1、 1 郑州大学 化工与能源学院毕业设计 说明书 班级 工艺 2 班 姓名 卢玉勤 题目 年产 5 万吨高浓度复合肥 工艺设计 2011 年 3 月 28 日 2 （一） 毕业设计（论文）任务和具体要求 目的： 选择年产 5 万吨复合肥工艺设计作为设计项目，让学生对工艺设计进行实战训练，熟悉主要的设计过程及设计方法， 提高学生的工程设计能力。 设计题目： 年产 5 万吨高浓度复合肥工艺设计 设计任务 ： 1. 规模：年产 5 万吨高浓度复混肥。 2 产品方案： 15-15-15 为设计基础。 3 生产方法：原料全部破碎，计算机自动配料，混合后，采用滚筒加蒸汽造粒，滚筒干燥机，滚筒冷却机，筛分后，
2、自动包装，非成品大料破碎后返回造粒，非成品小料直接返回造粒。 4 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。 5 原材料： 氮肥：尿素，含氮 46%，氯化铵，含氮 24%； 磷肥：钙镁磷 肥，含五氧化二磷均为 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% 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： 380 伏，外部共给，至界区内； 厂内运输：叉车 6 环保及三废治理：达到国家排放标准 7 占地面积：占地 20 亩，每亩 15 万。 8
3、投资额： 1500 万。 9 劳动定员：待确定。 10 投资核算和经济效益分析 11 每天工作 20 小时，每年 300 天 12 原料库 存 30 天，成品库存 15 天。 3 （二）毕业设计（论文）说明书内容 1 总论 1.1 概述 产品的特点，用途，市场需求，重要性；生产方法和技术特点。 1.2 设计依据。 1.3 设计指导思想 1.4 设计范围 1.5 规模和产品方案 1.6 主要原材料、燃料的规格、消耗量和来源 1.7 生产方法及全厂总流程 1.8 环境保护及综合利用 1.9 工厂的机械化和自动化水平 2.0 劳动安全卫生 2.1 消防 2.2 全厂定员 2.3 全厂综合技术经济指标
4、 2 技术经济 主要技术经济数据，包括年总成本、销售收入、流 动资金、投资计划与资金筹措、还本付息计算等。 3 工艺系统 3.1 概述：装置规模、组成，；生产方法、流程特点； 三废 治理及环保措施；生产制度，年操作日，班制。 3.2 各种原材料的主要技术规格 3.3 安全卫生 3.4 工艺流程叙述及主要工艺指标。 3.5 热量衡算设备计算及选型。（干燥机，冷却机，风机，除尘器） 3.6 物料衡算各种原材料的消耗定额 3.7 主要图表：设备一览表、物料平衡表、管道仪表流程图等 4 设备布置 4.1 设备布置的依据，采用的规范和标准 4.2 设备布置的说明。 5 分析化验 分析项目表 、分析仪器设
5、备表、工厂及车间化验室平面布置图。 6 设备： 设备分类、台数、总重；制造、安装、运输的特殊要求。非标设备的设计条件或工程图。 7 自控条件说明 8 土建条件图 9 维修 4 10 原料及产品储运 11 消防、环保和劳动安全卫生 12 节能 13 行政管理和生活区 14 概算 （三）毕业设计（论文）应完成的设计图纸和表格（或应完成的主要研究内容） 确定工艺流程，画出带控制点的工艺流程图； 工厂总平面布置图； 设备平面布置图； 设备立面布置图 土建条件图 设备一览表； 非标准设备图：包括热风炉、沉降室 、原料贮斗、半成品贮斗、成品贮斗等。 翻译 2500 字的外文资料（有关肥料或复合肥方面的内容
6、） （四）毕业设计及论文的（论文）的主要依据和参考资料 1、产品规格按 151515 进行计算。 2、设计规模为 5 万吨 /年。 3、年工作日 300 天。 4、每天操作日按 22.5h。 5、造粒后物料含水量 8%。 6、干燥后物料含水 1.0%。 7、干燥过程物料损失率（以成品量 100%计） 0.8%。 8、筛分，破碎过程物料损失率（以成品前 100%计） 0.3%。 9、进干燥机炉气温度 155 0C。 10、出干燥机炉气温度 50 0C。 11、干燥强度按 12.5Kg/m3h计。 12、其他数据合理选取。 参考资料： 1、普通过磷酸钙工艺设计手册 2、磷肥与复肥杂志 3、化工工艺
7、设计手册 4、水泥厂工艺设计手册 5 5、化工管道设计手册 6、化工建筑概论 7、化工设计的有关标准 年产 5 万吨复合肥工艺设计书名说明书 目录 第一章 总论 7 1.1 项目概述 1.2 设计依据 1.3 设计指导思想 1.4 设计范围 1.5 规模和产品方案 1.6 主要原材料 1.7 生产方法及全厂 总流程 1.8 环境保护及综合利用 1.9 厂址概况 第二章 化工工艺及其系统 9 2.1 装置概述 2.2 工艺流程叙述及主要工艺指标 2.3 配料设计与计算 2.4 干燥过程的物料衡算和热量衡算 2.4.1 水分蒸发量的计算 2.4.2 干空气的消耗量及热量衡算 第三章 设备的计算选型
8、 14 3.1 原材料的输送、贮存及给料设备的计算选型 3.2 氯化钾破碎机 3.3 造粒机及出造粒机后的物料贮斗 3.4 回转圆筒干燥机 3.5 冷却器 3.6 筛分机 3.7 除尘器 第四章 分析化验 23 4.1 分析项目表 4.2 分析仪器设备表 4.3 工厂及车间化验室平面布置图 6 第五章 自控条件说明 24 5.1 进料重量的控制 5.2 温度的控制 5.3 压力的控制 第六章 原料及产品储运 24 第七章 岗位设置 25 第八章 消防、环保和劳动安全卫 生 25 8.1 安全生产责任 8.2 生产车间防火安全管理规定 8.3 劳动保护用品及卫生安全管理 8.4 车间及化验室消防
9、配置 第九章 土建条件 27 9.1 设计范围 9.2 建筑条件 9.3 建筑标准 9.4 厂区布置面积一览表 第十章 投资核算和经济效益分析 29 7 第一章 总论 1.1 项目概述 我国复混肥肥料的发展始于 20 世纪 70 年代末 80 年代初期，近年来，复合肥市场在局部地区发生了两极分化，低浓度复混肥市场逐渐萎缩，而一些产品质量优、市场认知度好的高浓度复合肥颇受农民喜爱。颗粒复混肥含有氮、磷、钾及其他有效养分，能按照土壤、作物要求配置不同养分，促进作物的生长，提高农产品的产量和品质。因为是颗粒状，不易结块，施用方便，适应机械化施肥要求，只需合理使用能 取得最佳的农业效益。 据统计， 1
10、980 年全国复混肥料使用量近为 27.3 万吨（纯养分，下同）， 85 年达到 670.8 万吨， 02 年猛增到 1046 万吨，现在继续保持上升的态势。预计到 2011年，我国化肥使用量为 5000 万吨以上，如果复混肥按比例占化肥的 30%40%计算，则应为 1500-2000 万吨；但从全国氮、磷、钾单一养分原材料供应情况来看，今后 5-10 年的缺口明显增大，因此，增加复混肥的产量 、提高我国化肥的复合化率是我国肥料工业发展的主要任务之 急。 复混肥的主要生产工艺技术有团粒法、料浆法、熔体造粒法，掺 混法，挤压法等。本项目采用团粒法进行生产，该方法也是国际上采用较普遍的一种生产方法
11、，其基本原理是一定颗粒细度的基础肥料借助肥料盐类的液相粘聚成粒、再借助于外力使粘聚的颗粒产生运动，相互间的挤压、滚动使其紧密而成型。 1.2 设计依据 化工工艺设计手册 复混肥和功能性肥料生产新工艺及应用技术丛书 -生产工艺技术 干燥器的设计 中华人民共和国国家标准 GB15063-2009 复混肥料 化工建筑概论 化工设计的有关标准 1.3 设计指导思想 以节省能源、严格的科学配方和合适的生产设备提高肥效，节省贮运费用，降低生产成本，保证质量为设计指导思想 1.4 设计范围 8 高浓度复混肥生产的配料设计、设备设计及选型、工艺流程的设计，土建设计。 1.5 规模和产品方案 年产 5 万吨高浓
12、度复混肥的规模，以复混肥体系中的 15-15-15 为产品设计基础。 1.6 主要原材料 物料 规格 消耗量 来源 氮肥：尿素 农业用 含氮 46% 1.25 万吨 外部购买 磷肥：磷酸一铵 优等品 含五氧化二磷 44% 含氮11% 1 7 万吨 外部购买 钾肥：氯化钾 农 业 用 一 等 品 含氯化钾 60% 1.25 万吨 外部购买 燃料：煤 无烟煤 外部供给 水 外部供给 蒸气 外部供给 电 380 伏 外部供给 1.7 生产方法及全厂总流程 团粒法生产复混肥工艺流程如下： 磷酸一铵、氯化钾 尿素、填充剂 加料 加料 混合 破碎 输送 贮斗 加料 细粉 造粒 干燥 放空 输送 洗涤 除尘
13、 筛分 成品 9 包装 入库 1.8 环境保护及综合利用 正常生产期间，主要的污染是废气，来 自干燥器干燥后产生的废气以及工厂管道的泄露。治理措施在于在干燥器后安装高效除尘器然后再由风机引入洗涤系统，经过洗气候排空，对设备定期的检修。工厂内种植净化效果好的植被。 废水来自水洗塔，含肥料成分的废水可以返回系统。 1.9 厂址概况 本厂拟建在河南省郑州市，占地面积 20 亩，交通便利，原料资源丰富。 第二章、化工工艺及其系统 2.1 装置布置图 10 2.2 工艺流程叙述及主要工艺指标 团粒法颗粒复混肥生产的工艺流程图叙述 袋装或散装的基础肥料在进入生产系统前应尽可能破碎成 20mm 的物 料。由
14、一台或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子称进行各工位的基础肥料的配料，每一批得配料自动卸入中间贮斗，在贮斗底部由一带调速皮带输送机将物料连续加入破碎机进行粉碎，通常采用卧式链条破碎机，经过粉碎达到一定细度的粉料由一台斗式提升机送至造粒机，通过添加少量水或蒸汽使物料成粒。 造粒机卸出的湿物料由一条皮带机送入回转干燥机，由燃烧炉产生的烟道气与湿物料成顺流方式进入干燥机。回转干燥机的直径一般在 1.2-2.2m，长度 10-18m。筒体进料端设置螺旋形抄板可将湿物料尽快 地向筒深移动，减少与高温气流接触的时间，防止熔化和减少粘料现象。干燥后的物料由斗式提升机送筛
15、分系统，筛出的大于大于 4mm的颗粒经过破碎后与筛出的小于 1.7mm的细粒一起返回造粒系统，合格的 14mm 的颗粒经过一台回转冷却器冷却至小于 45 度后送至包装工程。 高浓度复混肥生产中由于干燥尾气含尘量高，必须选择高效除尘设备 2.3 配料设计和计算 以 1000kg 磷酸一铵为计算基准 N 量： 1000 11% 110kg P2O5 量： 1000 44% 440kg 需 尿素的量： 4 4 0 1 1 0 4 6 % 7 1 7 .4 kg 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% 1 5 %( 2 4 5 0 . 7 3 ) / 9 9 %N x 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 300 22.5=6750h 工厂年产 5 万吨，则每小 时的生产量为 50000 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
