氮肥化工安全课程设计.doc

化工安全课程设计题目：氮肥化工安全课程设计完毕部分：原料和储存单元的装置区布局及说明姓 名： 学 号： 学 院： 化学与材料工程学院 班 级： 安全工程14 组 长： 同组人员：指导教师： 完毕日期： 2023.01.09 目录一、重要生产装置危险和可操作性分析11.小氮肥生产工艺流程及装置特点12.小氮肥生产中的火灾爆炸因素分析1二、装置区布局及说明31、装置区布局的大体设计规定32.氮肥生产流程43.重要设备布置规范8三、原料和产品储存单元说布局及说明101.氮肥原料102、氮肥储存单元布局及说明15四、氮肥厂防火防爆设计181.区域选择182. 生产区间划分193 火灾危险类别的拟定214. 耐火等级的拟定265. 防火间距316. 防爆电气的设计337 泄爆方式拟定及泄爆面积计算368 消防灭火器的配备379. 总结43一、重要生产装置危险和可操作性分析1.小氮肥生产工艺流程及装置特点 某小型合成氨厂的合成氨生产是以白煤为原料,在煤气发生炉内燃烧,间隙加入空气和水蒸气,产生半水煤气;再经气柜到脱硫工段,脱除气体中的硫;到变换工段将气体中一氧化碳变换为CO2;经压缩机输送到脱碳与铜洗工段,清除并回收气体中的CO2;以及清除气体中少量有害成份;最后送合成工 段,生成合成氨。在整个合成氨生产操作过程中,始终存在着高温、高压、易燃、易爆、易中毒等危险因素。同时,因生产工艺流程长、连续性强,设备长期承受高温和高压,尚有内部介质的冲刷、渗透和外部环境的腐蚀等因素影响,各类事故发生率比较高,特别是火灾、爆炸和重大设备事故经常发生。2.小氮肥生产中的火灾爆炸因素分析 2.1 造气工段 造气工段重要制造半水煤气,其重要成分如下:H2,CO,CO2,N2及很少量的CH4,O2和微量的H2S8 。H2,CO、CH4极易爆炸。在生产过程中,一 旦空气进入煤气柜、洗气塔、煤气总管,H2,CO和CH4等与空气混合形成爆炸性混合气体,碰到明火 或获得发生爆炸的最小能量,即可发生爆炸。氧含 量是煤气生产过程中一个重要的控制指标,规定控制在0.5%(体积比)以下。氧含量的增高,意味着火灾、爆炸危险性的增长。 此外,在进行停车作业检修过程中,对于设备、管道、阀门等,假如没有进行置换或置换不干净,在用火作业前没有进行动火分析,拟定的取样分析部位不对而导致分析结果失真,或者进行作业时,没有采用可靠的隔绝措施,导致易燃易爆气体进入动火作业区域,均可导致火灾、爆炸事故。2.2 脱硫工段 半水煤气中的H2,CO,CH4和H2S等都是易燃易爆的气体。在脱硫工段,常因设备或管道泄漏 导致火灾、爆炸;也会因操作不慎、设备缺陷等因素,导致罗茨鼓风机抽负压,使得空气进入系统,与半水煤气混合,形成可爆炸性气体,引起爆炸事故。在生产系统的设备和管道表面,由于H2S气体的作用,常会生成一层疏松的铁的硫化物(FeS与Fe2S),该硫化物碰到空气中的氧,极易引起氧化反映,放出大量的热,不久使自身温度升高并达成其燃点而引起自燃。同时,在检修时,设备管道敞开后,也常会因其内部表面铁的硫化物和煤焦油与进入的空气迅速发生氧化反映而引起自燃着火的现象。2.3 变换工段变换工段是在一定的温度和压力下进行的,既存在物理爆炸的危险性,又存在化学爆炸的危险性。在生产过程中,由于设备和管道在制造、检维修中自身存在缺陷或者气体的长期冲刷,设备、管道会因腐蚀等导致壁厚减薄、疲劳,进而产生裂纹等缺陷,假如不能及时发现,及时消除,极易因设备、管道由于承受不了正常工作压力而发生物理爆炸,其后果又也许引发次生火灾及化学爆炸。 半水煤气转换为变换气后,气体中的H2含量显著增长,高温气体一旦泄漏出来,遇空气易形成爆炸性混合物,遇火或高热很容易引起火灾、爆炸事故;假如设备或生产系统形成负压,空气被吸入与煤气混合,形成爆炸性混合物,在高温、摩擦、静电等作用下,也会引起化学爆炸;假如生产系统半水煤气中氧含量超过工艺指标,会引起过氧爆炸,违章动火,违章检修,也会引起化学爆炸。2.4 压缩工段 易燃、易爆气体经压缩机加压后,其压力和温度都得到提高,可燃气体的爆炸范围随温度高、压力大而扩大。若高压气体泄漏到空间,即使有少量的也容易形成爆炸性混合物,同时高温、高压气体泄漏时,气流冲击产生静电火花,极易引起火灾、爆炸事故。2.5 脱碳与铜洗工段铜洗工段的压力及H2浓度很高。同时,高、低压连通部位多,容易发生高压串到低压部分,导致发 生物理爆炸、化学爆炸和火灾危险。2.6 合成工段 在小氮肥生产中,合成工段属于高温、高压工段,且高压、低压并存,这决定了对生产合成氨的设备、管道必须有更高规定。假如由于材质自身的缺陷,制造质量但是关,维修质量不合格,外界压力超过设备、管道的承受压力,便会发生物理爆炸,同时也会引发化学爆炸。在高温高压下,H2对碳钢有着较强的渗透能力,形成氢腐蚀,使钢材脱碳而变脆(即氢脆);N2也会对设备发生渗氮作用,从而减弱其机械性能;材料自身在高温高压下会发生连续的塑性变形,改变其金相组织,从而引起材料强度、延伸等机械性能下降,使材料产生拉伸、起泡、变裂和裂纹而破坏。氢脆、氮蚀、塑性变形的发生,也可引起爆炸事故的发生。 合成工段重要使用H2为原料,反映生成了氨。H2和NH3是易燃易爆气体,并且其爆炸极限在高温高压下将扩大,一旦发生泄漏而与空气混合,极易发生爆炸。 二、装置区布局及说明1、装置区布局的大体设计规定1）重量大的设备设立在地基最佳的地方。2）换热器尽量设在地上。3）按照流程图，对设备周边的配管、阀门仪表等的安装位置进行研究，留出充足的空间，以免互相碰撞。4）施工所需要的道路及安装所需要的空间。5）为了将来扩建，预留适当的空间，此外还要考虑与原有危险性大的设备保持安全距离。6）由于在运转或维修时也许会有化学危险物等流出，所以泵、换热器、塔、槽等设备的周边地面应进行铺装，并用高于15cm的围堰围住。7）设备与设备之间以及这些设备与其他设备之间所铺设的通道的宽度应为0.8m以上。8）装置内的道路两个方向都是通路，不能有死路，以便在发生火灾时消防车的进出。9）装置内的设施均应通风良好，不能有滞留气体的地方。10）装置平面布置设计应满足工艺流程规定,按物流顺序布置设备。11）装置平面布置设计应满设备的间距、建筑物、构筑物的防火间距规定,符合安全生产和环境保护规定。 12）装置平面布置设计应考虑管道安装经济合理和整齐美观,节省用地和减少能耗,便于施工、操作和维修。 13）装置平面布置设计应满足全厂总体规划的规定；装置主管廊和设备的布置应根据装置在工厂总平面图上的位置以及有关装置、罐区、系统管廊、道路等的相对位置拟定,并以相邻装置的布置相协调。 14）装置平面布置设计应根据全年最小风频率风向拟定设备、设施与建筑物的相对位置。 15）设备应按工艺流程顺序和同类设备适当集中相结合的原则进行布置。在管廊两侧按流程顺序布置设备、减少占地面积、节省投资。解决腐蚀性、有毒、粘稠物料的设备宜按物性分别布置。 16）设备、建筑物、构筑物应按生产过程的特点和火灾危险性类别分区布置。为防止结焦、堵塞、控制温降、压降,避免发生副反映等有工艺规定相关的设备,可靠近布置。17)工艺设备的竖向布置，应按下列原则考虑:工艺设计不规定架高的设备,特别是重设备,应落地布置；由泵抽吸的设备和容器以及真空、重力流、固体卸料等设备,应满足工艺流程的规定,布置在合适的高层位置；当装置的面积受限制或经济上更为合理时,可将设备布置在构架上。 18)在拟定设备和构筑物的位置时,应使其地下部分的基础不超过装置边界线。附：装置内通道的最小净宽和最小净高单位：m1重要车行道路44.52消防、检修道路44.53大型装置区块之间的道路64.54泵区检修通道23.25操作、连接通道0.82.22.氮肥生产流程氮肥生产流程可概括为以下四个环节：（1）造气将原料制备成重要具有氢、氮气体的原料气。（2）精制将原料气中氢、氮以外的杂质去除，使原料气得到精纯。（3）压缩与合成将较为纯净的氮、氢比例为1：3的氮氢混合气体压 缩到高压状态，在催化剂和高温的作用下合成为氨。 （4）氨加工将氨经进一步加工得氮肥。 前三步常称为氨的合成。经进一步加工制得的成品如硝酸铵、尿素等都是化肥。合成氨流程图2.1 造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反映，重要过程为吹风和制气。具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。 2.2 脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，并且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的重要目的就是运用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。气柜中的半水煤气通过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后通过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。脱硫液再生后循环使用。2.3 变换工段变换工段的重要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反映，生成CO2和H2。通过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热互换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反映后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。2.4 变换气脱硫与脱碳经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。脱碳的重要任务是将变换气中的CO2脱除，对气体进行净化，采用变压吸附脱碳工艺。来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气，进入水分离器，分离出来的水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常压的解吸气经阻火器排入大气。2.5 碳化工段2.5.1 气体流程来自变换工段的变换气，依次由塔底进入碳化主塔、碳化付塔，变换气中的二氧化碳分别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反映而被吸取。反映热由冷却水箱内的冷却水移走。气体从付塔顶出来，进入尾气洗涤塔下部回收段，气体中的少量二氧化碳和微量的硫化氢被无硫氨水继续吸取，再进入上部清洗段。气体中微量二氧化碳被软水进一步吸取，最后达成工艺指标经水分离后，送往精脱硫塔进一步脱硫后，送往压缩机三段进口。2.5.2 液体流程浓氨水由浓氨水泵从吸氨岗位浓氨水槽打入付塔，一方面溶解塔内的结疤，另一方面吸取主塔尾气中的剩余二氧化碳，逐步提高浓氨水的碳化度。然后，付塔的溶液由碳化泵从底部抽出，打入主塔，在主塔内进一步吸取变换气中的二氧化碳，生成含碳酸氢铵结晶的悬浮液，再由底部取出管压入分离岗位进行分离。回收塔回收段中的无硫氨水来自合成或铜洗工段使用过的无硫氨水和回收段的稀氨水压入稀氨水压入吸氨岗位母液槽和稀氨水槽或送脱硫岗位使用，从回收段出来的水直接排污水沟。2.6 甲醇合成工段联醇是将经变换、脱碳后的净化气中的CO：1-5%、CO20.5%（其含量可根据生产所规定的醇氨比调节）与气体中的H2经压缩机加压到15MP后，依次通过洗氨塔、油分、预热器、废热锅炉进入合成塔，在催化剂的作用下合成为甲醇，同时起到气体净化的作用。醇后气中CO0.5%、CO20.2%。出塔气体经水冷却到40左右，将气体中的甲醇冷凝，使气体中的甲醇含量小于0.5%，经醇分离器分离出甲醇后，一部分气体经甲醇循环机返回甲醇合成塔，大部分气体进入精炼工段。2.7 精炼工段醇后工艺气中还具有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化剂中毒，因此在去氨合成工序前，必须进一步将CO和CO2脱除。醇后气体由铜洗塔底部进入，与塔顶喷淋的醋酸铜氨液逆流接触，将工艺气中的CO和CO2脱除到25ppm以下，经分离器将吸取液分离后送往压缩机六段进口。铜氨液从铜洗塔经减压还原、加热、再生后，补充总铜、水冷却、过滤、氨冷后经铜氨液循环泵加压循环使用。2.8 压缩工段压缩工段的压缩机为六段压缩。由于合成氨生产过程中，变换、脱碳、粗醇与氨合成分别在0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa条件下进行，压缩工段的任务就是提高工艺气体压力，为各个生产工段提供其所需的压力条件。2.9 氨合成工段氨合成工段的重要任务是将铜洗后制得的合格N2、H2、混合气，在催化剂的存在下合成为氨。压缩机六段来的压力为27 MPa的新鲜补充气，与循环气混合后进入氨冷器、氨分离器、冷互换器，经循环机升压并通过油分离器除油后进入氨合成塔的内件与外筒的环隙，冷却塔壁，出来后经预热器升温后进入氨合成塔内件，完毕反映后离开反映器，分别进入废热锅炉、预热器、软水加热器回收热量，最后经水冷器、冷互换器、氨冷器降温冷却，将合成的氨液化分离出系统，未反映的氮氢气循环使用。2.10 冷冻工段由于氨合成工段需要通过液氨气化来产生低温生产条件，因此冷冻工段的任务就是把气态的氨重新液化。由氨蒸发器蒸发的气氨经气氨总管进入冰机前分离器，分离出液氨后进入氨压缩机加压，加压后的气氨经油分离器后进入水冷器，在此气氨冷凝为液氨并回到冰机液氨贮槽，由支出阀送给氨蒸发器循环使用或氨库。3.重要设备布置规范3.1 泵（1）各类分离器和泵之间间距在4.5m左右（2）泵类于换热器间距保持在4.5m左右（3）各类液罐的间距保持在2到4m之间（4）泵基础对齐（5）前方的操作检修通道不应当小于1.25m。标高设立在0.3m3.2 加热炉的布置（1）传递管线最短（2）明火加热炉宜集中布置在装置的边沿并靠近消防通道，且位于可燃气体、液化烃、 甲 B、乙 A 类设备的全年最小频率风向的下风侧。（3）加热炉可按炉子中心线对齐，并成排布置。加热炉炉体之间的净距不宜小于 3m。（4）采用机动吊装机具吊装炉管时，应有机动吊装机具通行的通道和检修场地。对于水 平布置炉管的加热炉，加热炉的一侧应有炉管抽出的检修场地，检修场地的长度应不小于 炉管长度加 2m。加热炉外壁与检修道路边沿的间距不应小于 3m。3.3 塔的布置： （1）塔的布置规定：塔与进料加热器、非明火加热的重沸器、塔顶冷凝冷却器、回流罐和塔底抽出泵等宜按工艺流程顺序，在不违反“防火规范”的条件下尽也许靠近布置，便于操作管理。应在塔和管廊之间布置管道，在背向管廊的一侧设立检修通道或场地。塔的人孔、手孔应朝向检修区一侧。塔和管廊立柱之间没有布置泵时，塔外壁与管廊立柱之间的距离一般为3到5m，不宜小于3m。 （2）塔和管廊立柱之间布置泵时，泵的基础与塔外壁的间距应按泵的操作、检修和配管规定拟定，一般不宜小于2.5m。 （3）两塔之间净距不宜小于2.5m，以便敷设管道和设立平台。3.4 管廊的布置：（1）管廊的长度：由设备的平面布置决定。设备的数量和尺寸是其重要影响因素。（2）管廊的高度：横穿道路时4.5m；下方布置泵时3.5m；下方布置换热器时，适当增长标高，可为5.5m。 （3）管廊的宽度：由管子数和管径决定，并加一定余量，一般9m，特殊情况12m。管廊的管道布置原则：大直径管道应靠近管廊柱子布置；小直径、气体管道、公用工程管道布置在管廊中间；工艺管道宜布置在与管廊相连接的设备一侧；工艺管道视其两端所连接的设备管口标高可以布置在上层或下层；需设立“”型补偿器的高温管道，应布置在靠近柱子处，且”型补偿器宜集中设立；低温介质管道和液化烃管道，不应靠近热管道布置；也不要布置在热管道的正上方；对于双层管廊，气体管道、热管道、公用工程管道、泄压总管、火炬干管、仪表和电气电缆糟架等宜布置在上层；一般工艺管道、腐蚀性介质管道、低温管道等直布置在下层；管廊上管道设计时，应留1020裕量。三、原料和产品储存单元说布局及说明1.氮肥原料1.1 氮肥原料种类1.1.1 铵态氮肥铵态氮肥涉及碳酸氢铵(NH4HCO3)、硫酸铵(NH4)2SO4、氯化铵(NH4Cl)、氨水(NH3.H2O)、液氨(NH3)等。铵态氮肥的共同特性：1、铵态氮肥易被土壤胶体吸附，部分进入粘土矿物晶层。2、铵态氮易氧化变成硝酸盐。3、在碱性环境中氨易挥发损失。4、高浓度铵态氮对作物容易产生毒害。5、作物吸取过量铵态氮对钙、镁、钾的吸取有一定的克制作用。1.1.2 硝态氮肥硝态氮肥涉及硝酸钠(NaNO3)、硝酸钙Ca(NO3)2、硝酸铵(NH4NO3)等。硝态氮的共同特性：1、易溶于水，在土壤中移动较快。2、NO3吸取为主吸取，作物容易吸取硝酸盐。3、硝酸盐肥料对作物吸取钙、镁、钾等养分无克制作用。4、硝酸盐是带负电荷的阴离子，不能被土壤胶体所吸附。5、硝酸盐容易通过反硝化作用还原成气体状态（NO、N2O、N2），从土壤中逸失。1.1.3 铵态硝态氮肥铵态硝态氮肥涉及硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵。1.1.4 酰胺态氮肥酰胺态氮肥尿素CO(NH2)2，含N46.7%，是固体氮中含氮最高的肥料。1.2 氮肥原料生产天然气、煤炭、石油是生产化肥的三大原料，通常被称为气头、煤头、油头三类，由于石油和煤炭价格的升幅远大于天然气，故按成本优势排列为气头、煤头、油头。我国现阶段生产合成氨的原料中煤占65%、天然气占28%、重油占7%。合成氨生产所用的煤重要是无烟煤，只有少数几个公司采用德士古法、鲁奇法、恩德炉法和灰熔聚法生产合成氨，不用无烟煤。现将用于生产合成氨的重要原料分述如下。 1.2.1 煤和焦炭截至2023年终，我国已探明无烟煤的储量达1130亿吨，占全国已探明煤炭储量的U%。同年我国无烟煤产量为3.04亿吨，占全国煤炭产量的18%，其中用于化肥工业造气的无烟煤大约在4000万吨。产地重要集中在山西晋城、宁夏石炭井、河南焦作、永城，其中晋城无烟煤质量最佳。合成氨生产采用的固定层常压气化炉对无烟煤的规定是：固定碳(于基)70%;灰分(干基)20%;挥发分(干基)70%;粒度2575ram。此外为解决无烟煤来源局限性或节约成本，有些公司还运用无烟煤粉制成块状(煤饼、煤棒)来代替无烟块煤。用鲁奇法气化时，也可使用粒度较小(24mm)、机械强度和热稳定性较差的煤。德士古水煤浆气化和壳牌干煤粉气化使用煤种比较广泛。1.2.2 天然气目前中国探明天然气可采资源量为14万亿立方米左右，截至2023年终，我国天然气探明地质储量3.86万亿立方米，天然气探明可采储量2.47万亿立方米(不含油田溶解气可采储量3807亿立方米)，目前我国天然气探明限度为17.6%。全国有5个天然气富集区，重要分布在东部地区的渤海湾和松辽平原;陕甘宁地区的中部、中东部;川渝地区的东部、中部、西北部;青海的冷湖、南八仙、涩北;新疆自治区的塔里木、吐哈。天然气可分为“干气”和“湿气”。“干气”所含成分几乎全是甲烷，纯度较高，乙烷以上的烷烃气较少。“湿气”则具有10%左右乙烷以上烷烃的混合气，中国“湿气”多为油田伴气愤。据记录，世界上天然气重要用作民用燃料和发电，化工运用的比例较低，仅占天然气消费量的10%12%，并且重要用于合成氨和甲醇的生产。天然气是清洁能源，热值高、易燃烧、污染少，是优质的民用和工业燃料，也是生产合成气的抱负原料。 1.2.3 重油用于生产合成氨原料气的燃料油通常为重油和渣油。炼油厂常压蒸馏所得馏出点在350以上的塔底产品称为重油，重油再经减压蒸馏所得的520以上的馏分称为渣油。习惯上把各种深度加工方法所得到的重质油通称为重油。重油是由碳、氢、氧、氮、硫及灰分组成，般含氢10%13%，碳85%88%，氧和氮都不超过1%，硫0.1%1.5%，构成灰分的有钠、镁、钒、镍、铁和硅等元素，总量不超过0.3%。制合成氨原料气的重要成分是碳和氢，它们的比例用C/H表达，C/H较低的油密度小，热值较高。热值较高的油耗氧少，而得到的有效气较多。重油中氧和氮元素大部分以中型胶质或沥青质化合物存在，这些物质在重油预热时易析出碳，以致沉淀并堵塞滤网和较细的管道。重油中的硫、硫化物、硫醚、噻酚等化合物是合成氨生产中的有害物质，必须清除。1.3 氮肥原料解决整个生产过程可以分为造气、脱硫、压缩、变换、脱碳、合成、甲醇、尿素等重要单元（工段）。上述各单元（工段）的操作在工艺上密切联系，但在地区上分散、在控制上相对独立。1.3.1 造气造气一般是以块煤为原料，采用间歇式固定层常压气化法，在高温和程控机油传动控制下，交替与空气和过热蒸汽反映。反映方程式：吹风C+O2CO2+QCO2+C2CO-Q上、下吹C+H2O(g) CO+H2-QA、 吹风阶段 吹风阶段的重要作用是产生热量，提高燃料温度。B、 上吹（加氮）阶段上吹阶段的重要作用是置换炉底空气，吸取热量、制造半水煤气，同时加入部分氮气。C、 下吹阶段下吹阶段作用是制取半水煤气，吸取热量，使上吹后上移的气化层下移。D、二上吹阶段二上吹的重要作用是将炉底及进风管道中煤气吹净并回收，保证生产安全。E、 吹净阶段吹净的重要作用是回收造气炉上层空间的煤气及补充适量的氮气，以满足合成氨生产对氮氢比的规定。1.3.2 变换工艺简介通过压缩有一定压力的半水煤气先通过油水分离器，除去煤气中的油物。然后进入饱和塔的下部与热水进行互换后升至一定温度，通过气水分离器分离出煤气中的水份。去除水分的煤气进入预热互换器，与中变炉出口的高温煤气进行两次热互换后，进入中变炉，在触媒的催化作用下，煤气中的一氧化碳发生反映，生成二氧化碳，中变炉的炉体内有三层反映区，在正常的工艺状况下，第一层的反映温度控制在450左右，第二层反映温度控制在400左右，第三层的反映温度控制在380左右。反映后出中变炉的变换气进入与入口水煤气进行热互换的两级热互换器后，再进入低变炉使变换气中的一氧化碳进一步变换，通过两次变换的水煤气成为合格的变换气后，经热水塔，冷却塔之后送入下一工段进行后续解决。1.3.3 脱碳工艺简介具有一定浓度（CO2）的变换气进入吸取塔内。气体中CO2被逆流流下的碳酸丙烯酯所吸取。净化CO2气脱至所规定的浓度由塔顶排出，成为可供用户使用的工艺气。吸取CO2后的碳酸丙烯酯富液经涡轮机回收能量后，在高压闪蒸槽内闪蒸。高压闪蒸液再到减压槽进行减压闪蒸。减压闪蒸汽相含浓度较高的CO2，可供用户使用。减压闪蒸液在气提塔内经空气气提再生，再生后的碳酸丙烯酯贫液经循环液泵送回吸取塔循环使用。气提空气由通风机从气提塔塔底送入。高压闪蒸汽中含CO2及部分工艺气。高压闪蒸汽可所有或部分返回压缩与原料气汇合，以回收氮气和氢气。脱碳过程中，入脱碳塔贫液的流量，将直接影响二氧化碳在脱碳塔中的溶解度。流量过小，原料气中的CO2不能被充足吸取；流量过大，能耗增长。闪蒸槽的液位和压力，对于原料气的 回收再运用有重要作用，它不仅可以回收闪蒸汽里的氮气和氢气，还可以减少碳酸丙烯酯的损失。脱碳后煤气送入下一个工段进行进一步解决。1.3.4 合成工艺简介目前国内大多数中小氮肥公司均采用中压法氨合成工艺，其合成压力为31.4MPa。合成塔的直径一般为8001200mm。将压缩送来的合格精炼气在适当的温度、压力和触媒存在的条件下合成为氨，所得气氨经冷却水及液氨冷却，冷凝为液氨，并将液氨从氢氮气中分离出来，未合成的氢氮气补充部分新鲜气继续在合成系统内循环合成。1.3.5 甲醇工艺简介甲醇是重要的有机化工原料，又是优良的能源载体。近代工业甲醇生产重要以天然气、煤炭为原料转化和气化制得，我国目前年产5万吨和10万吨的生产装置大都是以煤炭为原料制得。甲醇的生产一般分为合成和精馏两个工段。1、甲醇合成：脱碳岗位送来的净化气和循环机来的循环气在油分离器混合，经油水分离器分离油水，剩余的原料气分主副线进入合成塔合成生成粗甲醇气，借助于铜基催化剂的作用，CO、CO2和H2进行化合反映生成甲醇，经冷凝到醇分离器分离得粗甲醇，减压后送中间槽，不凝气体一部分加压循环使用，一部分经高压水洗塔水洗掉夹带的甲醇经铜洗送入氨合成系统，粗甲醇送精馏。流程图如下：2、甲醇精馏：甲醇的精馏工艺，多数采用两塔流程，少数生产规模较大的厂采用三塔流程，年产5-10万吨的装置一般都采用两塔流程。粗醇经预塔给料泵加压经粗醇预热器加热到65左右进初塔，同时初塔再沸器用蒸汽加热使塔内液体蒸发，甲醇及其他轻组分的蒸汽由塔顶蒸出，冷凝后打回流。控制出气温度40-45，塔釜温度75-85；塔顶温度60-65。经预塔底出来的预后甲醇给主塔，主塔再沸器加热使塔底温度控制在104-120，塔顶出气温度控制在65-70，在塔顶采出回流液即精醇；合格后送精醇储槽。流程图如上：1.3.6 尿素工艺简介尿素的生产原理是氨与二氧化碳的合成，生产方法有水溶液全循环法、气提法、中压联尿法，小氮公司大多采用水溶液全循环法。其反映方程式为：2NH3（液）+CO2（气）CO（NH2）2（液）+H2O（液）+Q二氧化碳（压力为20.69MPa，温度为125）经压缩机压缩进入合成塔，从一吸塔送来的90甲铵液经一甲泵加压至20.69MPa送入合成塔，液氨在氨预热器中加热至60送入合成塔，在合成塔中进行合成反映。在反映的过程中，合成塔的操作压力为19.6 MPa，温度为186-191，整个反映过程CO2的转化率在63左右。出尿素合成塔的反映液具有尿素、甲铵、过剩氨和水，出来后通过压力调节阀减压至1.77MPa进入预蒸馏塔上部，在此分离出闪蒸气体后，液体自流到中部蒸馏段，与从一分加热器出来的热气逆流换热，使液相中的部分甲铵分解与过剩氨蒸出、气化进入气相。预蒸馏后的尿液自蒸馏下部流入一分加热器，物料温度控制在155-160，在此甲铵的分解率达成80，总氨蒸出率达成90。从一分加热器出来的尿液进入预蒸馏塔下部的分离器进行气液分离，液相自塔底排出，经减压后送至二分塔。尿液在二分塔上部闪蒸后，液体通过液体分离器进入蒸馏段，与下分离段出来的气相逆流接触换热，出蒸馏段的尿液从底部进入加热段的列管内，物料温度控制在135-140，使甲铵基本分解，气液混合物进入下分离段进行气液分离，尿液经液位调节阀入闪蒸槽。在闪蒸槽中液相残余的氨和二氧化碳大部分逸入气相，尿液直接进入一段蒸发器或流入尿液槽。尿液经一段蒸发加热器下部热能回收段和上部蒸汽加热段加热到130，压力控制在0.033MPa（绝压），这时浓度提高至96。尿液经一段蒸发器分离段出来去二段蒸发器，在0.0033 MPa（绝压）、140的条件下被浓缩成99.7的熔融尿素，经分离段分离后，熔融尿素由熔融泵送往造粒塔顶部的旋转喷头进行造粒。2、氮肥储存单元布局及说明2.1 氮肥的储存1、尿素是固体氮肥中含氮量最高的肥料，理化性质较稳定，施后对土壤性质没有影响，可施用于任何土壤和作物，可做根外施肥使用。同时尿素也是树脂、塑料、炸药、医药、食品等工业的重要原料。2、尿素也可以部分代替蛋白质饲料，例如倒在奶牛青饲料中能代替一部分蛋白质饲料，但尿素的加入量不能超过青饲料的3%和总饲料量的1%，否则牲畜肾脏承担过重，容易引起疾病，大豆饼中含脲酶，不要与尿素混合供应。3、尿素假如贮存不妥，容易吸湿结块，影响尿素的原有质量，给农民带来一定的经济损失，这就规定广大农户要对的贮存尿素。在使用前一定要保持尿素包装袋完好无损，运送过程中要轻拿轻放，防雨淋，贮存在干燥、通风良好、温度在20度以下的地方。4、假如是大量贮存，下面要用木方垫起20公分左右，上部与房顶要留有50公分以上的空隙，以利于通风散湿，垛与垛之间要留出过道。以利于检查和通风。已经开袋的尿素如没用完，一定要及时封好袋口，以利下年使用。2.2 储存单元布局及说明2.2.1 储存注意事项1）根据氮肥生产特性，工艺规定、运送及安全卫生规定，结果自然条件和本地提交布置厂建、构筑物、各种设施、交运路线，拟定它们之间的相对位置及具体地点，拟定储存地点。2）合理综合布置厂内室内地上地下各种工程管线，使它们不能互相抵触和冲突，使各种管网的线途径直简捷，与总平面及竖向布置相协调。2.2.2 氮肥储存单元设施1）符合氮肥生产工艺流程的合理规定。保证各生产环节的径直和短捷的生产作业线，避免生产流程的交叉和迂回往复，各物料的输送距离最小。2）氮肥储存公用设施应力求靠近负荷中心，以使输送距离最小3）氮肥储存厂区铁路，道路要径直.简捷。车辆往返频繁的设施（仓库、堆场、车库运送站等）宜靠近厂区边沿布置。4）储存单元较平坦时，采用矩形街区布置方式，以使布置紧凑，用地节约。5）预留储存发展用地，至少应有一个方向可供发展的也许。重要将发展用地留与厂外，重视风向和风向频率对总平面布置的影响，布置建、构筑物位置是要考虑它们与主导风向的关系。应避免将厂房建在窝风地段。2.2.3 氮肥储存单元布局及说明1氮肥储存厂区总平面布置图。2本氮肥储存单元与其它各生产氮肥储存单元、辅助生产氮肥储存单元、生活设施以及本氮肥储存单元与氮肥储存单元内外的道路、铁路、码头、输电、消防等的关系，了解有关防火、防雷、防爆、防毒和卫生等国家标准与设计规范。3熟悉本氮肥储存单元的生产工艺并已绘出管道及仪表流程图；熟悉有关物性数据、原材料和主、付产品的贮存、运送方式和特殊规定。4熟悉本氮肥储存单元各种设备、设备的特点、规定及日后的安装、检修、操作所需空间、位置。如根据设备的操作情况和工艺规定，决定设备装置是否露天布置，是否需要检修场地，是否经常更换等。5了解与本氮肥储存单元工艺有关的配电、控制仪表等其它专业和办公、生活设施方面的规定。6具有氮肥储存单元设备一览表和氮肥储存单元定员表。7氮肥储存单元布置设计要适应总图布置规定，与其它氮肥储存单元、公用系统、运送系统组成有机体。8最大限度地满足工艺生产涉及设备维修规定。 9经济效果要好；有效地运用氮肥储存单元建筑面积和土地；要为氮肥储存单元技术经济先进指标发明条件。10便于生产管理，安装、操作、检修方便。 11要符合有关的布置规范和国家有关的法规，妥善解决防火、防爆、防毒、防腐等问题，保证生产安全，还要符合建筑规范和规定。人流货流尽量不要交错。 12要考虑氮肥储存单元的发展和厂房的扩建。 13 考虑地区的气象、地质、水文等条件。2.2.4 氮肥储存单元规定1.氮肥必须储存在专用仓库、专用场地或者专用储罐内，储存数量构成重大危险源的危险化学品，必须在专用仓库、储罐内单独存放。2.应当根据氮肥的种类、特性在库房内设立相应的监测、通风、防晒、调温、防火、防爆、防毒、消毒、中和、防潮、防雷、防静电、防腐、防渗漏、防护围堤等安全设施，并按照国家标准和有关规定进行维护、保养，保证安全规定。储存场地应当设立通风、报警装置，并保证在任何情况下处在正常使用状态。3氮肥专用仓库，应当符合国家标准对安全、消防的规定，设立明显的标志，危险化学品专用仓库的储存设施应定期监测。4互相禁忌与灭火方法不同的物品不能混存，必须分间、分库储存，并在醒目处标明储存物质的名称、性质和灭火方法。5库存氮肥应当分类、分垛储存，每垛占地面积不宜大于100m2，垛间距不小于1m，垛与墙间距不小于0.5m，垛与柱间距不小于0.3m，主通道宽度不小于2m。四、氮肥厂防火防爆设计1.区域选择根据石油化工公司设计防火规范，在进行区域规划时，应根据石油化工公司及其相邻的工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形，风向等条件，合理布置。选择主导风向为北风石油化工公司的生产区，宜位于邻近城乡或居住区全年最小频率风向的上风侧，以便生产过程中的废气及时排除和扩散，以减少对本公司和邻近公司和居民的环境影响。公路和地区架空电力线路，严禁穿越生产区。区域排洪沟不宜通过厂区。当相邻设施为港区陆域、重要物品仓库和堆场、军事设施、机场等，对石油化工公司的安全距离有特殊规定期，应按有关规定执行。接近原料厂地及产品销售地区，运送方便。地下水位最佳低于地下室和地下构筑物的深度；地下水对建筑基础最佳无侵蚀性。了解蓄水层水量根据工厂运货量、物料性质、外部运送条件、运送距离等因素合理拟定采用的运送方式（铁路、公路、水运、空运）。运送路线应最短，方便，工程量小，经济合理。靠近水源，保证供水的可靠性，并符合生产对水质、水量、水温的规定。污水便于排入附近江河或城市下水系统。应有助于同相邻公司和依托城市（镇）要科技、信息、生产、修理、公用设施、交通运送、综合运用和生活福利等方面和协作。避免将厂址选择在建筑物密集、高压输电线路地工程管道通过地区，以减少拆迁。以甲市为例，甲市的重要重型工业区分布在乙区，甲市地处温带季风气候区，常年以西北、东南风为主，最小上风向为西南地区，所以本厂应当建设在东北或者西南区，考虑交通环境和相应的工业配套设施，在乙区选址比较好。由于本厂的原料和生产成品具有一定的危险性质，所以应当远离居民区和加油站等地点，以保证人身及财产安全。综合以上所述，应当把本厂设立在远离居民区的乙区郊区。 2. 生产区间划分2.1 生产区由于所有的生产环节基本上都是高温高压条件，所以每个环节单独设立一个车间，互相独立，减小发生事故时的连锁反映的概率。各生产车间编号分别为1、2、3、4、5、6、7、8，且各个生产车间的功能与规模见表3.1。表3.1各个生产车间的功能与规模编号车间名称生产车间功能长(m)宽(m)高(m)面积()1造气车间生产制造氨气所需的H235301010502脱硫车间除去造气车间生成的含硫物质5560633003变换车间将半水煤气转化为气6025615004压缩车间将H2压缩302567505脱碳车间除去混合气体中的甲烷252065006铜洗车间提高H2的浓度303069007合成车间生成NH3的车间35301010508尿素提炼车间合成尿素并提炼40351514002.2 仓