【正文】 目前，我國生產的三聚氰胺近一半用于出口創(chuàng)匯，隨著我國加入世貿組織，更為我國的三聚氰胺產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廠主要出口地區(qū)是東南亞。 三聚氰胺設計規(guī)模新建裝置一定要考慮技術起點要高，同時必須考慮規(guī)模效益，尤其要避免低水平重復建設現(xiàn)象(有關業(yè)內人士認為規(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）各種必須遵循的標準和規(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。（b）消防用水：根據(jù)《建筑設計防水規(guī)范》中有關數(shù)據(jù)。（d）生活用水：生活用水采用地下水，在廠區(qū)自設凈化過濾系統(tǒng)，與生產用水分設系統(tǒng)供應。（2）生活廢水：在排出前必須經過處理，以免惡化水體并影響人體安全。（2）通風： 露天設備采用自然通風。（c）根據(jù) GB5005892《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(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。生產人員占全廠職工的60％左右，非生產人員占全廠人員的 40％左右，在非生產性人員中：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)冷卻水構筑物、水泵房等；（3）運輸設施：包括道路、廣場、起吊設備等；（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）擴展備用地。設計標高應盡量與自然地形相適應，力求使場地的土石方工程量為最小；（6）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）近期建設和遠期發(fā)展相結合，主要生產車間留有適當?shù)陌l(fā)展余地，但必須注意與城市建設和地域總體規(guī)劃相適應，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，這要求在設計實現(xiàn)留有較大的預留地，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，且是主導風向的下風向。（f）堆場和倉庫：盡量靠近相應的生產車間及輔助車間，且位于主力干道邊緣，在主導風向的下風向，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工藝流程相適應。 指導方針、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、燃料供應和產品銷售便利的地區(qū)；（3）廠址應靠近水源充足，良好的地區(qū)；（4）廠址應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）廠址應不妨礙活不破壞農業(yè)水利工程，應盡量避免拆遷；（7）廠址應避開洪水位，避免建在地震、洪水、泥石流的自然災害易發(fā)生地區(qū)，采礦區(qū)域，風景旅游地，文物保護區(qū)，自然瘟疫區(qū)。（2）以黃土狀物質的黃泥為主，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。 車間布置設計的原則及方法車間布置設計的原則：（1）車間平面布置首先必須適合全廠總平面布置的要求，應盡可能使各車間的平面布置在總體上達到協(xié)調，整齊，緊湊，美觀，相互融合，渾為一體，（2）從生產需要出發(fā)，最大限度地滿足生產，既要符合流程，滿足生產，便于管理，便于運輸，利于設備的安裝和維修。做到流程通暢，生產連續(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，在設計時必須根據(jù)不同的工藝流程及其采用的設備以及場地的條件，對廠房提出不同的要求。（3）關于廠房柱網和廠房寬度：a．廠房柱網：廠房柱網車間布置的設計有密切關系，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，因為這樣的跨度較經濟。應充分利用高位差布置有壓差的設備主要設備如反應器布置在中層，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備寬度達 左右，對二層樓或更高時的情況，一般應在樓板上設置吊裝孔。噪音大的設備宜采用封閉的隔絕。 車間輔助室和生活室布置（1）生產規(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。工藝流程設計的質量直接決定車間的生產產品質量、生產能力、操作條件、安全生產、三廢治理、經濟效益等一系列根本性問題。技術上有盡可能先進才可能有較大的競爭力。所設計的工藝流程必須可靠即經過實驗室、工業(yè)小試、中試，證明技術是成熟的，生產安全可靠，才可以設計選用。 車間生產綜合敘述 車間概況及特點本車間年生產 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，由燃料燃燒將其加熱到 445℃，然后送進三聚氰胺反應器內。（3）反應系統(tǒng)： 尿素通過設在三聚氰胺反應器內的噴嘴噴射到流化床內，尿素噴嘴由中心管和夾套管構成，尿素由中心管噴出，而夾套管通入霧化氣體，使進入反應器的液態(tài)尿素霧化，提到生產率。(4) 熱氣過濾系統(tǒng) : 反應后的氣體進入熱氣過濾系統(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器內的副產物（密勒胺）凝結成固態(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，經氣流輸送到成品貯斗。kg，反應器負荷為 40%左右，則實際負荷為：=66695g/h操作壓力：常壓假設以下熱力學途徑：T1 物料 390℃ 反應后物料25℃ 物料 25℃ 反應后物料△H 1△H△H 2△H 3 )13825()1405(, ?????pmpmnCC平均熱容： o39。流化床內的換熱裝置為熔鹽加熱系統(tǒng)接觸時間 10sR101 塔進料流量組成：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)：管內氣體流量為 ，進口溫度為 390℃，出口溫度為 330℃。（a）管內氣體側的給熱系數(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 熱 系 數(shù) ：粘 度 ：密 度 ：比 熱 容 ： ????為了簡化計算，管內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)(.)??????????假設設備損耗 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 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/ 型旋風分離器，設備筒徑 φ750，六筒，進口氣速 18m/s 左右，處理氣 42780m3/h。則被吸收的 CO2 的質量流量為： 974()???NH3 的質量流量為： .31 / 57作為吸收劑的軟化水的質量流量為： ??（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： ?? ??? ?????????查相關化工手冊的甲胺混合溶液的密度有以下經驗公式： ?? ??.(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 臺旋風分離器，總處理量為： 3V0/h在工況下總流量為： ?旋風分離器進口氣速： ?其中，D= 。oosisi o5 ??????????總傳熱系數(shù)： )/(98472CmWo?熱負荷： ??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.??三聚氰胺反應熱為： 62798反應熱為： 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每生產一噸三聚氰胺消耗催化劑 5～10kg，催化劑消耗量為：8591=㎏/h副產物主要為嘧勒胺、縮二脲、三聚氰胺的共聚物蜜伯胺等，每生產一噸三聚氰胺約產生 10kg 的有機物，則副產物產量為：8591=㎏/h（2）熱量衡算反應器進口溫度：140℃(NH3)，138℃(尿素) ，出口溫度為 390℃。送入三聚氰胺反應器流化床底部作為流化氣體。(5) 反應氣體的淬冷和捕集從熱氣過濾器出來的純凈反應氣體進入到氣體淬冷器（106）頂部，在其中于 140℃的氨和二氧化碳混合氣體接觸，反應氣體迅速降至 210℃，三聚氰胺由氣體直接凝結成固體，然后隨著混合氣體一起從氣體淬冷器底部出來，在進入到旋風分離器（S102） 。 流化床反應器內的催化劑為 SiO2Al2O3，載氣為 NH3 和 CO2。進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，溫度嚴格控制在三聚氰胺凝固點以下，實現(xiàn)連續(xù)出料（3）設置尾氣吸收塔，可制成甲胺