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复合肥化工设计说明书
第一章、总论
1.1项目概述
1.2、市场初步预测分析
1.3、产品方案和生产规模
1.3.1
、生产规模和生产方案
1.3.2
、设计依据
1.3.3
、设计指导思想
1.3.4
、设计范围
1.3.5
、原材料
1.4、原材料、燃料及动力的供应
1.4.1.
原材料供应
1.4.2.
供电
1.4.3.
供热
1.4.4
.供水
1.5、工艺技术初步方案
1.6、生产方法及全厂总流程
1.7、环境保护
1.7.1
设计采用的环境保护标准
1.7.2
主要污染源及污染物
1.7.3.
污染防治
1.8、
建厂条件和厂址初步方案
第二章、
化工工艺及其系统
2.1、装置布置图
2.2工艺简述
2.3配料设计和计算
2.4干燥过程的物料衡算和热量衡算
2.4.1
水分蒸发量
2.4.2
干空气消耗量
第三章、
设备的计算选型
3.1
原材料的输送、贮存及给料设备的计算选型
3.1.1
尿素的输送设备
3.1.2
磷酸一铵的斗提机
3.1.3
氯化钾的斗式提升机
3.1.4
产品斗提机
3.2
破碎机
3.3
转鼓造粒机
3.4
转鼓干燥机
3.5
转鼓冷却机
3.6
筛分机
3.7
除尘器
第四章、分析化验
4.1复混肥生产中需要检测的项目表
4.2分析仪器设备
第五章、
岗位设置
5.1.
劳动疋员
5.1.1
企业体制及管理机构的设置
5.1.2
组织机构
5.1.3
生产班制划分
5.1.4
劳动疋员
第六章
、消防、环保和劳动安全卫生
6.1.
工程特征
6.2.
防范措施
6.3.
所米用的技术规氾、规程和标准
6.4.
预期效果及评价
第七章、
土建条件
7.1、
公用工程和辅助设施初步方案
第八章、
投资估算和资金筹措方案
8.1
投资估算依据及说明
8.2.
建设投资估算值
8.3.
资金筹措
8.4
投资使用计划
8.5
经济效益的初步评价
第一章总论
1.1项目概述
中国人口众多、人均资源相对不足,后备资源十分短缺,人多地少的矛盾突出。
中国以不到世界10%的耕地,承载着世界22%的人口。
目前,中国耕地只有18.27亿亩,人均仅有1.39亩,还不到世界人均水平的40%,更为严峻的是,中国有限的耕地资源还面临数量持续减少和质量下降两大问题。
土壤是农业的基础,肥料是作物的“粮食”---化肥是当前粮食生产增长不可缺少的重要的物质支持。
大多地区还使用单一组分的尿素、合成氨等肥料,影响了土地的利用率和质量。
要解决人多地少的矛盾,就必须大幅度提高农业的单位面积产量,而增加高浓度复合肥的使用量是提高农业产量的关键措施之一。
因
此发展高浓度复合肥,尤其是系列产品:
含微量元素、含农药、含激素的专用型复合肥料,含磁,含生物菌缓释绿色环保复合肥料等多品种、多等级肥料,是发展方向。
复合肥具有养分含量高、副成分少且物理性状好等优点,对于平衡施肥,提高肥料利用率,促进作物的高产稳产有着十分重要的作用。
根据全国化肥试验网
的测试结果:
合理的氮磷钾配合,可使水稻增产40.8%,玉米增产46.1%,小麦
增产56.6%,棉花增产48.6%,油菜籽增产64.4%,大豆增产17.9%。
因此发展高浓度复合肥势在必行。
复合肥生产是国家鼓励发展的产业之一,其产品直接为农业生产服务,对发展农业,提高粮食和经济类作物产量有着重要的现实意义,符合国家产业政策和发展方向。
目前,我国农作物生产多施用单质肥料,施肥中氮、磷、钾比例不平衡,造成土地板结,地力下降,施肥水平远远低于发达国家水平。
因此,新建年产5万吨复合肥生产线具有良好的市场前景。
同时近年来,各种长效专用复合(混)肥,具有营养全面,配比合理、针对性强、肥效期长,利用率高,作物增长幅度大等优点。
高浓度复合肥有利于节约资源,降低农业生产成本,增加农民收入。
新建年产5万吨高浓度复合肥生产线项目,是一个经济环保效益显著,符合科学发展观的高附加值项目。
近年来,各种长效专用复合(混)肥,具有营养全面,配比合理、针对性强、肥效期长,利用率高,作物增长幅度大等优点。
有利于节约资源,降低农业生产成本,增加农民收入。
本项目年产高浓度复合肥5万吨,市场前景广阔,建设规模适当,主要原材料供应充足,建设条件优越,供水、供电方便,污染少、治理措施可靠,劳动力来源充足,投资合理,效益可观,项目具有一定的抗风险能力,技术经济上可行。
1.2、市场初步预测分析
复合肥有如下优点:
(1)养分含量高,主要营养元素多。
复合肥的养分总量一般比较高,营养元素种类较多,一次施用复合肥,至少同时可供应作物两种以上的主要营养元素。
(2)副成分少,结构均匀。
例如磷酸铵不含任何无用的副成分,其阴、阳离子均
为作物吸收的主要营养元素。
这种肥料养分分布比较均一,在造成颗粒后与粉状或结晶状的单元肥料相比,结构紧密,养分释放均匀,肥效稳而长。
由于副成分少,对土壤不利影响小。
(3)物理性状好。
复合肥一般多制成颗粒,吸湿性小,不易结块,便于贮存和施用,特别便于机械化施肥。
(4)节省贮运费用和包装材料。
由于复合肥中副成分少,有效成分含量一般比单元肥料高,所以能节省包装及贮存运输费用。
近几年中国化肥消费总量在4150—4300万吨(折纯),每年需进口化肥弥补不足,历年进口化肥实物总量在1300多万吨,2003年实际进口各种化肥约1137.7多万吨(实物),其中NPK复合肥进口224.397万吨(配额为298万吨),而2003年中国出口各类化肥(实物)443.5万吨,(其中尿素217.7万吨,DAP69.7万吨,)。
如按我国现行种植结构来计算,全国氮、磷、钾肥合理消费量应分别为2483.6
万吨,1276.90万吨和958.6万吨,总量达到4719.10万吨(折纯)
随着中国经济的高速发展和农民收入的提高,我国化肥用量将逐年提高。
复
合肥有多种养分,对农作物可产生联合效应,NPK复肥的养分含量可根据农作物
和土壤条件不同需要,进行科学的比例调节,因此,其肥效比施用同等量养分单一肥料的肥效要高10〜15%与低浓度肥料相比,可大大节省包装、贮存、运输和施用方面的费用,越来越受农民的欢迎。
由于作物品种多样性提高,施肥技术
的进步,化肥复合率增加,单质肥单独施用比例下降,复合化,配方施肥成为发展方向。
测算到2010年,国内的化肥施用量将达到6076万吨,2007年,国内的复合肥施用量为1503万吨,复合化率为30%按照农业部的部署,要求到2010年国内的化肥的复合化率要到50%即三元复混肥需求量约为1700万吨(折纯),其中三元复合肥900万吨(折纯)。
如果按照此要求测算,那么未来三年内国内的复合肥需求年均增长率26.4%,如果按40唏口35%勺复合化率来计算,其年均增长率将达17.4%和12.3%,因而,综合考虑我们预计未来复合肥需求增长在20%
左右,复合肥发展前景乐观。
1.3、产品方案和生产规模
1.3.1、生产规模和生产方案
年产5万吨高浓度复合肥。
15-15-15为设计基础生产复合肥,其中氮,磷,钾含量分别占15%
1.3.2、设计依据
《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-2000编制的项目建议书
普通过磷酸钙工艺设计手册
磷肥与复肥杂志
化工工艺设计手册
水泥厂工艺设计手册
化工管道设计手册
化工建筑概论
化工设计的有关标准
依据有关部门下达的实设计任务书或可行性报告的批文,环境影响报告书的
批文,资源评价报告的批文,技术引进合同,设计合同,其他文件等
1.3.3、设计指导思想
遵守法则,法规,贯彻党的基本建设方针,实事求是,因地制宜。
合理利用国家资源和财产,最大限度的发挥硬件设施的内在潜力,节约土地,减少投资,降低成本。
设计中因地制宜地采用国内外新技术,选择先进的、高效的工艺设备和新
型材料,充分吸收现场经验,尽量简化工艺,提高机械化、自动化水平,所选择
的设备应具有较高的可靠性而由易于维修。
因此,尽量选用标准化、系列化、通用化的设备。
再结合我国有关复合肥的相关政策制定的。
把安全生产放在第一位,除了追求经济效益以及社会效益外,还以节能减排、可持续发展的原则为指导思想,实现本项目高浓度复合肥的安全生产,绿色生产。
134、设计范围
复合肥化工厂的初步设计,进行物料衡算和热量衡算,主要设备的计算和选型,画出带控制点的工艺流程图,全厂平面图
135、原材料
氮肥:
尿素,含氮46%氯化铵,含氮24%
磷肥:
过磷酸钙,钙镁磷肥,含五氧化二磷均为15%磷酸一铵含五氧化二磷均
为45%含N10%
钾肥:
氯化钾,含氧化钾60%硫酸钾含氧化钾50%
燃料:
无烟煤
水:
外部共给,至界区内;
蒸汽:
外部共给,至界区内;
电:
外部共给,至界区内;
1.4、原材料、燃料及动力的供应
1.4.1.原材料供应
氮肥:
尿素,含氮46%氯化铵,含氮24%
磷肥:
过磷酸钙,含五氧化二磷为15%钙镁磷肥,含五氧化二磷为15%磷酸一铵,含氮11%含五氧化二磷为44%
钾肥:
氯化钾,含氧化钾60%硫酸钾,含氧化钾50%
所需原材料河北邯郸、安阳、鹤壁等附近地区均有厂家生产,且供应充足,价格便宜,易购入。
1.4.2.供电
(1)设计标准
本工程电力设计标准规定
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992
《供配电系统设计规范》GB50052—95
《低压配电设计规范》GB50054—95
由高新区供给,至界区内
1.4.3.供热
本项生产过程中需对原料进行加热,采用无烟煤供热
1.4.4.供水
由郑州自来水厂供应,至界区内
复合肥原材料、辅助材料和燃料、动力消耗定额如下表
序号
项目
单位
吨产品消耗
正常生产年耗量
1
尿素
t
0.150
126000
2
磷酸一铵
t
0.350
294000
3
氯化钾
t
0.250
210000
4
氯化铵
t
0.200
168000
5
辅助材料
t
0.0015
1260
6
填充料
t
0.05
42000
7
无烟煤
t
0.03
25200
8
电(380V、50HZ
Kw・h
25
21000000
9
工艺用水
3m
0.07
58800
10
压缩空气(0.7MpaG
Nnh
8.00
6720000
建厂条能耗指标分析表
序号
名称
单位
数量
折标煤系数
折标煤(吨)
备注
1
水
万吨
16
0.257千克/吨
41.12
2
电
万度
400
0.404千克/度
1616
3
煤炭
万吨
0.5
0.7143吨/吨
3571.5
合计
5228.62
1.5、工艺技术初步方案
采用的生产方案:
原料全部破碎,混合后,计算机自动配料,采用加蒸汽滚筒造粒,滚筒干燥机,滚筒冷却机,筛分后,产品自动包装,非成品破碎后返回造粒。
设计原则:
原料和产品机械运送,原料采用电子秤计量,产品自动包装。
自动化水平一般,运行可靠,生产灵活。
1.6、生产方法及全厂总流程
工艺流程图如下:
《地面水环境质量标准》
GB3838-88
《环境空气质量标准》
GB3095-1996
《地下水质量标准》
GB/T14848-93
《大气污染物排放标准》
GB/6927-96
《污水综合排放标准》
GB8978-96
《工业企业厂界噪声标准》
GB/2348-90
1.7.2主要污染源及污染物
复肥生产过程中的主要污染源是造粒、干燥、冷却等转鼓设备,所排污染物主要是废气,含少量肥料粉尘,烟尘及溶剂,还有大量水汽,除尘后TSN
120mg/m,排放特性:
温度60°C,常压,连续排放,每小时排放量32万Nrh。
本项目生产过程的磨粉机、粉碎机、筛分机、泵类等均是产生噪声的设备,
其声级约在70-90dB(A)之间。
生产废水:
拟建工程主要废水主要来吸收、除尘等工序,主要污染物为SS
CODBOD。
生活污水:
厂区的生活污水。
废气:
生产车间和锅炉:
氯化氢、粉尘、锅炉烟气、堆场扬尘。
固体废物:
锅炉灰渣、废塑料、污泥和生活垃圾。
噪声:
主要源于各设备在运转过程中由振动、摩擦、碰撞而产生的机械噪声和由排风、排气等产生的气体动力噪声。
1.7.3.污染防治
(1)新建项目投产后主要大气污染源为反应工序尾气、锅炉和热风炉烟气。
尾气为HCI和粉尘,烟气污染物为烟尘、SO。
本项目脱硫采用石灰石脱硫,在燃烧过程中加入石灰石达到脱硫目的。
烟气除尘采用高效除尘器,除尘效率99%
利用原有烟囱,高空排烟尘,充分利用大气稀释、扩散、自净能力,降低大气污染物的浓度,通过采取上述合理、有效的治理措施,锅炉所排放的烟尘、SO等
可以达到国家标准要求。
(2)产生的固体废物为燃煤灰渣、生活垃圾、废水处理污泥、废包装材料,以上固废全部综合处置。
灰渣的储存、运输、粉碎都应有防尘措施,建设防尘棚、
周围设喷水设施,有效控制粉尘对环境的影响。
(3)项目中的噪声来源于设备噪声,设备噪声经过安装消声器,修建隔音间、
吸声墙等,噪声源的声级值可降低15〜20dB(A),各噪声源经消声隔音后均可达
到厂界标准。
(4)厂区绿化
为了美化厂区、净化环境,在生产区及道路两旁均应进行绿化设计。
绿化投
资费用2万元。
1.8、建厂条件和厂址初步方案
高新技术开发区处于郑州市郊区,地理环境优越,自然环境适宜,京广铁路107国道纵横厂区周边,紧邻安阳、新乡等化工生产基地,还在油城濮阳,煤城鹤壁附近,交通四通八达,物质集散十分方便。
生产复合肥所需原材料、燃料及公用设施等资源十分丰富,能足以保证供给。
厂址选在郑州市高新技术开发区,该地区是郑州市重点发展地区,政府支持。
且该区化工路有一些机械厂、电力供应厂。
交通四通八达,占地**亩,东临,周围是农田,远离人口集中地,适宜本项目建设。
第二章化工工艺及其系统
2.1、装置布置图
附图所示
2.2工艺简述
1)、经过预处理(活化、中和或粉碎)后的基础原料由一台或多台斗式提升机将其分别送到各自料斗中,用电子配料秤(斗式或皮带式)按配料要求计量各原料,分别加入混料机,混匀后卸入斗式提升机进料口,提升至原料贮斗,由给料机均匀加入造粒机(圆盘式或回转式),在黏结剂作用下粒化成粒,粒化温度控制在
60C左右。
2)、造粒机自动卸出的湿物料经皮带输送机送入回转干燥机进料口,与来自燃烧炉的热炉气并流进入干燥机。
进入干燥机的热气温度一般控制在130~230C(根据热电偶在炉头安装位置确定)。
物料在干燥机内停留10~25min,出干燥机的物料温度为60~75C,尾气温度70~85C,具体根据配料及产品要求确定。
3)、干燥机尾部卸出的物料经斗式提升机进入筛分系统,大于4.75mm的大颗粒经破碎后与小于1mm的细粉料返回混料斗提升进入造粒系统,1~4.75mm的合格颗粒经溜槽进入回转冷却机与来自尾部的冷空气逆流接触换热,温度降至
40C以下后进入调理机,进行防结块、防吸湿(或着色)处理后,进入成品料仓,经定量连续的电子计量包装机系统包装后即为成品。
4)、干燥机和冷却机排出的尾气,经气固分离设备(沉降室、旋风分离器、布袋除尘器等)除尘后进入尾气洗涤系统,用洗涤水进一步除去固体尘粒及有害气体后,经引风机送烟囱放空。
含有肥料组分的废水循环利用,并返回系统作工艺水用,损耗部分定期补加。
2.3配料设计和计算
以1000kg磷酸一铵为计算基准
N量:
100011%h10kg
P2O5量:
100044%=440kg
需尿素的量:
440-110‘46%=717.4kg
需氯化钾量:
440“60%=733.33kg
三种原料干基量:
1000+717.4+733.33=2450.73kg
设需要添加xkg填充剂
440
N%15%
(2450.73+x)/99%
X=453.27kg
产品量:
(2450.73+453.27/99%=2933.33kg
由任务书知,年工作300天,每天生产运行22.5小时,则年工作时间为
300X22.5=6750h
工厂年产5万吨,则每小时的生产量为
50000十6750=7407.4kg/h
实际过程中有在成品的过程中成品损耗0.3%以及在干燥过程中损耗为0.8%。
实
际的过程中每小时产品的生产量为7489.8kg
理论投量(每小时7489.8kg产品)
尿素:
7174
7489.81871.77kg
2933.33
磷酸一铵:
1000
7489.82553.34kg
2933.33
氯化钾:
733.33
7489.81872.44kg
2933.33
填充剂:
453.27,
7489.8沐=1157.35kg
2933.33
2.4干燥过程的物料衡算和热量衡算
2.4.1水分蒸发量
进干燥器物料量
G仁7489.8kg/h=2.08kg/s
进干燥器物料含水量:
®18%…
X1-0.087kg/kg干料
1—®11—8%
出干燥器物料含水量:
X2-0.010kg/kg干料
1-'21-1%
绝干物料量:
Gs=G1(1-1%)=2.08(1-1%)=2.06kg/s
水分蒸发量:
W=Gs(x1_x2)=2.06(0.087-0.01)=0.159kg
2.4.2干空气消耗量
查各个物料的比热容数据如下:
Cp尿素=1.55kJ/(kg「c),Cp氯化钾=0.69kJ/(kgc),Cp钙镁磷肥=0.92kJkg「C水的比热容Cp=4.2kJ/(kgC),
各个物料的质量百分数如下:
尿素%=326.仔1500=21.7%
钙镁磷肥%=10001500=66.7%
氯化钾%=125-1500=8.3%
水%=1.0%
干料比热容:
Cps=尿素%xCp尿素+钙镁磷肥%xCp钙镁磷肥+氯化钾%xCp氯化钾+水%xCp水
=21.7%x1.55+66.7%x0.92+8.3%X0.69+1.0%*4.2
=1.04kJ/(kgC)
进料比热容:
Cpm1=Cps+CpXX1=1.04+4.2X0.087=1.41kJ/(kgC)
出料比热容:
Cpm2=Cps+CpXX2=1.04+4.2X0.010=1.08kJ/(kgC)
干燥系统的热量收支
收入
支出
空气加热获得的热量Q
水分汽化耗热Q1
物料升温耗热Q2
废气离开干燥器时带走的热量Q3
热损失Q损
干燥机进料温度为01=20C,出料温度为92=80C
干燥机进气温度为ti=155C,出气温度为t2=50C
水的汽化热r=2500kJ/kg,水蒸气比热容Cpv=1.88kJ/(kgc)
水分汽化所需热量:
Q,!
二W(rCpvt2「CpI)1)
Q“=590.3(25001.8880-4.220)=1.51106kJ/h
物料升温耗热量:
Q2=Gc(Cpmp2-CpmpJ
Q2=7666.7(1.0880-1.4120)=4.46105kJ/h
废气带走热量:
Q3二VCpH1(t2-10)
Cp^=1.011.88H1=1.011.880.007=1.02kJ/(kgc)
Q3=V1.02(80-20)=61.27
热量损失Q损=0.15Q
热量衡算式Q=Q+Q+Q+Q损
空气进热风炉的温度10=20C,湿度H=0.007kg/kg干气,为计算预热中的加热量Q,先算出气体进、出热风炉的焓I。
、I仁
I。
=(1.011.88H°)to2500H0
=(1.011.880.007)20250
=38kJ/kg干气
I^(1.011.88H1)t12500H1
=(1.011.880.007)155250
=176.1kJ/kg干气
空气预热获得的热量:
Q=V(Iq-I1)=V(176.1-38)=138.1V
Q=Q+Q+Q+Q损=0+0+2+0.150
0.85Q=G+Q+Q
65
1.51104.4610
0.85138.1—61.2
2.4.3出干燥器废气湿度
空气预热获得热量:
Q=138.1V=138.1X9.67kg/s=1335.424kJ/s
对气化水分进行物料衡算:
W二V(H2-HJ
W590.3…
H2H140.007=0.024kg/kg干气
2V13.48104
第三章、设备的计算选型
3.1原材料的输送、贮存及给料设备的计算选型
3.1.1尿素的输送设备
每小时需要尿素1811.7kg,尿素堆密度取760kg/m3
选择TD100Q型斗提机
斗提机型号
输送量
(m3/h)
料斗容积
(L)
料斗运行速度
(m/s)
滚筒转速
(r/min)
TD100Q
4
0.15
1.4
67
取物料的填充系数书=0.8,斗提机对物料的能力输送量
q=^X4=0.8X4=3.2m3/hq>q,所选斗提机合适
3.1.2磷酸一铵的斗提机
按产量计算,每小时提升的磷酸一铵为2533.34kg
对提升机的物料总量为:
V=2533.34/1.67=1.52m3
同尿素提升斗:
G=3.6xV/e•w-r•&设计过程选择D160Q
D160
料斗容积
斗距
料斗速度
胶带宽度
输送能力
Q
0.65L
300mm
1.0m/s
200mm
3.1m3/h
3.1.3氯化钾的斗式提升机
每小时需要氯化钾694.4kg,氯化钾堆密度取1000kg/m3
斗提机型号
输送量
(m3/h)
料斗容积
(L)
料斗运行速度
(m/s)
滚筒转速
(r/min)
TD100Q
4
0.15
1.4
67
694.4°"3/uq0.69m/h
1000
选择TD100Q型斗提机
取物料的填充系数书=0.8,斗提机对物料的能力输送量
q=^x4=0.8X4=3.2m3/h
3.1.4产品斗提机
生产能力为8333.3kg/h,复混肥堆密度取1000kg/h
斗提机型号
输送量
3(m/h)
料斗容积
(L)
料斗运行速度
(m/s)
滚筒转速
(r/min)
TD160H
16
0.9
1.4
67
8333.3
1000
3
=8.33m/h
选择
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