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设计说明书


《化工设计及安全概论》 案例设计说明书
题目: 年产 5 万吨中浓度复合肥工艺设计

姓 学 专 班

名: 号: 业: 级:

柴结实 20080300101 化学工程与工艺 2008 级 1 班 张文辉(高工) 张亚涛(讲师)

任课教师:

完成时间:
<

br />2011 年 6 月

目录

一、 引言
1.1 设计背景------------------------------------2 1.2 设计概况------------------------------------2 二、工艺设计 2.1 设计依据------------------------------------3 2.2 原料来源------------------------------------3 2.3.设计原则------------------------------------3 2.4 物料衡算------------------------------------4 2.5 热量衡算------------------------------------5 2.6 冷却过程的热量衡算--------------------------6 2.7 主要设备选型--------------------------------6 2.8 设备一览表----------------------------------13

三、工艺流程
3.1 破碎、混合、造粒系统-----------------------14 3.2 干燥系统-----------------------------------14 3.3 冷却系统-----------------------------------15 3.4 筛分和包装系统------------------------------15 3.5 返料破碎------------------------------------15 3.6 工艺流程图----------------------------------15

四、经济核算
4.1 投资利润核算--------------------------------16 4.2 经济指标------------------------------------19
1

五、小结----------------------------------------19 六、主要参考文献------------------------------20 一、引言
1.1. 设计背景
复混肥是指氮、磷、钾3 种养分中, 至少含有其中2 种养分的肥料。按制造方法基本 上可以将其划分为3 类: 用化学合成方法制得的化成复合肥;用机械造粒等方法制得的配 成复混肥; 临时掺混而成的。按浓度高低可分为作物专用肥和BB肥两种类型。作物专用 肥以碳铵或氯化铵(有的也用少量尿素)为氮素原料,混合磷钾肥,一般需要造粒,,以减 少氮素挥发损失,N—P2O5—K2O总有效养分含量约25%;BB肥是Bulk Blend of Fertilizer 的英文缩写,意为散装混合肥料, 将颗粒状尿素、磷铵、氯化钾混合使用,N—P2O5—K2O 总有效养分含量约52%。功能性复混肥料的优势如下:施肥对象明确,针对性强;促进平 衡施肥,有效提高肥料利用率;配方灵活,施用方便。 功能肥料生产工艺的选择主要取决于基础原料的种类、性质以及对功能肥料的要求。 —般可以分为颗粒掺合法、干粉混合造粒法、包裹法、流体法和熔体造粒法等几种工艺。 复混肥中作物所需营养元素含量高而且全面。它是平衡配方施肥的科技物化产品, 根 据当地的气候、土壤、作物的特点, 有针对性且较科学地配合恰当的氮磷钾比例, 添加适 量的中、微量元素如S、B、Zn、Mo等, 有些还掺入了除草剂、农药、植物激素。实践表明, 复混肥对提高作物单产、改善农产品品质具有十分重要的作用。 复混肥具有养分配比适合作物营养需要的特点, 可协调作物不同生育阶段养分的平衡 供应, 省去农户为作物配比适当的氮、磷、钾养分的麻烦, 施用安全, 肥效较为持久, 利用 率高。

1.2.设计概况
本设计采用下述生产工艺:粉状原料经搅拌机混合均匀后, 用皮带输送到混合器, 用 单链粉碎机破碎后, 经 皮带送入造粒机, 在造粒机内用 0. 4MPa 饱和蒸汽造粒,成粒后的 半成品进入干燥机, 用 200~ 400 烟气进行烘干, 烘干后的物料经 斗提机送入冷却机, 经 冷却后的物料通过斗提机进入回转筛,筛分后的细返料通过皮带返回系统造粒, 成品粒经
2

3# 斗提机进入振动筛与大粒分离, 大粒料破碎后经由皮带返回系统。 成品进入包裹机加入 防结块剂后进行包装。

二.工艺设计
2.1.设计依据
1、产品规格:15-10-10; 2、设计的规模为 5 万吨/年; 3、缓释肥设计的养分总量 N—P2O5—K2O 的含量 30%,产品含水 2.5%,参考国家标准; 4、设计过程按年工作日 300 天;作业制度:三班倒,每班工作、运行 6.0h , 每天清理 2.0h,实际过程中一天运行 20.0h/d;

2.2.原料来源:
氮肥:尿素,含氮 46%,含水量 0.5%,价格 1800 元/吨;氯化铵,含氮 24%,含水量 0.5%,价格 2500 元/吨; 磷肥:过磷酸钙,钙镁磷肥,含五氧化二磷均为 15% 钾肥:氯化钾,含氧化钾 60%,含水量 1%,价格 2400 元/吨;硫酸钾含氧化钾 50%, 含水量 1%,价格 3000 元/吨。 粘结剂用量为物料量的 10%,固含量 30%; 干燥过程损失物料:以出口量的 0.8%计;筛分、破碎过程物料损失量:以成品量的 0.3%计; 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:外部共给,至界区内; 厂内运输:叉车

2.3.设计原则
化工厂的投资建设要考虑到环境、国家标准、技术可行性、人员等各方面因素,可参 照以下设计标准: 1、大气环境质量标准 2、城市区域环境噪声标准 GB3095-82 GB3096-82
3

3、污水综合排放标准

GB8978-88 GBJ4-73

4、工业“三废”排放试行标准 5、锅炉烟尘排放标准

GB3841-83

2.4.物料衡算
(1)条件:产品规格:1:0.6:0.7,设计的规模为 5 万吨/年。功能肥设计的养分总量 N—P2O5—K2O 的含量 30%。 (2)计算过程:设计过程按年工作日 300 天;作业制度:三班倒;实际过程中一天运行 22.5h/d,有年产 5 万吨;故实际过程中一小时生产量: 5× 4÷ 10 300÷ 22.50﹦7.407 吨/h 即为 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%,故实际的过 程中每小时生产量为 7489.6kg 出口中品位产品的含水量为 2 .5%;则每小时生产干产品量为: B’=7489.6×0.975=7302.3kg/h 功能肥的设计选择原料:N 源来源于尿素, P2O5 来源 SSP, K2O 的来源为 KCl。 粘结剂 H2SO4 用量为物料量的 10% ,即 R=10%,浓度为 ρ=30%,以一小时为基准,物料 衡算方程为

X?1 - x ? ? Y?1 - y? ? Z?1 - z? ? R ? ? ? ?X?1 - x ? ? Y?1 - y? ? Z?1 - z?? ? B? (1)
式中,X、Y、Z 分别为尿素、KCl 和 SSP 每小时用量; x、y、z 分别为尿素、KCl 和 SSP 的含水率。 尿素、KCl 和 FMP 中有效成分含量分别为 i、j 和 k,则 i=46%,j=60%,k=14%。任 务书中要求产品规格为 1:0.6:0.7(N-P2O5-K2O) ,则可得以下关系: 0.6X(1-x)i=Z(1-z)k 0.7X(1-x)i=Y(1-Y) j 由(1)(2)和(3)式,得 、 X=2036.2 Y=1092.1 Z=4013.3

尿素、KCl 和 SSP 每小时的加入量分别为 2036.2 kg/h、1092.1 kg/h 和 4013.3kg/h。 粘结剂每小时用量为

W ? R?X?1 - x ? ? Y?1 - y? ? Z?1 - z??
4

=0.1× (2036.2× 0.995+1097.5× 0.995+4013.3× 0.99) =708.9kg/h 复合肥有效成分含量如下: N 含量为:2036.2× 0.46/7302.3=12.9% P2O5 含量为 4013.3× 0.14/7302.3=8.87% K2O 含量为 1092.1× 0.6/7302.3=8.9% 总有效成分为 12.9%+8.87%+8.9%=31.57%>30%

2.5.热量衡算
干燥过程热量衡算 进干燥机的物料量为 G=7489.6kg/h.,尿素、KCl、FMP、和质量浓度为 30%的 H2SO4 水溶液的比热分别为 Cp Cp1=3.10kJ/㎏· 。 ℃ 湿物料中各组分所占比例为 尿素%=2036.2/7489.6=27.19% FMP%=4013.3/ 7489.6=53.58% KCl%=1092.1/ 7489.6=13.97% 粘结剂%=708.9/ 7489.6=9.03% 物料比热为 C=尿素%× p 尿素+ FMP%× pFMP+ KCl%× pKCl+粘结剂%× p1 C C C C =1.55 kJ/ ㎏ ?℃ 27.19%+0.92 kJ/ ㎏ ?℃ 53.58%+0.69 kJ/ ㎏ ?℃ 13.97%+3.10kJ/ × × × ㎏· × ℃ 9.03% =1.291 kJ/㎏· ℃ 进干燥机的物料温度为 t1=25℃ ,出干燥机的物料温度为 t3=45℃ 。由任务书知,进干燥 机炉气温度为 t2=240℃ ,出干燥机的炉气温度为 t4=50℃ 。 此次设计中品味复合肥,任务书中规定,进干燥机时半成品的含水量为 W1=8%,出干 燥机时半成品的含水量为 W2=2.5%。干燥时蒸出的水量为 7489.6 8%—7303*2.5%=367.06kg/h 查资料知, 2O 在 45℃ H 时的汽化热为 H1=2394.8kJ/kg, 水的比热为 CpH2O=4.18 kJ/kg· , ℃ 炉气的比热为 Cp2=1.368kJ/Nm3﹒℃ ,气化水分所需热量为
5
尿素

=1.55 kJ/㎏· ℃,CpKCl=0.69 kJ/㎏· ℃,CpFMP=0.92 kJ/㎏· ℃和

Q ? G H2O ?1000? CpH2O ? ?t 3 ? t 1 ? ? H1

?

?

=367.06× 1000× pH2O× (C (45-25)+2394.8) =9.10× 5 kJ/h 10 干燥系统输入热量有两部分, ① 物料带入热量为 Q1=7489.6× 1.248× 25=2.34× 5 kJ/h 10 ② 设炉气量为 G2(单位为 Nm3/h),炉气带入热量为 Q2=G2CpT1,查手册知炉气的比热:Cp2=1.368kJ/Nm3 Q2= G2× 1.368× 240=328.32 G2 物料的带出热量:Q3= G3Cp t2=7303.3× 1.248× 45=4.10× 5 kJ/h 10 尾气带走的热量:Q4= G2CpT2=68.4 G2 干燥过程中热损失按炉气的带入量的 5%计时有 Q 损=0.05 Q1 干燥过程中的热量衡算; Q1+ Q2=Q 损+ Q3+ Q4+Q 代入数据得:G2=5449.6Nm3/h 每千克标煤放热 29260kJ。每小时需标煤量: Q2/29260= 328.32*5449.6 /29260=61.2 kg/h 放出同样的热,一般煤用量是标煤的 1.4 倍,则每小时一般煤用量为: 61.2× 1.4=85.68 kg/h 考虑其热量利用率为 50%,则实际用煤量应为 171kg/h。

2.6.冷却过程的热量衡算
设定:进冷却机物料的温度 T1 45 度,出口处物料温度 T2 35 度,进入干燥机的物料量 7429kg/h, 出干燥机的物料量 7407.4kg/h, (忽略过程中物料的损失) 过程中按照 M 7429kg/h 来设计,有物料的比热 c1 1.248 kJ/㎏· , ℃ 假定:空气的温度有 t1 25 度升到 t2 35 度,设所需的空气量为 m 根据能量衡算:c1M△T= c2m△t,有 c2=1.005 kJ/㎏· ℃ 解的 m=9225.3kg 查表得 25 度时空气的密度 1.185kg/m3,故有通风机所抽取的空气量:V=m/ ρ =9225.3/1.185 =7785.06 m3/h
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2.7.主要设备选型
(1)每小时需要的尿素量:2036.2kg,尿素的比重为 0.76kg/ L,有 V1=2036.2/0.76=2.68 m3 专用肥生产多采用 D 型斗式提升机输送能力的计算关系: G=3.6× w· & V/e· r· 式中:G—输送能力,t/h V—料斗容积,1; e—料斗间距, m w—物料的速度,m/s,一般取 1~1.25 r—物料的堆密度,t/m3 &—物料的填充系数,取&=0.8 选择 D160Q 型: D160 Q 料斗容积 0.65L 斗距 300mm 料斗速度 1.0m/s 胶带宽度 200mm 输送能力 3.1m3/h

(2)尿素贮斗的选择:(按 1h 来设计,材料选择碳钢) 其形状为:上为长方体:容积为 V1 下部为正方角锥台,容积为 V2 V=2.68, V1 =2/3· V=1.787 V2 =1/3 V=0.893 其尺寸为 1300× 1300× 1100(a=1300) 出口尺寸为 700× 700(b=700)

V2=h/3× 2+b2+ab)解的 h=867.3mm,设计值为 900mm (a (3)尿素电磁振动给料机(生产能力 2.036t/h) 类别 基本型 型号 GZ1 生产率 5t/h 粒度 50mm 双振幅 1.75mm 振频/分 3000 次

(4)Kcl 和 Fmp 斗式提升机: 按产量计算,每小时提升 Fmp 的值为 4013.3kg,Kcl 的量为 1097.5kg,故提升机的物 料总量为:M=4013.3+1097.5=5110.8 对提升机的物料总量为:V=4013.3/1.67+1097.5/1.14=3.37m3 同尿素提升斗:G=3.6× w· &设计过程 V/e· r· 选择 D160 料斗容积 斗距 料斗速度 胶带宽度 输送能力
7

S

1.1L

300mm

1.0m/s

200mm

8m3/h

(5)Kcl 破碎机 设计过程中 kcl 的量 1097.5kg, 的比重为 1.14t/m3 所以 V=1097.5/1.14=0.963 m3/h, kcl 选择高速制粉机系列: 选用的型号 JZQ350 型 高粉制机转速:2800/分 风机的转速:2300rpm 配套电机 13kw~17kw 配套电机 4kw

(6)Fmp 和 kcl 的混料给料机 设计中有 fmp 和 kcl 的总量为:4013.3+1097.5=5110.8kg/h,有生产能力选用辽宁生产 的 G8 电磁振荡给料机,参考系数如下 类 型 生 产 率 封 闭 性 (7)阶梯造粒机:生产能力 7856.1kg/h,倾角 45 度~60 度 外圆盘直径 D1,高 h1;内圆盘直径 D2 高 h2,生产强度取 g=0.786t/m2h,有 8t/h 给料 粒度 40m m 1.75mm 220v 0.5kw 800× 300× 27 0 双振幅 供电电压 功率 给料尺寸 技术系数

D1/D2=1.4~1.6,取 1.5 得 D1=5.36m h1=0.12~0.17D,取 0.14,有 h1=0.14D=0.75m h2=2/3. 有 h2=2/3× 0.75=0.5m 转速的计算: 圆盘转动的功率: ,取 n=11rpm

K-刮刀的阻力系数,固定刮刀 k=1.5
8

n—机械转动的功率 0.8~0.9,取值为 0.85 h—圆盘边高,h=0.75 R—圆盘的半径 n—圆盘的转速,n=11rpm r—物料的密度: r=m/v=(2036.2+1097.5+4013.3)/(3.37+2.68)=1181kg/m3 N=0.2× 1.5× 1/0.85× 0.75× (5.36/2)3× 1181 11× =66.19KW 圆盘电机需功率,N1=KN,K 的取值为 1.2 所以 N=1.2× 66.19=79.43kw 圆盘造粒机主要参数 规格 外直径 外盘边高 内径 转速 倾角

5360/3570

5360m m

750.4mm

3570m m

11rpm

45 ~ 60

(8)出造粒机贮斗(按 15 分钟记) 主要考虑其容积,设计其形状为 上部为长方体,下部为正角锥台 V=m/(r× 60/15)=7.8561/(0.96× 4)=2.0 m3 上部面积 V1=2/3 V=2.0× 2/3=1.3 m3, 规格尺寸 1600 × 1600× 800 下部的面积为 V2=1/3V=2× 1/3=0.6 7m3,规格:600× 600 而 V2=h/3(a2+b2+ab)其中 a=1.6,b=0.6,解得 h=0.52m (9)回转圆形干燥机干燥机的生产能力计算公式: G=AV/(1000*(W1-W2)/(100-W1)) V=1000*G(W1-W2)/(100-W1)/A 式中:G—干燥物料产量,t/h V—干燥机的有效容积, W1—入干燥机时物料含水量,% W2—出干燥机时物料含水量,%
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A— 干燥机干燥强度,kgH2O/m3h 回转干燥强度:取 16kgH2O/ m3h,,进干燥机的量 G=7856.1kg=7.4296t V=1000× 7.8561× ((8-2.5)/(100-8))/16 =29.4 m3 干燥机筒体转速的计算: N=m*k*l/(D*t*tgα) n—筒体转速,r/min,一般为 2~7r/min m—抄板系数,对于升举式:m=0.5;扇形式:m=1.0;均布式:m=0.75 k—流向系数,并流时,k 取 0.2~0.7;逆流时,k 取 0.5~2 D—筒体直径 m L—筒体长度,m t—物料的停留时间,min,取 10 a—筒体倾角, 回转干燥机规格及参数 规格(m) D1.8× 14 容积 m3 35.7 倾角 2.0 度 转速 r/min 5,6.1 生产能力 8.0~9.0

n=(0.75× 0.35× 14)/(1.8× tg2)=5.85 10× 故所选的干燥机的符合要求 (10)冷却设备:冷却设备 为保证冷却充分,可以采用回转圆筒形冷却机,为了提高冷却效率,转筒内装有升举 式抄板,但这样将使若干合格粒度的成品粒肥摔碎,物料中小于 1mm 的粒级就会比冷却 前增加,其增加量大约占总粒肥量的 5%左右。 回转圆筒形冷却机筒体的有效容积可按下式计算:

式中:

——筒体有效容积,m3 Q——需要移走的热量,kj/h; K——容积传热系数,kj/m3.h.c ——平均温差,
10

由前热量衡算知所需移出热量为: Q=1.005× 9225.3× 10 =9.27× 4KJ,冷却过程进料并联操作,两端点温差相同 10 △t=45-35=10 度 查得 K=1.005 V0= Q/(K· △t) = 9.22× 3m3/h 10

又 l/D 一般为 4—8,取 l=8D 则:

L=6.068m 所以可选用一下规格的回转圆筒型冷却机: 规格 (mm) 容积 (m3) 9.42 验算: 查空气密度为 ρ=1.185kg/ m3 所以所需空气量为:V=m/ ρ =9225.3/1.185 =7785.06 m3/h 故符合要求,当生产能力要求不同时可以通过转速进行适当调节 筒体的转速可按下式确定: no=4/D1/2~8/D1/2 1.72 倾角 转速 (r/min) 2.4、5、6.4 生产能力 (t/h) 5—8

(11)筛分设备: 成品筛分处理器 经过造粒、干燥、冷却的半成品,其粒度是很不均匀的,不符合成品肥料粒度

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1—4.75mm 的要求,因此必须通过筛分予以实现。 参考《普钙设计手册》可选用产品双层振动筛。 倾角 15—20 度 ,上层筛孔 4.2mm ,下层筛孔 1.1mm

筛网有效面积的计算:

查《普钙工艺设计手册》表 6-3 知 式中:Fa——振动筛需要的有效筛面面积,m3 G——加料量 t/h; G=7.429t/h;

g——单位筛面面积的平均生产率,t/m3.h; 查表采用内插法得, 筛网孔为 4.2mm 时:g=9.28 ; 筛网孔为 1.1mm 时:g=4.4 ; r——物料比重 t/m3; r=0.97

k*L*M*N*O*P——为修正系数; 查表知,对圆形物料,N=1.25,干法筛分 O=P=1.0; 给料中粒度比筛孔小的约占 40%,k=1.0; 粒度比筛孔大的即粒级含量是 5%,L=0.925; 筛分效率—— =96%,M=0.6 (1)上层筛的有效筛分面积为: Fa=7.429*0.96 / 1.0*0.925*9.28*0.97*1.25*1.0*1.0*0.6=1.15m2 (2)下层筛的筛分有效面积为: 查得:K=0.5(15%), L=2.0(80%),M=1.0,G=4.382(1-0.3%) 同理代入上式有: Fa1=1.36 m2 下层筛子在筛分过程中由于不能完全被考虑,故需考虑一个系数 0.7,所以 Fa=1.36/ 0.7 =1.94 m2 由以上计算的有效筛网面积,可选用电振动的 BLS 系列振动筛,其性能参数

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型 号

筛网 尺寸

筛网 面积 (m2)

筛网 层数

筛网 倾角 (.)

振动 频率 (次/s 960

振幅

总质

价格

量 kg (元)

2BLS-1020 1000*2000 2.8.设备一览表 2.8.1 造粒机

2

2

0--10

3--4.5

900

7200

ZL-3200 型圆盘式造粒机,其规格及优点如下: ① 独特的圆弧形盘底边缘,能减少物料在盘地边缘处的粘结,有利于物料混合,提高造粒 成球率。 ② 造粒盘倾角可以再 45o~65o 调整,能根据生产的复混肥品种、物料性状及造粒工艺特点, 调节至最佳角度。 ③ 适用于连续性生产和小批量间断性生产。 ④ 造粒盘规格 Φ1200mm×11000mm,转速 3.6r/min,生产能力 2~2.5t/h。由于造粒盘的面积 较大,物料在盘内运动路线延长,粉状物料互相粘结成球的机会增加,外表圆滑。 2.8.2 干燥机 ZG15150 型干燥机,规格 Φ1500mm×15000mm,转速 4.8r/min,生产能力 6t/h。这种干燥机 有很多优点:内设螺旋抄板、直抄板、90o 抄板和 135o 抄板;筒体头部焊接 6 块长 1.5m 的 螺旋抄板,可以将进入筒体内的物料及时想中间输送,防止因无聊堆积出现的进料溜槽堵 塞或因物料床曾增加而影响热风通道的通风量。 干燥机筒体周围的直抄板、 o 抄板和 135o 90 抄板共有 12 块,这 3 种抄板相间分布,当筒体旋转时,不同角度的抄板扬起的物料在筒 体内滑落点也不一样,这样,形成的料幕面积增加,从而是使干燥筒的热风和物料充分接 触,热交换机会增加,使物料温度迅速升高,含在物料中的水分被蒸发溢出,达到干燥目 的。干燥筒内还设光滑区,物料在干燥的同时继续和干燥筒体摩擦,进行二次造粒,使形 成球状颗粒的物料强度增加,表面圆滑,成品率高。 2.8.3 震动筛 原震动筛是钢框架结构,双层筛网,4 个弹簧支架,主轴上安装一对对称的偏心飞轮组件。 由电动机通过三角皮带带动主轴旋转,靠偏心飞轮刺震,震动频率 960 次/min,振幅 4~ 8mm。改造后筛面的面积增大,规格 Φ1200mm×2200mm,筛网材质为不锈钢,生产能力 6t/h。优点为:能直接观察到复混肥料筛分的全过程、肥料分级好、精度高、颗粒均匀、 更换筛网和清理维护方便等特点。
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2.8.4 立式混料机 LH1.8× 型立式混料机 0.5 在生产复混肥时,混料机对规定的多种粉状肥料进行混合,促使肥料养分均匀,同时回收 生产中破碎的返料,进行返料混合再造复混肥料,以保证连续生产。 规格:Φ1800mm×500mm,容积 1.27m3,配摆针轮式减速机(BLD5-87 型),电动机功率 11kW,生产能力 2.5~3t/h。 2.8.5 冷却机 由于肥料从干燥机出来的温度较高,达 70~80oC,迅速地使肥料温度下降是复混肥工艺的 目的。采用冷却机能使肥料的温度由原来的 70 oC 以上降至 45 oC 一下。 冷却机规格:Φ1200×11000mm,转速 6.5r/min(由干燥机改造而成),这样能减少物料在 冷区机内的存积量,筒体旋转时抄板扬起的物料形成的料幕较薄,物料和通过筒体内的空 气充分接触,温度迅速下降,达到冷却物料的目的。

三.工艺流程
本工艺流程分为 3 个系统,即原料预处理,肥料的包裹、干燥、后处理及包装和返料 的破碎。

3.1.破碎、混合、造粒系统
原材料破碎、混合、造粒采用 2 套并列设备( 1 台为备用) , 根据复混肥料配方, 对尿 素、磷酸一铵、氯化钾颗粒状原料分别计量, 由 2 台爪式 9FZ- 45 型粉碎机破碎后分别送 入混料机中, 与填充料一起搅拌混合。经 3~5 min 混合完成, 打开卸料口让混合均匀的物 料靠连续旋转的耙子作用自动排放在皮带输送机上, 送造粒机造粒。

3.2.干燥系统
干燥机热源采用顺流方式, 即热气流和物料以并联方式进入筒体内, 其特点是干燥推 动力沿物料移动方向逐渐减小, 有利于干燥过程的完成。风机的排风量为 20 750 m3/ h, 热 风通过筒体的速度为 2.5~3 m/ s。在干燥机的进出口管道上分别安装 WTQ- 400 和 WTQ200 型温度计, 以控制干燥机温度。筒体外壁装有 6 组击锤装置, 随筒体的回转而击打筒 壁, 以防止物料在筒壁内粘结。根据干燥机的干燥能力和筒体的填充系数( 20% ~25% ) , 装设行程速度为 7 m/min 的皮带输送机, 将储料器的物料以 90 ~100 kg/ min 送到干燥机筒 体中
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3.3.冷却系统
冷却机气流采用逆流方式, 从冷却机尾端吸入常温空气进入筒内, 流速为 3~3.5 m/ s。 从干燥机出来的热料由皮带机送入冷却机, 热料随着筒体的转动而翻动, 并均匀地向下撒 扬形成料幕, 与冷却空气逆流接触进行热交换。通过筒体后的肥料温度可由原来的 70 oC 以上降至 45oC 以下, 且肥料不结块,容易筛分。

3.4 筛分和包装系统
双层振动筛框体由弹簧支承, 倾斜 12o 安装。 由冷却机送来的肥料落到倾斜筛网上, 通 过振动和重力的作用, 物料向下作抛掷运动, 从而可将物料机械地分离为粗料、成品和细 料, 达到分级目的。 筛分后获得粒度为 1.5~4.3 mm 的成品, 由输送带送到成品储料斗, 经 过计量和包装, 送仓库库存, 粗料和细料由返料输送带送往链式破碎机粉碎处理。

3.5 返料破碎
立式链锤破碎机安装在 2 台混料机旁。将返料输送带送来的粗料、细料加入到破碎机 内, 被旋转的链锤粉碎, 粉碎后的物料从下方卸料口排出, 细度达 1 mm 以下。 粉料被分配 成两路分别送回到 2 台混料机, 进行物料混合再造复混肥料循环。

3.6.工艺流程图

计量

计量

破碎

破碎

混合

混合

造粒

造粒

储料斗

干燥机

除尘器
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冷却

除尘器

筛选 破碎机 成品 图一复混肥生产工艺流程图

四.经济核算

4.1.投资利润估算
设备名称 尿素斗提机 尿素贮斗 尿素振动给料机 高速磨粉机 电动葫芦 普钙原料贮斗 普钙振动筛 普钙输送机 普钙球磨机 混料提升机 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 单价(元) 11000 2800 1400 13000 4200 1000 7500 35000 110000 12700

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混料贮斗 电子称 氯化钾贮斗 双轴化肥搅拌机 混料给料机 转子流量计 耐腐蚀泵 酸高位槽 粘结剂制备槽 螯合剂制备槽 螯合剂贮槽 液下泵 造粒机 热风炉 风机 干燥机 冷却机 产品双层振动筛 产品贮斗 粗级颗粒贮斗 自动定量包装机 除尘器

2 3 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

1000 15000 2000 15000 2000 300 5000 13000 25000 10000 2000 8000 70000 14000 3000 180000 28000 8000 5000 500 50000 5000

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引风机 吸尘罩 水洗塔 水泵

2 1 1 1

2000 1000 30000 500

一些小设备并未在上表中列出,可将其费用整合在主要设备费用中,因此可估算出设备购 置费约为 250 万元。 该新建项目装置为中小型化工装置,在项目初期的初步可行性研究中,可采用 lang 系 数法对固定资产投资作粗略估算。 已知该新建项目主要设备购置费总计为 250 万元,该加工过程属于固体加工,所以可 估算出该项目的固定资产投资总额大约为 250*3.9=975 万元。故本项目可计划投资 975 万 元。 每吨复混肥所用可变成本费用如下(以果树肥计) : 项目 尿素 普钙 氯化钾 硫酸 添加剂 包装袋 电 煤 总计 1427 元/吨 每吨复混肥所用的固定费用如下: 项目 操作工资及附加 车间经费 设备维修费 总价(元/吨) 30 5 5
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单位 吨 吨 吨 吨 吨 个 Kw· h 吨

单耗比 0.2517 0.5058 0.1397 0.1 0.02 20 200 0.022

单价(元) 1800 550 2400 1600 2000 1.5 0.6 500

总价(元) 453.1 278.2 335.3 160 40 30 60 11

备注 15 名工人

设备折旧费 车间固定成本总计 45 元/吨 车间成本 车间管理员 流动资金利息 企业管理费 税金 不定费用合计 335 元/吨 工厂成本 售价

5

2451.7 60 30 100 100

可变成本+固定成本 车间成本的 2%

工厂成本的 3% 售价的 3%

1807.6 2000

年利润: (2000-1807.6)× 50000= 962 万元

4.2. 经济指标
1 投资利用率 工厂总投资 975 万元 年利润 962 万元 投资利用率=年利润/工厂总投资=962/975=98.7% 2 投资回收期

工厂总投资/年利润=975/962=1.02 年

五.小结
这次设计,我感觉收获颇丰。 以前设计换热器和写项目建议书时自己也曾有过类似的感觉,一开始忙让不知所措, 到后来逼的自己不行了,我开始安下心来认真的按照要求一点一点的完成,当然会遇到各 种各样的问题,但是自己只能通过不断地查找文献,翻阅资料,同同学们讨论来努力地慢 慢的去解决所遇到的问题,终于到最后自己完成了以前认为不可能完成的任务时,我很兴 奋,因为自己真的解决了作为工艺专业的学生将来所必须要面对的问题,我觉得这是一次 真正意义上的的从理论到实践的跨越,真的让我收益颇丰,通过这次设计,我对复混肥生 产工艺技术有了深入的了解,学会并初步掌握了 Auto CAD 制图及设计说明书的编制。

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六、主要参考文献
【1】 张宝林,侯翠红,王光龙.功能性复混肥料生产工艺技术【M】.郑州:河南科学技术 出版社,2003.。 【2】 张忠芬.农大控释肥与双宝果树肥的应用效果【J】.北方果树,2008. 【3】 温吉华,高坤金.果树配方肥与普通复合肥等量施用对比试验【J】.北方果树,2007. 【4】王西林.复混肥生产设备及工艺流程的改进【C】.全国第九届新型肥料开发与应用技 术交流会论文资料集.570311 【5】陈声宗.化工设计【M】.化学工业出版社,2008. 【6】中国石油集团上海工程有限公司.化工工艺手册【M】.化学工业 出版社,2009.

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