【正文】 目前，我國生產(chǎn)的三聚氰胺近一半用于出口創(chuàng)匯，隨著我國加入世貿(mào)組織，更為我國的三聚氰胺產(chǎn)品參加國際市場競爭提供了極為有利的條件。 全球三聚氰胺需求現(xiàn)狀美國、西歐的三聚氰胺生產(chǎn)廠主要出口地區(qū)是東南亞。 三聚氰胺設(shè)計規(guī)模新建裝置一定要考慮技術(shù)起點要高，同時必須考慮規(guī)模效益，尤其要避免低水平重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象(有關(guān)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為規(guī)模小于 萬噸的新建裝置已不具備國際競爭力) 。 約束條件外部約束指：（1）政府制定的各種法律和規(guī)定要求；（2）各種自然規(guī)律；（3）安全要求；（4）資源情況；（5）各種必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。公用工程一般包括供排水、供汽、供電、儀表、制冷、采暖、通風(fēng)。（b）消防用水：根據(jù)《建筑設(shè)計防水規(guī)范》中有關(guān)數(shù)據(jù)。（d）生活用水：生活用水采用地下水，在廠區(qū)自設(shè)凈化過濾系統(tǒng)，與生產(chǎn)用水分設(shè)系統(tǒng)供應(yīng)。（2）生活廢水：在排出前必須經(jīng)過處理，以免惡化水體并影響人體安全。（2）通風(fēng)： 露天設(shè)備采用自然通風(fēng)。（c）根據(jù) GB5005892《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》 ，將爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間進(jìn)行分區(qū)。（a）光源種類：在廠房較低處大量采用裝置簡單的白熾燈，在廠房較高處采用光效高壽命長的熒光高壓汞燈。生產(chǎn)人員占全廠職工的60％左右，非生產(chǎn)人員占全廠人員的 40％左右，在非生產(chǎn)性人員中：38％為科研人員（兼職行政人員） ，6％為保安人員，10％為勤雜人員。 工廠組織（1）生產(chǎn)車間： a．原料車間：包括原料庫等； b．包裝配套：檢驗包裝等；（2）輔助車間：包括鍋爐房、變電站、污水處理站、循環(huán)冷卻水構(gòu)筑物、水泵房等；（3）運輸設(shè)施：包括道路、廣場、起吊設(shè)備等；（4）堆場和倉庫：包括原料、燃料的露天堆場，成品出料倉庫等；（5）行政管理部門和生活室；（6）廠區(qū)綠化；（7）擴(kuò)展備用地。設(shè)計標(biāo)高應(yīng)盡量與自然地形相適應(yīng)，力求使場地的土石方工程量為最?。唬?）綜合管線統(tǒng)籌安排，防止干擾，力求管線短，拐彎少，并與道路、建筑的軸線以及相鄰管線向平行；（7）近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合，主要生產(chǎn)車間留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，但必須注意與城市建設(shè)和地域總體規(guī)劃相適應(yīng)，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數(shù)工藝流程更新快，這要求在設(shè)計實現(xiàn)留有較大的預(yù)留地，以滿足工廠發(fā)展變化的需要；（8）采取各種措施，提高建筑系數(shù)和場地利用稀疏。（b）鍋爐房：布置在用蒸汽較多的地方，且是主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。（f）堆場和倉庫：盡量靠近相應(yīng)的生產(chǎn)車間及輔助車間，且位于主力干道邊緣，在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，置于廠區(qū)邊緣。（5）綠化和美化區(qū)：本廠的綠化包括生產(chǎn)區(qū)﹑福利區(qū)的綠化帶。綜上所述，平面布置有以下幾個特點：（1）廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。 指導(dǎo)方針、基本原則（1）廠址符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求；（2）廠址宜選在原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)；（3）廠址應(yīng)靠近水源充足，良好的地區(qū)；（4）廠址應(yīng)盡可能靠近原有的交通線，即交通便利的地區(qū)；（5）選廠址時注意自然資源，注意節(jié)約用地，不占用或少占用良田；（6）廠址應(yīng)不妨礙活不破壞農(nóng)業(yè)水利工程，應(yīng)盡量避免拆遷；（7）廠址應(yīng)避開洪水位，避免建在地震、洪水、泥石流的自然災(zāi)害易發(fā)生地區(qū)，采礦區(qū)域，風(fēng)景旅游地，文物保護(hù)區(qū)，自然瘟疫區(qū)。（2）以黃土狀物質(zhì)的黃泥為主，酸堿度為中性。 氣象資料 氣溫最熱七月份，平均氣溫為 ℃，最冷一月份，℃。年平均降雪日為 天。 車間布置設(shè)計的原則及方法車間布置設(shè)計的原則：（1）車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應(yīng)盡可能使各車間的平面布置在總體上達(dá)到協(xié)調(diào)，整齊，緊湊，美觀，相互融合，渾為一體，（2）從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度地滿足生產(chǎn)，既要符合流程，滿足生產(chǎn)，便于管理，便于運輸，利于設(shè)備的安裝和維修。做到流程通暢，生產(chǎn)連續(xù)正常。要創(chuàng)造良好的工作條件和環(huán)境。其中以長方形布置采用最多，長方形布置的優(yōu)點是施工方便，節(jié)約用地，有利于設(shè)備擺列，縮短管道，便于安排交通和出入口，有較多可供自然采光和通風(fēng)的墻面有利于今后發(fā)展。單層或多層廠房：一般情況下多層廠房占地少，但造價高，單層廠房占地多，但造價 低，在設(shè)計時必須根據(jù)不同的工藝流程及其采用的設(shè)備以及場地的條件，對廠房提出不同的要求。（3）關(guān)于廠房柱網(wǎng)和廠房寬度：a．廠房柱網(wǎng)：廠房柱網(wǎng)車間布置的設(shè)計有密切關(guān)系，就一般而言，跨距大小，層高都15 / 57會有變化，一般化工工廠多層廠房常采用 6*6m 的柱網(wǎng)，因為這樣的跨度較經(jīng)濟(jì)。應(yīng)充分利用高位差布置有壓差的設(shè)備主要設(shè)備如反應(yīng)器布置在中層，貯槽布置在底層。（4）滿足安裝檢修，拆卸的要求，一般廠房大門的寬度要比所需要過的設(shè)備寬度達(dá) 左右，對二層樓或更高時的情況，一般應(yīng)在樓板上設(shè)置吊裝孔。噪音大的設(shè)備宜采用封閉的隔絕。 車間輔助室和生活室布置（1）生產(chǎn)規(guī)模不大的車間，多是將輔助室、生活室集中布置在車間中的一個區(qū)域內(nèi)。工藝流程設(shè)計的質(zhì)量直接決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、操作條件、安全生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟(jì)效益等一系列根本性問題。技術(shù)上有盡可能先進(jìn)才可能有較大的競爭力。所設(shè)計的工藝流程必須可靠即經(jīng)過實驗室、工業(yè)小試、中試，證明技術(shù)是成熟的，生產(chǎn)安全可靠，才可以設(shè)計選用。 車間生產(chǎn)綜合敘述 車間概況及特點本車間年生產(chǎn) 6 萬噸成品三聚氰胺，采用以位流化尾氣床載氣，熔融尿素為原料，在催化劑 Al2O3—SiO2 催化下，生成三聚氰胺的氣體淬冷法。熔鹽由熔鹽泵送至熔鹽加熱爐的盤管內(nèi)，由燃料燃燒將其加熱到 445℃，然后送進(jìn)三聚氰胺反應(yīng)器內(nèi)。（3）反應(yīng)系統(tǒng)： 尿素通過設(shè)在三聚氰胺反應(yīng)器內(nèi)的噴嘴噴射到流化床內(nèi)，尿素噴嘴由中心管和夾套管構(gòu)成，尿素由中心管噴出，而夾套管通入霧化氣體，使進(jìn)入反應(yīng)器的液態(tài)尿素霧化，提到生產(chǎn)率。(4) 熱氣過濾系統(tǒng) : 反應(yīng)后的氣體進(jìn)入熱氣過濾系統(tǒng)之前，通過一個冷卻系統(tǒng)將溫度降至 320℃，降溫的目的是要使三聚氰胺反應(yīng)器內(nèi)的副產(chǎn)物（密勒胺）凝結(jié)成固態(tài)，而 320℃時三聚氰胺仍為氣態(tài)。從尾氣分離器分離出來的固體，在底部有出料器排出，經(jīng)氣流輸送到成品貯斗。kg，反應(yīng)器負(fù)荷為 40%左右，則實際負(fù)荷為：=66695g/h操作壓力：常壓假設(shè)以下熱力學(xué)途徑：T1 物料 390℃ 反應(yīng)后物料25℃ 物料 25℃ 反應(yīng)后物料△H 1△H△H 2△H 3 )13825()1405(, ?????pmpmnCC平均熱容： o39。流化床內(nèi)的換熱裝置為熔鹽加熱系統(tǒng)接觸時間 10sR101 塔進(jìn)料流量組成：表 31 物料組成名稱 kg/h Wt%尿素(L) 26678 氨氣 9671 二氧化碳 12796 23 / 57總計 49145 100（2）R101 塔出料流量組成表 32 物料組成名稱 kg/h Wt%三聚氰胺（g） 8591 氨氣 17427 二氧化碳 22590 密伯胺 催化劑 總計 100(2) 濃相段直徑：出口處氣體體積流量為 ()????取空塔線速 濃相段直徑為： ????取流化床濃相段直徑為 (3) 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。℃)25 / 57冷卻器水用量：()?????（2）給熱系數(shù)：管內(nèi)氣體流量為 ，進(jìn)口溫度為 390℃，出口溫度為 330℃。（a）管內(nèi)氣體側(cè)的給熱系數(shù)平均氣體溫度： o390t6C2??該溫度下氣體的物性數(shù)據(jù)為： smCCmWChkcalspkgmlkJp ooop/ )/(02168.)/(? ???????體 積 流 量 ：普 朗 特 數(shù) ：導(dǎo) 熱 系 數(shù) ：粘 度 ：密 度 ：比 熱 容 ： ????為了簡化計算，管內(nèi)氣體忽略催化劑和密伯胺等有機物，氣體流量為： W89.()4608kg/h???管內(nèi)氣體流速為： 2 2u ???????Re=2076810000，Pr120，管長與管徑比 L/di60，采用公式：??流體被冷卻時，n=。K/W，氣體側(cè)污垢熱阻為 103m2? △H 2(1) NH3 平均熱容為：將 T1=，T 2= 代入得)/(26. ) )((..9 220kmolcaCp????? ????? ?? )/(??CO2 平均熱容為：將 T1=，T 2= 代入： )/(615. )(). 220kmolcaCp?? ???????? )/(??查化工手冊得 ~ 下三聚氰胺平均熱容為： /氣體冷卻放出的熱量為： o1p6HnC(.)74225908591..43)(.)??????????假設(shè)設(shè)備損耗 10%的熱量，則交換的熱量為：??(2)NH3 平均熱容為：將 T1=，T 2= 代入得kmolcaCp????? ????? ??/)(0 )(.(. 2260 )/(??CO2 平均熱容為：將 T1=，T 2= 代入： kmolcaCp?? ????????/ )().(186 226/(??已設(shè) NH3 為 x kg/h，CO2 為 kg/h。 從氣體淬冷器出來的混合氣體采用 GLT/ 型旋風(fēng)分離器，設(shè)備筒徑 φ750，六筒，進(jìn)口氣速 18m/s 左右，處理氣 42780m3/h。則被吸收的 CO2 的質(zhì)量流量為： 974()???NH3 的質(zhì)量流量為： .31 / 57作為吸收劑的軟化水的質(zhì)量流量為： ??（2）熱量衡算從化工手冊中查得：NH 3 的溶解熱為 .8J/ CO2 的溶解熱為 71kg則氣體的溶解熱為： 16Q904..????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 。塔徑的確定：塑料孔板波紋填料的泛點氣速計算公式： 12 ????????????????????????W式中： WF — 泛點氣速，m/s ；g — 重力加速度，；a — 填料比表面積， m2/m3；ε— 填料空隙率；μ L — 液體密度，mP a4通過插值法得到 時，25℃下的 HOL 為 。按塔底情況計算 WF： ?? ??? ?????????查相關(guān)化工手冊的甲胺混合溶液的密度有以下經(jīng)驗公式： ?? ??.(t70)(NH)(O).39f?????? t=80℃ 時， ???將 x(CO3)=，x(NH 3)=，x(H 2O)= 代入上式得：=.g/cm????????μ L = mPakg1∴ 10u25m/s，符合操作要求。進(jìn)口氣體流量：NH 3： 1742kg/h CO2： 950三聚氰胺：8591kg/h390℃下，混合氣體密度為： 3 ()??????總采用 1 臺旋風(fēng)分離器，總處理量為： 3V0/h在工況下總流量為： ?旋風(fēng)分離器進(jìn)口氣速： ?其中，D= 。oosisi o5 ??????????總傳熱系數(shù)： )/(98472CmWo?熱負(fù)荷： ??平均對數(shù)溫度差： om(3908)(325)t 07Cln????換熱面積為：??取安全系數(shù) ，則換熱面積為 ，遠(yuǎn)小于換熱面積 ，所選的換熱器能滿足操作要求。管外流體的流速根據(jù)流體流過的最大截面積 S 來計算，S 的計算公式為：0ShD(1/t)??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，d 0=25mm，h=300mm，D=1500mm。熱負(fù)荷為：10 6kJ/h。(5) 稀相段高度：根據(jù)流化床直徑 ，空塔線速 ，查得 H2/D=H2==，稀相段高度取 。將 T1=，T 2= 代入： )()( 2630 ?????? ??pC)/(78. )(.4(2kmolca???21 / 57kmolJCp??/尿素的平均熱容：查化工手冊得 )/()3(250 00ColJClpooP?? )13825())( ????????hkJH/01.??三聚氰胺反應(yīng)熱為： 62798反應(yīng)熱為： hkJ/????CO2 平均熱容為：查化工手冊得 CO2 的 a=、b=10 10c=10 6。kg，則催化劑用量為：=1191㎏/h6669565每生產(chǎn)一噸三聚氰胺消耗催化劑 5～10kg，催化劑消耗量為：8591=㎏/h副產(chǎn)物主要為嘧勒胺、縮二脲、三聚氰胺的共聚物蜜伯胺等，每生產(chǎn)一噸三聚氰胺約產(chǎn)生 10kg 的有機物，則副產(chǎn)物產(chǎn)量為：8591=㎏/h（2）熱量衡算反應(yīng)器進(jìn)口溫度：140℃(NH3)，138℃(尿素) ，出口溫度為 390℃。送入三聚氰胺反應(yīng)器流化床底部作為流化氣體。(5) 反應(yīng)氣體的淬冷和捕集從熱氣過濾器出來的純凈反應(yīng)氣體進(jìn)入到氣體淬冷器（106）頂部，在其中于 140℃的氨和二氧化碳混合氣體接觸，反應(yīng)氣體迅速降至 210℃，三聚氰胺由氣體直接凝結(jié)成固體，然后隨著混合氣體一起從氣體淬冷器底部出來，在進(jìn)入到旋風(fēng)分離器（S102） 。 流化床反應(yīng)器內(nèi)的催化劑為 SiO2Al2O3，載氣為 NH3 和 CO2。進(jìn)行換熱后的熔鹽的溫度約為 405℃，此后熔鹽流回熔鹽槽，再由熔鹽泵循環(huán)回熔鹽加熱爐。17 / 57（2）采用氣相淬冷法，溫度嚴(yán)格控制在三聚氰胺凝固點以下，實現(xiàn)連續(xù)出料（3）設(shè)置尾氣吸收塔，可制成甲胺