硫基復(fù)合肥生產(chǎn)工藝

氨化造粒硫基復(fù)合肥生產(chǎn)工藝,四川威遠(yuǎn)正威實(shí)業(yè)有限公司,第一節(jié) 緒論 國(guó)內(nèi)復(fù)合肥產(chǎn)品分類(lèi)：1.按造粒工藝：噴漿造粒、氨化轉(zhuǎn)鼓造粒、團(tuán)粒、高塔或低塔造粒、鋼帶造粒等；2.按產(chǎn)品中養(yǎng)分配比：硫基、氯基、尿基、硝基、硝硫基等；3.按肥料的功能：緩釋肥、控釋肥、根系生態(tài)肥、生物菌肥、葉面肥、沖施肥等。五廠目前生產(chǎn)的復(fù)合肥屬于硫酸鉀型化學(xué)合成噴漿造粒復(fù)合肥和團(tuán)粒法復(fù)混肥兩種。五廠正在兩套復(fù)混肥裝置進(jìn)行氨酸法技術(shù)改造，2月底即可全部完成，3月初投入生產(chǎn)。,1、氮元素,氮是農(nóng)作物需要量最多的元素，是組成作物中蛋白質(zhì)、葉綠素、酶、核酸和維生素的主要成分。氮能使植物枝壯葉茂。氮在作物的干物中占0.30.5。氮主要是以銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的形態(tài)被植物吸收，植物也可以直接吸收有機(jī)氮，如尿素、氨基酸等。但各種不同的農(nóng)作物對(duì)氮的吸收形態(tài)不同，如水稻、甘薯、小麥、玉米等作物均以銨態(tài)氮肥為好，而煙草施硝態(tài)氮肥可增加燃燒性，施銨態(tài)氮肥可增加芳香油形成，增進(jìn)煙草香味，兩者同時(shí)施用為宜。,2、磷元素,是作物需要量?jī)H次于氮的元素，是組成原生質(zhì)、核細(xì)胞的重要元素，磷能促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)果，籽實(shí)早熟豐滿(mǎn)，提高籽實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。在作物中磷占作物干重的0.21.1 。,3、鉀元素,鉀是作物生長(zhǎng)發(fā)育的三要素之一，在作物中占干重的1.5左右。鉀是許多酶的催化劑，它的存在可促進(jìn)作物的光合作用，保持作物的生命活動(dòng)；鉀能促進(jìn)作物對(duì)氮的吸收，使之較快轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)，同時(shí)可平衡氮、磷的多量吸收；鉀還能促進(jìn)碳水化合物的生成，并加速同化產(chǎn)物向貯藏器官輸送；鉀還能增強(qiáng)作物的保水抗旱能力，提高作物的抗倒伏和抗病能力。,硫酸鉀型復(fù)合肥主要由四大原料生產(chǎn)：硫磺、氯化鉀、磷礦石、液氨。其中硫磺是生產(chǎn)硫酸的主要原料；氯化鉀是生產(chǎn)硫酸氫鉀的主要原料；磷礦石是生產(chǎn)磷酸的主要原料；氣氨與混酸反應(yīng)生成料漿，經(jīng)造粒干燥后生成復(fù)合肥。,用硫磺生產(chǎn)硫酸的工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，而且沒(méi)有廢水和廢渣污染，是硫酸工業(yè)生產(chǎn)比較理想的原料。,氯化鉀為無(wú)色或白色立方形結(jié)晶，進(jìn)口氯化鉀肥料有紅帶白色、無(wú)臭、味咸，相對(duì)密度1.984，熔點(diǎn)770，易溶于水，每100g水能溶解27.6g氯化鉀（0時(shí)），微溶于乙醇，不溶于濃鹽酸、乙醚和丙酮。有吸濕性，易結(jié)塊。,天然磷礦石，主要是磷灰石和磷塊巖，它們的主要化學(xué)成分都是氟磷酸鈣，其化學(xué)式通常寫(xiě)作Ca5F(PO4)3。磷礦的品位是指磷礦中P2O5的含量。我國(guó)習(xí)慣上以P2O5的百分含量計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有磷礦按品位的高低一般分為高品位礦（富礦），中品位礦和低品位礦（貧礦）三類(lèi)，富礦一般含P2O5在30以上，雜質(zhì)含量少，中品位礦含P2O5在2630之間，含P2O5低于26的叫貧礦。,氨為無(wú)色惡臭味刺激性氣體，大量吸入可出現(xiàn)呼吸道刺激癥狀，氨水可致灼傷，吸入者應(yīng)移至空氣新鮮處，灼傷者用大量水沖洗。熔點(diǎn)-77.7、沸點(diǎn)-33.35、閃點(diǎn):自然點(diǎn)651.22、相對(duì)密度：蒸汽0.6、爆炸極限：下限16、上限25，氨式空氣與氨混合物遇火能爆炸。,硫酸鉀型化學(xué)合成噴漿造粒復(fù)合肥生產(chǎn)過(guò)程主要包括硫磺制酸、濕法磷酸、氯化鉀轉(zhuǎn)化和復(fù)合肥生產(chǎn)四部分。下面對(duì)這四個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行逐一介紹。,第二節(jié) 硫磺制酸裝置生產(chǎn)過(guò)程 1、硫酸的性質(zhì)及用途 硫酸，H2SO4,相對(duì)分子量為98.078。外觀為無(wú)色透明油狀液體，常溫下密度為1.8305g/cm3。硫酸是強(qiáng)酸，具有酸的通性，但硫酸具有其特殊的性質(zhì)。物理性質(zhì)方面，有相對(duì)密度大、沸點(diǎn)高、液面上水蒸氣的平衡分壓極低等性質(zhì)；化學(xué)性質(zhì)方面，有氧化、脫水和磺化的性質(zhì)。,硫酸是最重要的化工原料之一，用途非常廣泛，無(wú)論在工業(yè)部門(mén)，還是在發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、滿(mǎn)足人民物質(zhì)生活需要、加強(qiáng)國(guó)防力量，都起著重要作用。我廠的2套硫磺制酸裝置年產(chǎn)硫酸30萬(wàn)噸，全部供本廠生產(chǎn)硫基復(fù)合肥使用。2、硫酸工業(yè)及原料 接觸法制硫酸幾乎是目前世界上硫酸工業(yè)的唯一方法，按所用原料不同可分為硫鐵礦制酸、冶煉煙氣制酸、石膏制酸、硫磺制酸。在不同國(guó)家由于本國(guó)硫資源的不同，生產(chǎn)硫酸的原料路線(xiàn)有很大差異。相對(duì)而言，硫磺資源豐富，制酸過(guò)程簡(jiǎn)單，且經(jīng)濟(jì)效益好，以硫磺為原料制酸占酸量的絕大多數(shù)。我廠制酸原料即為硫磺。生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的中、高溫位余熱用于發(fā)電。,硫磺分子量為32.066，常壓下沸點(diǎn)為444.6C。硫磺蒸汽呈黃色。常壓下熔點(diǎn)為119C，在110-119C時(shí)可有不同形態(tài)的固體與液體硫磺同時(shí)存在。硫磺著火點(diǎn)為363C，易在空氣中燃燒，火焰呈藍(lán)色。硫磺粉塵在空氣中達(dá)到一定濃度會(huì)發(fā)生爆炸。硫磺不溶于水，易溶于二硫化碳。,3、硫酸的生產(chǎn)原理 硫磺燃燒生成二氧化硫，二氧化硫在催化劑（五氧化二礬）的作用下與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，三氧化硫被水吸收生成硫酸?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下： S+O2=SO2+Q 2SO2+O2=2SO3+Q SO3+H2O=H2SO4+Q,4、硫酸生產(chǎn)工藝流程框圖硫磺 煙囪排空 98%酸去硫酸罐 空氣 加水 93%酸去硫酸罐,熔硫槽,液硫過(guò)濾機(jī),澄清池,第一廢鍋,93%循環(huán)槽,氣體過(guò)濾器,轉(zhuǎn)化器四段,一吸塔,四鍋,二吸塔,低溫過(guò)熱器,轉(zhuǎn)化器,換熱器,硫磺,焚硫爐,三鍋,板換,干燥塔,風(fēng)機(jī),板換,98%循環(huán)槽,板換,尾氣洗滌塔,5、硫酸生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述 我廠采用（3+1）二轉(zhuǎn)二吸工藝流程。該流程有五大特點(diǎn)：（1）最終轉(zhuǎn)化率高。（2）能夠處理較高濃度的SO2氣體。（3）減少尾氣中SO2排放量。（4）所需換熱面積較大。（5）由于增加中間吸收塔和兩臺(tái)串聯(lián)的換熱器，故系統(tǒng)阻力比一轉(zhuǎn)一吸增加。,該流程大體可分為五部分，分別為：熔硫、焚硫、轉(zhuǎn)化、鍋爐和干吸，下面將對(duì)其分別敘述。熔硫： 經(jīng)傳送帶將固體硫磺加入熔硫槽中熔化為液硫，經(jīng)液硫過(guò)濾器后流至液硫地槽，再用液硫泵打入液硫過(guò)濾機(jī)。經(jīng)過(guò)濾后的液硫進(jìn)入澄清池進(jìn)一步凈化，然后用粗硫泵打入精硫槽，以備焚硫工序使用。,焚硫：用液硫泵將精硫槽內(nèi)液體硫磺經(jīng)磺槍呈霧狀噴入焚硫爐。在焚硫爐內(nèi)液硫與干燥空氣中的氧氣燃燒生成SO2爐氣，同時(shí)放出大量的熱。這些余熱被鍋爐吸收利用產(chǎn)生中壓蒸汽，供汽輪機(jī)發(fā)電?？諝饨?jīng)干燥塔凈化、干燥后由鼓風(fēng)機(jī)送至焚硫爐。干燥塔內(nèi)是用93%的硫酸與空氣對(duì)流吸收空氣中的水份實(shí)現(xiàn)干燥、凈化目的。,轉(zhuǎn)化： 由焚硫爐來(lái)的爐氣經(jīng)廢熱鍋爐降溫后再經(jīng)過(guò)氣體過(guò)濾器進(jìn)入轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。一段出來(lái)的爐氣經(jīng)過(guò)熱器換熱降溫后進(jìn)入轉(zhuǎn)化二段繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。二段出來(lái)的爐氣經(jīng)熱熱換熱器與一次吸收回來(lái)的爐氣換熱后進(jìn)入三段進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。三段出來(lái)的爐氣經(jīng)冷熱換熱器與一吸回來(lái)的氣體換熱再經(jīng)省煤器降溫進(jìn)入第一吸收塔。在一吸塔內(nèi)部分SO3氣體被吸收，所剩氣體再經(jīng)除沫器、冷熱換熱器、熱熱換熱器進(jìn)入四段。四段出來(lái)的氣體（絕大部分為SO3）經(jīng)過(guò)熱器、省煤器降溫后進(jìn)入第二吸收塔進(jìn)行第二次吸收，吸收后尾氣放空。,干吸： 由干燥和兩個(gè)吸收塔流出的酸分別注入各自的循環(huán)槽。再用各自的酸泵將硫酸經(jīng)板式換熱器冷卻后打入各自的塔內(nèi)進(jìn)行干燥空氣或吸收SO3。干燥和吸收循環(huán)槽相互串酸并加適量的水，保持各自的酸濃。,鍋爐： 鍋爐給水是脫鹽水經(jīng)除氧器除氧后經(jīng)省煤、省煤與爐氣換熱產(chǎn)生的240C左右的水。在廢熱鍋爐內(nèi)爐水與從焚硫爐來(lái)的高溫氣體換熱產(chǎn)生中壓飽和蒸汽進(jìn)入過(guò)熱器。此飽和蒸汽在過(guò)熱器內(nèi)與轉(zhuǎn)化四段出來(lái)的氣體換熱進(jìn)入過(guò)熱再與一段出來(lái)的氣體換熱產(chǎn)生中壓過(guò)熱蒸汽供汽機(jī)發(fā)電使用。,第三節(jié) 濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程 3.1磷礦簡(jiǎn)介 磷礦是制造磷化合物的初始原料。磷礦早在18世紀(jì)末就被發(fā)現(xiàn)并開(kāi)始研究，磷礦的工藝開(kāi)采始于19世紀(jì)中葉，我國(guó)磷礦石的產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)、前蘇聯(lián)和摩洛哥而居世界第四位，我國(guó)的磷礦資源主要集中在云南、貴州、四川、湖北和湖南五省。天然磷礦石，主要是磷灰石和磷塊巖，磷礦的主要化學(xué)成分是氟磷酸鈣，其化學(xué)式通常寫(xiě)作Ca5F(PO4)3。,3.2磷礦質(zhì)量的評(píng)價(jià) （1）磷礦的品位： 磷礦的品位是指磷礦石中P2O5的含量。我國(guó)現(xiàn)有磷礦按品位的高低一般分為高品位礦（富礦），中品位礦和低品位礦（貧礦）三類(lèi)，富礦一般含P2O5在30以上，雜質(zhì)含量少，中品位礦含P2O5在2630之間，含P2O5低于26的叫貧礦。,（2）磷礦中有害雜質(zhì)含量： 磷礦中有多種雜質(zhì)，如鐵、鋁、鎂、錳、礬、鍶等金屬離子，但影響較大的通常是鐵、鋁、鎂三種。其中磷礦中的CaO含量（指CaO/P2O5比值）決定濕法磷酸生產(chǎn)中硫酸消耗量。,3.3磷酸的性質(zhì)和用途 （1）磷酸的性質(zhì) 磷酸是無(wú)色透明油狀液體，無(wú)臭、味酸、易溶于水，溶于乙醇。其酸性較硫酸，鹽酸、硝酸等弱酸為強(qiáng)。對(duì)皮膚有腐蝕性。對(duì)皮膚有腐蝕性。在濕空氣中貯存，會(huì)吸潮變稀。,磷酸的工業(yè)生產(chǎn)方法可分為兩類(lèi)。一類(lèi)是熱法生產(chǎn)，制得的產(chǎn)品稱(chēng)為熱法磷酸，磷酸的質(zhì)量較好，通常用于制造工業(yè)磷酸鹽產(chǎn)品或食品級(jí)磷酸鹽；另一類(lèi)是濕法生產(chǎn)，產(chǎn)品稱(chēng)為濕法磷酸，酸的質(zhì)量較差，隨使用磷礦不同，酸中含有較多雜質(zhì)，通常用于生產(chǎn)肥料。我廠采用的是濕法生產(chǎn)磷酸。 （2）用途： 磷酸是最重要的化工原料之一，用途非常廣泛，無(wú)論在工業(yè)生產(chǎn)，還是在發(fā)展農(nóng)業(yè)、滿(mǎn)足人民物質(zhì)生活需要、加強(qiáng)國(guó)防力量等方面都起著重要作用。我廠所產(chǎn)磷酸均供本廠生產(chǎn)復(fù)合肥使用。,3.5磷酸生產(chǎn)工藝流程框圖磷礦石 硫酸 石膏場(chǎng),輸送機(jī),粗顎破碎機(jī),二級(jí)破碎機(jī),反擊破碎機(jī),球磨機(jī),礦漿貯槽,礦漿泵,萃取槽,消化槽,料漿泵,過(guò)濾機(jī),輸送機(jī),磷酸貯槽,3.6磷酸生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述 磷酸的生產(chǎn)過(guò)程包括原料工序和磷酸工序： 1、原料工序 各品位磷礦石經(jīng)過(guò)一定配比后經(jīng)板式輸送機(jī)進(jìn)入粗顎破碎機(jī)、細(xì)顎破碎機(jī)、立式破碎機(jī)，破碎后經(jīng)皮帶輸送至球磨機(jī)，在球磨機(jī)頭加入適量一次水，球磨機(jī)產(chǎn)出的礦漿經(jīng)振動(dòng)篩篩分后流入礦漿貯槽，將礦漿計(jì)量泵送至萃取槽。,2、磷酸工序 硫酸進(jìn)入萃取槽與磷礦漿進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后生成料漿（磷酸溶液和難溶性的硫酸鈣結(jié)晶），經(jīng)料漿泵輸送至轉(zhuǎn)臺(tái)式過(guò)濾機(jī)，經(jīng)三級(jí)過(guò)濾、洗滌，成品磷酸輸送至成品磷酸罐備用， 同時(shí)過(guò)濾出的磷石膏經(jīng)石膏皮帶輸送至石膏堆場(chǎng)。,3、主要工藝指標(biāo) 萃取率 94.5% 礦漿細(xì)度 通過(guò)100目90 反應(yīng)溫度 85110 液固比 2.03.0：1 液相SO3 0.0150.045g/ml 成品酸濃 19.022.0,第四節(jié) 氯化鉀轉(zhuǎn)化生產(chǎn)工藝過(guò)程 4.1氯化鉀的化學(xué)分子式為KCl，分子量74.56，為中性鹽類(lèi)，無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，無(wú)爆炸性，易溶于水。含K2O一般在61.0%左右。 工業(yè)主要用于制取其他鉀鹽，如氫氧化鉀、碳酸鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、氯酸鉀，磷酸二氫鉀，高猛酸鉀等，還廣泛用于石油工業(yè)，橡膠工業(yè)和電鍍工業(yè)，在醫(yī)藥衛(wèi)生上作利尿劑，代鹽等 。,農(nóng)業(yè)中廣泛用于農(nóng)業(yè)作物與經(jīng)濟(jì)作物的底肥與追肥。鉀是化肥三要素之一，它促進(jìn)植物蛋白質(zhì)和碳水化合物的形成，增強(qiáng)抗倒伏能力，是提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵元素，具有平衡植物中氮磷和其他營(yíng)養(yǎng)元素的作用。,4.2氯化鉀轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)原理 氯化鉀與硫酸反應(yīng)生成硫酸氫鉀，再加入磷酸后生成混酸，具有強(qiáng)酸性，主要為復(fù)合肥車(chē)間生產(chǎn)復(fù)合肥用。 熱硫酸與氯化鉀在反應(yīng)槽內(nèi)反應(yīng)，生成硫酸氫鉀與氯化氫氣體，此反應(yīng)屬微吸熱反應(yīng)。反應(yīng)方程式如下： KCLH2SO4KHSO4HCL,4.3氯化鉀轉(zhuǎn)化生產(chǎn)工藝過(guò)程方框圖 氯化鉀 硫酸 磷酸 尾氣放空,皮帶輸送機(jī),氯化鉀料斗,氫鉀反應(yīng)槽,板式加熱器,冷卻器,風(fēng)機(jī),一吸塔,二吸塔,三吸塔,四吸塔,混酸地槽,混酸泵,混酸罐,4.4氯化鉀轉(zhuǎn)化生產(chǎn)工藝過(guò)程簡(jiǎn)述 該流程大體可分為兩部分：反應(yīng)、吸收。 1、氫鉀反應(yīng) 氯化鉀經(jīng)螺旋輸送器計(jì)量后進(jìn)入轉(zhuǎn)化槽，進(jìn)入轉(zhuǎn)化槽前轉(zhuǎn)化槽內(nèi)溫度升到90,與加溫后的熱硫酸同時(shí)進(jìn)入氫鉀轉(zhuǎn)化槽反應(yīng)，反應(yīng)后的HCL氣體去吸收系統(tǒng)，硫酸氫鉀溢流至混酸地槽與磷酸攪拌均勻后泵送至混酸儲(chǔ)罐備用。,2、氫鉀吸收 反應(yīng)后生成的HCL氣體首先進(jìn)入石墨換熱器、降膜吸收塔進(jìn)行冷卻、吸收，經(jīng)風(fēng)機(jī)引入一吸塔、二吸塔、三吸塔、四吸塔與淡鹽酸進(jìn)行逆流吸收，吸收后所剩少量HCL氣體經(jīng)煙囪排空。,4.5氫鉀車(chē)間主要工藝指標(biāo)1、反應(yīng)槽溫度 120150 2、硫酸溫度 110128 3、混酸比重 1.381.47g/ml 4、成品鹽酸濃度 31.0-32.2,第五節(jié) 復(fù)合肥生產(chǎn)工藝,5.1復(fù)合肥車(chē)間生產(chǎn)工藝過(guò)程框圖混酸氣氨空氣,管式反應(yīng)器,中和槽,給料槽,料漿泵,造粒機(jī),熱風(fēng)爐,放空 大顆粒 細(xì)料 小顆粒 大粒 小粒 包裝 包裝,造粒機(jī),文丘里洗滌器,尾氣洗滌器,風(fēng)機(jī),斗提機(jī),振動(dòng)篩,二次篩分,冷卻滾筒,成品振動(dòng)篩,返料刮板,5.2復(fù)合肥裝置生產(chǎn)工藝過(guò)程簡(jiǎn)述 復(fù)肥裝置可分為三大部分：中和、造粒、篩分。 中和： 來(lái)自氨站的氣氨和來(lái)自混酸貯罐的混酸分別經(jīng)過(guò)計(jì)量后進(jìn)入管式反應(yīng)器，在管式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)生成中和料漿，中和料漿進(jìn)入閃蒸槽進(jìn)一步反應(yīng)后溢流至中和給料槽以備造粒使用。,造粒： 由中和崗位送來(lái)的中和料漿，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入二流式噴槍?zhuān)諌赫舅蛠?lái)的壓縮空氣也進(jìn)入噴槍?zhuān)瑝嚎s空氣將料漿噴出霧化，與造粒機(jī)抄板揚(yáng)撒起的料幕接觸，涂布成粒。物料與熱風(fēng)爐送來(lái)的熱風(fēng)直接接觸，進(jìn)行熱質(zhì)傳遞。物料被干燥，出造粒機(jī)的物料去斗提機(jī)。噴漿造粒干燥機(jī)尾氣去尾氣洗滌，尾氣經(jīng)文丘里洗滌器洗滌后進(jìn)入尾氣洗滌器，被循環(huán)液洗滌后經(jīng)風(fēng)機(jī)排入煙囪放空。,（3）破碎、篩分 噴漿造粒機(jī)出來(lái)的物料進(jìn)入斗式提升機(jī)，被提升至振網(wǎng)篩，經(jīng)過(guò)篩分，不能通過(guò)上層篩網(wǎng)的大塊物料經(jīng)破碎機(jī)破碎后去返料刮板機(jī)。通過(guò)下層篩網(wǎng)的細(xì)小顆粒也作為返料進(jìn)入返料刮板機(jī)，經(jīng)返料刮板機(jī)連續(xù)不斷的送入造粒機(jī)。通過(guò)上層篩網(wǎng)但不能通過(guò)下層篩網(wǎng)的合格顆粒進(jìn)入二次分篩，分篩后的小顆粒進(jìn)入返料刮板機(jī)做返料，不能通過(guò)篩網(wǎng)的成品顆粒進(jìn)入冷卻滾筒進(jìn)行冷卻，冷卻后的成品顆粒經(jīng)成品皮帶輸送到成品振動(dòng)篩后進(jìn)行包裝。,5.4復(fù)合肥裝置主要工藝指