尿素的下游产品进行开发的项目,它有着得天独厚的条件。
临近尿素生产装置,能向三聚氰胺装置可靠地提供熔融尿素原料,又能将三聚氰胺装置的副产品甲胺液返回到尿素装置再生产尿素。
本设计是年产6万吨三聚氰胺工厂设计,主要进行了工艺计算、设备选型,并绘制了全厂平面布置图、工艺流程图、设备装备图、生产车间的立面图和平面图。
关键词:
三聚氰胺,尿素,氨,二氧化碳,设备选型
TheFactoryofMelamineWhoseOutputis60,000TonsPerYear
Abstract
Melamineisanorganicchemicalproductofveryextensiveuse.Melamineisdeservedbythepolymerizationofisocyanicacidwhichisthedecomposingproductsofcymene.MelamineisanimportantHeterocyclicorganicchemicalrawmaterials,ureaisthedeepprocessingofproducts,mainlyusedintheproductionofmelamine-formaldehyderesin,widelyusedinwoodprocessing,plastics,paint,paper,textiles,leather,Electrical,andmedicalindustries,itisimportanttoureaprocessingproducts.Inadditiontomelaminecanalsofireretardantandwaterreducer,formaldehydecleaningagent.Melamineproductionmethodshavedicyandiamidelawandthelawofurea.Astherawmaterialsforureaproductionline,thetechnicalandeconomicindicatorsdicyandiamidefarbetterthantherawmaterialsfortheprocessline,dicyandiamidemethodhasgraduallybeeneliminated,urealawisthefuturedirectionofdevelopment.Forthemelamineureaasthedevelopmentofdownstreamproducts,ithasuniqueconditions.Approachingureaproductionfacilities,abletoprovidereliabledevicesmelamineureameltingofrawmaterials,butalsowillbeaby-productofmelamineinstallationofmethylaminereturntotheureaplantproductionofurea.Thisindicationistodesignforachemicalfactory,whichproduce60,000tonsMelamineyearly.ItincludethemainequipmentcomputationandtheshapinginthetechnicalprocessofpolymerizingMelamine,entirefactoryfloor-plan,processflowdiagramformelamineproduction,Equipmentassemblydiagram,variousworkshopselevationandhorizontalplan.
KEYWORDS:
melamine,urea,Ammonia,carbondioxide,theequipmentcomputationandtheshaping
1总论
1.1三聚氰胺产业背景
三聚氰胺是一种重要的氮杂环有机化工原料,是尿素的深加工产品,主要用于生产三聚氰胺—甲醛树脂,广泛用于木材加工、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业,目前是重要的尿素后加工产品。
此外三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。
三聚氰胺生产方法有双氰胺法和尿素法。
由于以尿素为原料的生产路线的各项技术经济指标远远好于双氰胺为原料的工艺路线,双氰胺法已逐步被淘汰,尿素法是今后发展方向。
对于把三聚氰胺作为尿素的下游产品进行开发的项目,它有着得天独厚的条件。
临近尿素生产装置,能向三聚氰胺装置可靠地提供熔融尿素原料,又能将三聚氰胺装置的副产品甲胺液返回到尿素装置再生产尿素。
1.2我国三聚氰胺产业概况
随着中国经济总体发展水平的不断提高,人们对高档建筑装饰材料的需求不断增加,极大地刺激了三聚氰胺在建筑装饰材料生产方面的消费。
目前,我国生产的三聚氰胺近一半用于出口创汇,随着我国加入世贸组织,更为我国的三聚氰胺产品参加国际市场竞争提供了极为有利的条件。
从全球角度看,国外相当一部分三聚氰胺厂家成本要高于国内生产厂家的成本,为拓宽国际市场提供了有利条件。
我国有2家在建规模为3万吨和2.6万吨外,其余7家多是1万吨左右的规模,数量多、规模小是我国三聚氰胺行业的突出问题,根据三聚氰胺产业目前的现状,国内三聚氰胺的主要消耗领域是木材加工、涂料和造纸等行业。
三聚氰胺深加工产品在建筑、轻工、涂料、塑料、造纸、纺织皮革、电子和材料加工等行业中的应用前景十分广阔。
1.3全球三聚氰胺需求现状
美国、西欧的三聚氰胺生产厂主要出口地区是东南亚。
由于东南亚地区对层压板和模塑料的强劲需求,该地区对木板粘合剂和表面涂料的需求增长也较快,预计2009~2010年期间年需求量平均增长率为10%。
预计2009~2010年间,世界三聚氰胺的需求将以年平均4.1%的速度增长,2010年需求量将达到175万吨左右。
近几年中国三聚氰胺消费快速增长,中国需求量较大的市场是广东、广西、苏南地区,东北、浙闽、西北、湘赣等地的市场,其需求量不断增加,价格也比较稳定,随着西部大开发的进行,今后西部地区的用量也将不断的增加,预计未来几年中国对三聚氰胺消费增长幅度仍会保持在10%~20%,2009年中国消费量将达到22万吨左右。
1.4三聚氰胺设计规模
新建装置一定要考虑技术起点要高,同时必须考虑规模效益,尤其要避免低水平重复建设现象(有关业内人士认为规模小于1.5万吨的新建装置已不具备国际竞争力)。
本设计的规模为年产6万吨三聚氰胺工厂。
2工程设计条件与总平面布置
2.1设计任务
三聚氰胺生产工厂的工艺流程设计,物料、热量衡算,主要设备的计算和选型,画出工艺流程图,设备装备图,车间平面、立面布置图以及全厂平面图。
2.1.1设计原则
A.设计要求:
(1)产品的数量和质量指标;
(2)经济地使用资金、原材料、公用工程和人力;
(3)考虑各种明显和潜在的危险,保证生产人员的安全;
(4)符合国家和各地的环境保护法规,对排放的三废进行处理;
(5)整个系统必须可操作和可控制。
2.1.2约束条件
外部约束指:
(1)政府制定的各种法律和规定要求;
(2)各种自然规律;
(3)安全要求;
(4)资源情况;
(5)各种必须遵循的标准和规范。
内部约束指:
(1)技术的成熟程度,价格和使用条件;
(2)原材料、建筑材料、关键设备的供应难易;
(3)允许和必要的实际时间;
(4)人员素质和数量;
(5)建厂地区的具体情况。
2.2工程设计条件
2.2.1原材料及辅助物料的资源条件
本厂原材料为尿素,辅助物料主要为液氨可由就近的当地化工生产企业提供。
消耗定额(按生产每吨产品计):
尿素:
3.20吨
2.2.2公用工程概述
公用工程是指全厂各部门有密切联系的,为这些部门所共有的一类动力类辅助设施。
公用工程一般包括供排水、供汽、供电、仪表、制冷、采暖、通风。
在公用工程的设计中,常涉及到公用工程的区域的划分:
厂外工程、厂区工程、车间内工程。
对于厂外工程一般由当地的市政工程部门负责,对于厂区工程一般由专业化工设计院负责设计,对于车间内工程皆由工业设计人员负责,一般包括所有设备及管线的安装、电器、照明、采暖、通风等。
2.2.3给排水设计
(1)供水要求
(a)生活用水:
水的硬度1.5,PH=6.5~8.5,水质符合国家卫生标准。
(b)消防用水:
根据《建筑设计防水规范》中有关数据。
(2)给水系统
(a)生产用水:
采用地下水,须经过一定软化处理达到水质要求,分别按不同水质送至装置。
(b)循环冷却水:
设置循环冷却塔,将水循环使用,为防在循环水系统中产生腐蚀,结垢,需要投入水质稳定剂,同时为了维持水质,需要不断排污和不加新水。
(c)锅炉用水:
用地下水,直接使用会产生结垢影响传热,损坏锅炉,因此须经沉淀软化、离子交换等处理,使水符合锅炉给水的的水质标准。
(d)生活用水:
生活用水采用地下水,在厂区自设净化过滤系统,与生产用水分设系统供应。
设置高位储水池,以保证平时用水量,并降低泵的能耗。
(e)消防用水:
消防用水在短时间内用水量很大,要求设置独立系统,并要求在生产,生活用水系统设置消防泵,以保证水压。
(3)排水系统
(1)工业废水:
有高含量化学污染物,应在厂内经适当处理后一部分循环使用,另一部分排入城镇的排水管道。
(2)生活废水:
在排出前必须经过处理,以免恶化水体并影响人体安全。
(3)雨水:
一般不经过处理,直接排入排水系统,采用合流排水系统。
2.2.4采暖、通风设计
(1)采暖:
(a)对于厂区主要采用热水和蒸汽混合供热,一般也可以利用散热器供热。
(b)对于集中分布的生活区,行政建筑采用热水采暖以利于凝结水的回收,由厂区提供蒸汽,在生活区设置热交换站。
(2)通风:
露天设备采用自然通风。
2.2.5用电、供电要求
(1)电源:
生产中使用易燃易爆物料,为连续生产中途不允许突然停电。
(a)生产车间、泵房、锅炉房、消防泵等均属于二级负荷用电,以免停电影响产品质量,其余用电属于三级负荷用电。
(b)供电形式:
采用一个住电源,一个保安电源,主电源取自由电力系统,厂内变电所变电380V工业用电,工厂自备保安电源,采用380V低电源直接供电。
(c)根据GB50058-92《》,将爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间进行分区。
(2)配电系统:
采用出电式,既由变压开关站引出的单独供电线路,向各车间变电器供电,供电结构采用电缆。
(3)电机的选择:
根据生产具体情况采用YB系列新型防爆电动机,其级别和组别不应低于该爆炸危险场所内爆炸性混合物的级别和组别。
(4)照明系统:
良好和安全的照明对安全生产,提高劳动率都有重要意义。
(a)光源种类:
在厂房较低处大量采用装置简单的白炽灯,在厂房较高处采用光效高寿命长的荧光高压汞灯。
(b)灯具种类:
①有爆炸性气体混合物出现和爆炸性介质出现的场所采用防爆型灯具;
②在容易潮湿的厂房和户外采用封闭型灯具;
③在有震动的场所采用具有防震的灯具;
④在灼热和多尘的场所采用投光灯。
2.3劳动力资源条件
本厂劳动力由当地人事局和人才交流中心公开招聘、联系。
2.3.1工厂组织
本厂职工按工作性质分为:
生产性人员和非生产性人员。
生产人员占全厂职工的60%左右,非生产人员占全厂人员的40%左右,在非生产性人员中:
38%为科研人员(兼职行政人员),6%为保安人员,10%为勤杂人员。
2.3.2人员配备
见表1-1
表1-1人员配备表
序号
岗位名称
每日班次
周工作天数
单班人数
在册人数
1
门卫
3
7
4
4
2
劳司
2
6
1
2
3
食堂
2
7
3
6
4
成品库
3
7
2
6
5
锅炉房
3
7
3
9
6
配电所
3
7
1
3
7
交电所
3
7
1
3
8
反应工序
3
6
3
10
9
包装工序
3
6
3
10
10
尾气工序
3
6
3
9
11
中和工序
3
6
3
9
12
技术员
1
6
4
6
13
车间管理员
1
6
2
4
14
原料库
3
7
2
6
总计
30
79
34
87
2.4全厂总平面设计
2.4.1总平面设计任务和步骤
全厂平面设计为本设计的一项重要任务,是结合厂区的各种自然条件和外部条件,确定生产过程中的各种对象在厂区的位置。
总平面设计的合理,将获得最合理的物料和人员的流动路线,创造协调和合理的生产和生活环境,组织全厂构成一个能高度发挥效益的生产整体。
2.4.2总平面设计任务
(1)结合建厂地区的具体条件,按照原料进厂到出厂的整个生产工艺过程,合理安排场内外各建筑物、构筑物﹑堆场等的相对位置;
(2)经济合理的搞好平面和竖向布置,正确选择标高,确定场内外运输方式﹑动力和水源;
(3)节约用地,布置紧凑,合理布置技术管网;
(4)给化工厂的发展留有余地;
(5)重视绿化,厂区卫生安全、消防条件,创造美好的工作条件。
2.4.3工厂组织
(1)生产车间:
a.原料车间:
包括原料库等;
b.包装配套:
检验包装等;
(2)辅助车间:
包括锅炉房、变电站、污水处理站、循环冷却水构筑物、水泵房等;
(3)运输设施:
包括道路、广场、起吊设备等;
(4)堆场和仓库:
包括原料、燃料的露天堆场,成品出料仓库等;
(5)行政管理部门和生活室;
(6)厂区绿化;
(7)扩展备用地。
2.4.4总平面设计原则及方法
(1)必须满足生产和运输要求:
(a)符合生产工艺的要求,避免生产流程的交叉重复,是物料的输送距离尽可能短;
(b)供水、供电、供热、供汽及其它公用设施尽可能靠近负荷中心,是公用工程介质的运送距离最短;
(c)厂区内得到路短捷,人流与货流之间避免交叉和迂回;
(d)厂区布置还要求厂容整齐,厂区环境优美,布置紧凑,节约用地。
(2)满足安全和卫生要求:
(a)厂区布置应严格遵守防火、卫生等安全规范和有关规定;
(b)火灾危险性较大的车间与其它车间的间距应按照规定的安全距离设计;
(c)经常散发可燃气体的场所,应远离各类明火源;
(d)火灾、爆炸危险性较大和散发有毒气体的车间、装置,应尽量采用露天或半敞开的布置;
(e)环境洁净度要求较高的车间应与污染源保持较大距离。
(3)应满足有关的标准和规范,常用的规范有:
《建筑设计防火规范》、《化工企业总图运输设计规范》、《厂矿道路设计规范》、《工业企业卫生防护距离标准》;
(4)工厂布置应满足施工和安装的作业要求,特别是应考虑大型设备的吊装,厂区道路的路面结构和载荷标准等应满足施工安装要求;
(5)竖向布置应满足生产工艺布置和运输,装卸对高程的要求。
设计标高应尽量与自然地形相适应,力求使场地的土石方工程量为最小;
(6)综合管线统筹安排,防止干扰,力求管线短,拐弯少,并与道路、建筑的轴线以及相邻管线向平行;
(7)近期建设和远期发展相结合,主要生产车间留有适当的发展余地,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,以满足工厂发展变化的需要;
(8)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;
(9)建筑群体应合理划分厂区,布置道路运输系统,进行管道综合、竖向布置,环境保护等设计,空间和造型设计应具有特色,简洁、大方、美观、明朗。
2.4.5总平面布置评述
(1)生产车间布置:
主要生产区选择两层厂房,便于组织和运输及个工序的衔接,以及生产的自动化和流水线的组合。
(2)辅助车间布置:
根据总平面布置原则,以生产车间为中心,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,并提供部分生活用水。
(e)循环水冷却构筑物:
靠近生产车间,且通风良好的开阔地带,应位于朱建筑物的冬季主导风向的下侧。
(f)堆场和仓库:
尽量靠近相应的生产车间及辅助车间,且位于主力干道边缘,在主导风向的下风向,置于厂区边缘。
有利于原料或产品的进出厂,且当火灾发生时,消防车的顺利到达出事地点。
(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12米,人行道每边各1.5米,此干道6米,车间引道3~4米,这样有利于消防和道路的改造。
(4)行政管理部门和生活室:
一般布置在生活区的边缘且位于主导风向的上风向。
(5)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。
综上所述,平面布置有以下几个特点:
(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,避免逆行和交叉;
(2)锅炉房﹑水泵房﹑配电站等辅助车间尽量靠近其主要部门,以缩短车间距离,节省投资;
(3)由前区到生产区主要干道,应避免与主要运输道路交叉;
(4)尽量使大多数厂房向阳﹑背风﹑避免瓦斯等,尽可能使各厂区有条件采用自然采光和自然通风等;
(5)按防火规范的要求,保证建筑物之间的距离,符合规定;
(6)根据卫生规范的要求,保证厂区内卫生符合规定;
(7)根据环境发展的要求,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)考虑工厂今后的发展,在厂区留有建筑余地;
(9)尽量做到以生产区为轴线,再考虑辅助车间﹑行政楼和道路的安排。
2.5厂址选择
2.5.1建厂依据
依据国家规划和地区经济发展,选择适宜建设该项目的地方进行建厂,根据各行业发展的需求,以及国际市场的需求,新建厂的厂址拟选择在西北地区。
新建厂的主要原料,直接从工厂的尿素工段取原料,节省经费,并且能够做到产品统一规格。
2.5.2指导方针、基本原则
(1)厂址符合国家工业布局,城市或地区的规划要求;
(2)厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区;
(3)厂址应靠近水源充足,良好的地区;
(4)厂址应尽可能靠近原有的交通线,即交通便利的地区;
(5)选厂址时注意自然资源,注意节约用地,不占用或少占用良田;
(6)厂址应不妨碍活不破坏农业水利工程,应尽量避免拆迁;
(7)厂址应避开洪水位,避免建在地震、洪水、泥石流的自然灾害易发生地区,采矿区域,风景旅游地,文物保护区,自然瘟疫区。
2.5.3选厂经过
厂址选择考虑到地势、交通、协作等问题,作为化工原料生产基地,厂址定在苏南地区中的无锡。
主要理由如下:
(1)本化工厂是潜在污染较大的有机化工厂,厂址必须要远离城市,防止当原料或者产品泄漏时,给环境和当地居民造成不可挽回的伤害;
(2)环境布局符合安全环境保护要求,地势平整,公路、铁路等一系列交通设施齐全;
(3)气候温和,雨量充沛,河道密布,排水良好,有可靠的供、输电系统;
(4)厂址附近有充足的劳动力资源、建筑材料供应,有充足的施工、设备组装、堆放场地。
2.5.4地质水文资料
(1)地形为东西1000米,南北800米的长方形,地势平坦,坡度小,均属冲平均标高达4米,不曾发生水患。
(2)以黄土状物质的黄泥为主,酸碱度为中性。
大部份地区为第四纪河相及湖相沉积所构成,土层较厚,覆盖总厚取度达80-120米以上,座落在石英砂岩之上,适用建筑层内多为亚砂质粘土及粘土,性坚实密,透水性很弱。
地耐力达24-28吨/平方米。
本地区处于非地震带上。
2.6气象资料
2.6.1气温
最热七月份,平均气温为26.5℃,最冷一月份,平均气温为-1.5℃。
历年平均气温13.3℃年平均风力2.7级
年极端最低气温-4.7℃年平均相对湿度69.6%
年极端最高气温42.2℃年平均相对气压1017毫帕
年无霜期233天
2.6.2相对湿度
西安属于暖温带半湿润的区,雨量适中,四季分明,全年七月份平均为60%,月平均为45%。
2.6.3降雨量
年降水量平均为507.7毫米~719.8毫米。
年平均湿度为69.6%。
年平均降雪日为13.8天。
2.6.4风玫瑰图
年平均风速1.8m/s,全年盛行风向为东北风。
西安市风玫瑰图:
3车间布置设计
3.1车间布置设计的意义
车间布置设计是工厂设计中重要环节,竟要符合工艺要求,又要经济实用,合理布局。
车间布局直接影响到项目建设的投资,建设后的生产运转正常,设备维修安全,以及各项经济指标的完成。
3.2车间布置设计的原则及方法
车间布置设计的原则:
(1)车间平面布置首先必须适合全厂总平面布置的要求,应尽可能使各车间的平面布置在总体上达到协调,整齐,紧凑,美观,相互融合,浑为一体,
(2)从生产需要出发,最大限度地满足生产,既要符合流程,满足生产,便于管理,便于运输,利于设备的安装和维修。
(3)生产要安全,既要全面妥善的解决防火,防爆,防毒,防腐,卫生等方面的问题,符合国家的有关规定。
(4)要考虑将来扩建及增建的余地,为今后生产发展,品种改革,技术改造提供方便。
车间布置设计的基本依据:
在进行工艺设备布置时应注意:
第一,符合生产工艺要求。
做到流程通畅,生产连续正常。
第二,符合设备安装检修要求。
要考虑设备的安装、检修和拆卸的可能及其方式方法。
第三,符合安全要求。
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