1、 化工与能源学院毕业设计 任务书 班级 工艺二班 姓名 王玉卉 题目 年产五万吨复合肥工艺设计 指导老师 职称 高工 职称 教授 职称 讲师 职称 讲师 系主任 职称 教授 201X 年 3 月 30 日 1 总论 . 4 1.1 项目概述 . 4 1.2 设计依据 . 5 1.3 设计指导思想 . 5 1.4 设计范围 . 5 1.5 规模和产品方案 . 5 1.6 主要原材料，燃料的规格 及消耗和来源 . 5 1.7 生产方法及全厂总流程 . 6 1.8 环境保护及综合利用 . 6 1.9 工厂的机械化和自动化水平 . 6 1.9.1 进料重量的控制 . 6 1.9.2 温度的控制 . 6
2、 1.9.3 压力的控制 . 7 1.9.4 原料的运输及产品储运 . 7 2.0 全场定员 . 7 2.1 全厂综合技术经济指标表 . 7 2 工艺参数及设备 . 8 2.1 概述 . 8 2.2 配料物料衡算 . 8 2.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 . 9 2.3.1 水分蒸发量 . 9 2.3.2 空气消耗量 . 9 2.3.3 出干燥器废气湿度 . 11 2.4 主要设备的选型 .12 2.4.1 斗式提升机 .12 2.4.2 破碎机 .13 2.4.3 滚筒造粒机 .14 2.4.4 滚筒干燥机 .16 2.4.5 滚筒冷却机 .17 2.4.6 筛分机 .18 2.4.7
3、除尘器 .19 3 设备布置 .20 3.1 设备布置的原则 .20 3.2 设备布置的依据和采用的规范、标准 .20 3.2.1 应遵循的设计规范和规定 .20 4 分析化验室 .21 4.1 复混肥生产中需要检测的项目表 .21 4.2 分析仪器设备表 .21 5 劳动安全卫生 .22 6 消防 .22 6.1 车间消防 .22 6.2 化验室消防 .22 7 原料的运输及产品储运 .22 8 土建条件 .23 8.1 设计范围 .23 8.1.1 生产厂房： .23 8.1.2 附属建筑 物： .23 8.2 建筑标准 .23 8.3 建筑条件 .23 9 投资核算和经济效益分析 .23
4、 10 参考文献 .26 年产五万吨复合肥工艺设计 1 总论 1.1 项目概述 我国是一个农业大国，是世界上化肥生产和使用最多的国家。当前随着全球经济一体化进程的加快与，我国化肥工业必然受到来自国际同行业竞争的冲击与挑战。 化肥的生产，包括氮肥、磷肥、钾肥以及复混肥料等化学肥料的制造，是利用各种原料，在高温高压或低温负压下以及有催化剂存在等条件下，经过 一系列的化学反应和净化分离等多道工序处理而得到的。化肥的生产过程具有高度的连续性，生产系统比较复杂，它的工艺流程较长，工艺参数要求严格，从而操作控制技术要求很高。 复混肥料是指氮、磷、钾三种养分中，至少有两种标明量的养分由化学方法和（或）掺混方
5、法制成的肥料。低浓度复混肥充分利用了不可再生的矿产资源，是一种资源节约型产品 ,它们提供了其他肥料不能提供的中量营养元素，以微利经营为我国广大农民提供价廉物美的肥料，为我国农业的发展做出了巨大的贡献。低浓度复混肥的单位养分价格一般只有高浓度复混肥的 80%左右，这是低浓度 复混肥能够经久不衰的一个重要原因。 目前世界各国都在大力发展复混肥料，复混肥料在化肥的生产和消费中占有的比例越来越大，一些发达国家甚至可达到 70-80%。我国复混肥工业从上世纪九十年代开始起步，目前也只有 20%左右。国际肥料工业协会（ IFA）认为，受全球经济复苏和粮食短缺、粮价上涨等有利因素影响，今年全球化肥需求量将明
6、显增加，化肥价格将整体上扬，行业盈利能力将有所增强。复混肥氮、磷、钾多种元素搭配合理，具有平衡农作物养分、提高肥效、提高农作物品质、增加农作物产量、省时省力等诸多优点，发展复混肥料是我国加快农 业现代化的迫切需要。 按其所采用的生产工艺类型，复混肥的生产方法主要有团粒法、料浆法、掺合法、流体法、熔融法、浓液造粒法和挤压法。团粒法是依靠盐类原料自身的溶解产生溶液或水蒸汽把粉粒表面润湿，在造粒机不断的转动下，使物粒处于流动状态，物料间相互摩擦，翻动，挤压下团聚粘附成为符合要求的粒径大小，并具有足够的机械稳定性的肥料，是我国复混肥生产的主要方法。本项目也采用此法进行生产。 1.2 设计依据 化工工艺
7、设计手册 复混肥料生产技术手册 GB15063-2009 复混肥料 普通过磷酸钙工艺设计手册 化肥工学丛书 磷酸磷肥和复混肥料 化肥生产核心技术工艺流程与质量检测标准实施手册 化工艺设计手册 HG_T_20519-2009_化工工艺设计施工图内容和深度统一规定 HG_T_20546-2009_化工装置设备布置设计规定 1.3 设计指导思想 以节省能源降低生产成本、选用合理配方合适设备保证产品质量、自动化水平一般、运行可靠生产灵活为设计指导思想。 1.4 设计范围 低浓度复混肥的生产工艺设计 1.5 规模和产品方案 年产 5 万吨低浓度复混肥的规模，以复混肥体系中的 10-10-5 为设计基础。
8、 1.6 主要原材料，燃料的 规格及消耗和来源 物料 规格 消耗量 来源 尿素 含氮 46% 钙镁磷肥 含五氧化二磷 15% 氯化钾 含氧化钾 60% 煤 无烟煤 水 外部供给 蒸汽 外部供给 电 外部供给 1.7 生产方法及全厂总流程 采用团粒法进行生产。氮肥、磷肥、钾肥原料各自经破碎、筛分、计算机自动配料后均匀混合，以计量后的水蒸汽通入滚筒造粒机内粒化，粒化后的物料以热风炉出来的炉气为热源在滚筒干燥机内并流干燥。干燥后的物料从进料口进入冷却机后，随着筒体的转动而不断翻动。筒内壁装有升举式的抄料板 ，使物料均匀地从上向下撒落，常温空气作为冷却气进入筒内与物料进行逆流接触的热交换，完成冷却过程
9、。最后筛分，合格粒子自动包装成产品，细粉和大粒返回造粒机再粒化。干燥、冷却尾气除尘后放空。 1.8 环境保护及综合利用 生产过程中主要污染是粉尘及废气。斗提机、破碎机、振动筛以及皮带等扬尘设备，均设置密封罩和抽风点，以减少粉尘外逸，改善操作环境。抽出的气体和干燥及冷却的尾气进入旋风除尘器除尘放空，所有由旋风除尘器收集的粉尘均作为返料返回造粒机造粒。 1.9 工厂的机械化和自动化水平 工厂装卸和运输都由机器完成，由 电脑控制物料的称量，及温度的控制。机械化程度较高高，自动化水平高。 1.9.1 进料重量的控制 本工艺的进料是由多台斗式提升机将它们分别送至各自的贮斗中，用一台斗式的带有电脑控制的电
10、子称进行各工位的基础肥料的配料，每一批的配料自动卸入中间贮斗。 1.9.2 温度的控制 复混肥的生产中温度的控制在干燥器的进出口和冷却器的进出口，所以分别在它们的进出口安装温度测量器，温度过大或过小可以通过调节燃耗炉出口的鼓风机来调节。 1.9.3 压力的控制 该生产是在常压下进行的，所以无需检测反应器的压力。 1.9.4 原料的运输及产品储运 本厂的运输主要是原料的输入和产品的运出，由于物料是颗粒，产品用袋装，所以在厂内的运输一律采用叉车，产品包装后堆放在仓库，产品运输用卡车运出。 2.0 全场定员 全厂共设员工 35 人，其中管理人员四人，技术人员 3 人，会计人员 2 人，劳务人员 20
11、 人，业务员 6人。 2.1 全厂综合技术经济指标表 序号 指标名称 单位 数量 1 设计规模 万吨 /年 5 2 年操作日 天 300 3 日工作时 小时 20 4 工厂占地面积 亩 20 5 总定员 人 35 6 总投资 万元 1500 2 工艺参数及设备 2.1 概述 建厂规模为年产 5 万吨 10-10-5 低浓度复混肥，总投资 1500 万，占地面积 20 亩，年工作日 300 天，每天工作 20 小时。 2.2 配料物料衡算 以 1000kg 钙镁磷肥为计算基准 P2O5 量： 1000 15%=150kg 需尿素的量： 150 46%=326.1kg 需氯化钾量： 150 2 6
12、0%=125kg 三种原料干基量： 1000+326.1+125=1451.1kg 设需要添加 xkg 填充剂 N%=150/(1451.1+x)=10% X=48.9kg 产品量：（ 1451.1+48.9） /99%=1500kg 工厂每小时的生产量为 50000000 300 20 8333. 3 kg /h 原料投料量为： 尿素： 8333.3 326.1 1500=1811.7kg/h 钙镁磷肥： 8333.3 1000 1500=5555.5kg/h 氯化钾： 8333.3 125 1500=694.4kg/h 2.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 2.3.1 水分蒸发量 进干燥器
13、物料量 G1=8333.3kg/h 进干燥器物料含水量： 1118% 0 .0 8 7 /1 1 8 %X k g k g 干料 出干燥器物料含水量： 2221% 0 .0 1 0 /1 1 1 %X k g k g 干料 绝干物料量： Gc=G1 1(1 ) = 8333.3 (1 8%) =7666.7kg/h 水分蒸发量： W=Gc ( 1X 2X )=7666.7 (0.087-0.010)=590.3kg/h 2.3.2 空气消耗量 查各个物料的比热容数据如下： Cp 尿素 =1.55kJ/(kg )， Cp 氯化钾 =0.69 kJ/(kg )， Cp 钙镁磷肥 =0.92 kJ/
14、 水的比热容 Cpl=4.2 kJ/(kg )， 各个物料的质量百分数如下： 尿素 %=326.1 1500=21.7% 干燥器 空气 热风炉 废气 V,t0,H0 t1,H1 进料 G1 出料 G2 t2,H2 1 1 2 2 钙镁磷肥 %=1000 1500=66.7% 氯化钾 %=125 1500=8.3% 水 %=1.0% 干料比热容： Cps=尿素 % Cp 尿素 +钙镁磷肥 % Cp 钙镁磷肥 +氯化钾 % Cp 氯化钾 +水 % Cp 水 =21.7% 1.55+66.7% 0.92+8.3% 0.69+1.0%*4.2 =1.04 kJ/(kg ) 进料比热容： Cpm1=Cp
15、s + Cpl X1=1.04+4.2 0.087=1.41 kJ/(kg ) 出料比热容： Cpm2=Cps + Cpl X2=1.04+4.2 0.010=1.08 kJ/(kg ) 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 1=20，出 料温度为 2=80 干燥机进气温度为 t1=155， 出 气温度为 t2=50 水的汽化热 r=2500kJ/kg，水蒸气比热容 Cpv=1.88 kJ/(kg ) 水分汽化所需热量： 12( 1 )Q W r C p v t C p l 61 5 9 0 . 3 ( 2 5 0 0 1 . 8 8 8 0 4 . 2 2 0 ) 1 . 5 1 1 0 /Q k J h 物料升温耗热量： 2 2 2 1 1()Q G c C pm C pm 52 7 6 6 6 . 7 ( 1 . 0 8 8 0 1 . 4 1 2 0 ) 4 . 4 6 1 0 /Q k J h 废气带走热量：
