硫酸脲氨化造粒復(fù)合肥料的生產(chǎn)技術(shù)

硫酸脲氨化造粒復(fù)合肥料的生產(chǎn)技術(shù)

1987年，臨賢縣磷肥廠開發(fā)了采用分段收獲機生產(chǎn)裝置的硫酸和硫酸鈉（硫酸t(yī)），采用碳酸氫銨或鈣、鎂、磷肥料處理的復(fù)混肥生產(chǎn)工藝。近年來,隨著行業(yè)的技術(shù)進步,該工藝漸漸又被人們重視和改進。2013年2月,山東金山化肥有限公司在其年產(chǎn)20萬t轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥生產(chǎn)裝置上采用硫酸脲氨化造粒技術(shù)進行改造,新增硫酸脲反應(yīng)設(shè)備、管式反應(yīng)器、造粒尾氣處理系統(tǒng)以及硫酸儲槽、氨站等,研制了硫酸脲氨化造粒復(fù)合肥料,目前已連續(xù)運行4月,達產(chǎn)達標(biāo),取得了良好的效果。1造粒機內(nèi)氯化鉀和磷酸的復(fù)分解反應(yīng)將定量的尿素和硫酸在反應(yīng)釜中進行反應(yīng)生成液態(tài)硫酸脲并放出熱量。其反應(yīng)式如下:將定量的硫酸脲與氣氨在管式反應(yīng)器中進行反應(yīng)生成硫酸銨脲料漿,并釋放出大量的反應(yīng)熱。其反應(yīng)式如下:從配料崗位輸送到造粒機內(nèi)的氯化鉀和磷酸一銨可進行復(fù)分解反應(yīng)生成磷酸二氫鉀和氯化銨,但常溫下其反應(yīng)緩慢,當(dāng)硫酸銨脲與氣氨反應(yīng)放出大量熱量時其反應(yīng)加速;同時硫酸銨脲中的硫酸銨又與物料中的氯化鉀發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硫酸鉀和氯化銨。其化學(xué)反應(yīng)式如下:造粒物料中反應(yīng)生成的氯化銨又與原料中的氯化鉀形成氯化銨鉀復(fù)鹽固溶體[(NH4,K)Cl],硫酸銨又與硫酸鉀形成硫酸銨鉀固溶體[(NH4,K)2SO4];磷酸二氫鉀與原料中磷酸一銨又形成磷酸銨鉀固溶體[(NH4,K)H2PO4]。這些固溶體將是該肥料的主要成分,并在造粒過程中起到成球作用。2硫酸-氨化劑-復(fù)肥生產(chǎn)工藝2.1填充料及調(diào)劑硫酸脲氨化造粒生產(chǎn)復(fù)合肥的主要原料有尿素、工業(yè)硫酸、液體無水氨、磷酸一銨、氯化銨、氯化鉀(或硫酸鉀)、填充料(白云石粉)等,必要時也可增加中微肥。其產(chǎn)品為15-15-15、20-10-15、18-15-12。其原輔材料消耗見表1。2.2管式反應(yīng)器生產(chǎn)工藝硫酸脲氨化造粒復(fù)合肥生產(chǎn)工藝流程見圖1。按比例將尿素溶解于水中,然后將定量的濃硫酸與尿素水溶液進行反應(yīng)生成硫酸脲溶液(溫度(90±10)℃)。該溶液經(jīng)計量后進入管式反應(yīng)器,同時液氨經(jīng)氣化、計量后也進入管式反應(yīng)器,瞬間產(chǎn)生劇烈的反應(yīng),生成溫度較高的硫酸銨脲料漿,并產(chǎn)生背壓將其噴射到轉(zhuǎn)鼓造粒機內(nèi)的固體料床上。將配料崗位經(jīng)計量后的氯化鉀、磷酸一銨、氯化銨或尿素進行混合、粉碎輸送到轉(zhuǎn)鼓造粒機內(nèi),與尚未固化的硫酸銨脲料漿進行混合,形成一定液相的固溶體,使其在溫度60～80℃、pH5.5～6.5下滾動團聚成粒,同時在高溫下各物料間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成復(fù)鹽。在造粒過程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)文丘里洗滌器洗滌后放空;反應(yīng)崗位過多的硫酸稀釋熱采用循環(huán)冷卻水進行冷卻移走。造粒后的物料再經(jīng)烘干、冷卻、篩分、包膜、計量、包裝后成為產(chǎn)品;其中篩分后的大顆粒物料經(jīng)粉碎后與篩下的小顆粒物料一起返回造粒機內(nèi)重新造粒。3管網(wǎng)生物處理和造粒裝置的選擇考慮硫酸與尿素反應(yīng)后具有特殊的腐蝕性及工藝上需要移走部分反應(yīng)熱,選擇了搪瓷夾套反應(yīng)釜。該釜夾套內(nèi)可通入循環(huán)水,滿足工藝上的冷卻要求。在硫酸脲氨化造粒生產(chǎn)復(fù)合肥的氨酸反應(yīng)過程中可采用2種反應(yīng)器,即懸埋管式反應(yīng)器或管式反應(yīng)器。懸埋管式反應(yīng)器的優(yōu)點是容易控制、便于操作;缺點是易出現(xiàn)由反應(yīng)不完全造成的局部物料粘結(jié)或過成球現(xiàn)象,同時懸管在高溫下易彎曲變形,不但阻擋物料,還會導(dǎo)致酸管斷裂。因此,選用了316L材質(zhì)的管式反應(yīng)器,并安裝在造料機入口,平行伸入造粒機內(nèi)。該設(shè)備物料反應(yīng)充分,維修量小,使用效果好。采用上海橫河電機有限公司生產(chǎn)的電磁流量計,其中硫酸和硫酸脲采用SE204MM電磁流量計計量,氣氨采用DY040渦街流量計計量。實踐表明,所選流量計計量精確,防腐可靠,使用效果好。由于在硫酸脲與氣氨反應(yīng)過程中有過量的氣氨逸出,若直接排放既浪費資源又污染環(huán)境,為便于對該廢氣收集、處理,需在造粒機的兩端增加封頭,并用管道與造粒尾氣處理裝置連接,使其在負壓狀態(tài)工作,無漏氣現(xiàn)象。造粒尾氣處理裝置由1臺4-72No12C離心鼓風(fēng)機、1臺防腐泵和1套文丘里洗滌器組成?？紤]造粒過程尾氣溫度較高,因氨吸收率受溫度的影響較大,采用水作吸收洗滌液處理尾氣時容易飽和,致使尾氣排放不達標(biāo),故用稀硫酸作為氣氨的吸收洗滌液對尾氣進行處理。該洗滌液使用一定時間后,可送到反應(yīng)工序作為溶解尿素的工藝水使用。4硫酸氨化造?，幧⒎实闹圃旒夹g(shù)特點4.1增加氨站及硫酸罐區(qū)在轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥生產(chǎn)裝置上采用硫酸脲氨化造粒技術(shù)改造生產(chǎn)復(fù)合肥,投資少,僅需增加硫酸脲反應(yīng)設(shè)備、管式反應(yīng)器、尾氣洗滌和氨、酸計量裝置,對原造粒機僅需增加密封裝置即可。對無氨站和硫酸儲槽的企業(yè),需增加氨站及硫酸罐區(qū),雖然投資相對較大,但可提升產(chǎn)品檔次。該裝置當(dāng)不需用硫酸脲氨化造粒生產(chǎn)復(fù)合肥料時,不經(jīng)改動通入蒸汽即可轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥料產(chǎn)品。4.2硫酸銨溫度降解法粉狀物料需在一定的液相、溫度和一定黏性物料的條件下方能造粒,一般情況下物料水分、溫度越高其成球速率越快,但水分高時將增加烘干負荷,浪費能源,同時產(chǎn)量降低,成本增加。該工藝在生產(chǎn)過程中利用其反應(yīng)熱可提升造粒物料的溫度,提高造粒物料的成球速率;利用其尚未固化的硫酸銨脲料漿增加造粒物料的液相,不需向造粒物料中外加水分或蒸汽,從而減少造粒物料水分含量,減輕烘干負荷,節(jié)能效果顯著(見表2)。實踐表明,采用硫酸脲造粒法生產(chǎn)復(fù)合肥比采用蒸汽造粒生產(chǎn)同等養(yǎng)分的復(fù)混肥提高能效1.3～1.5倍。4.3添加膨潤土或凹凸棒土硫酸與尿素反應(yīng)生成的硫酸脲料漿可代替黏性的造粒添加劑,生產(chǎn)中不需加入膨潤土或凹凸棒土等黏結(jié)劑,并且比添加黏結(jié)劑的造粒成球率高,物料返料比低,可大大提高裝置生產(chǎn)能力,降低生產(chǎn)成本。5低能耗、節(jié)能環(huán)保的特點硫酸脲氨化造粒復(fù)合肥在原復(fù)混肥生產(chǎn)裝置上改造生產(chǎn),具有投資省、施工周期短、工藝先進、技術(shù)成熟、生產(chǎn)易于控制、“三廢”污染物經(jīng)處理后能達標(biāo)排放等優(yōu)勢,還可充分利用反應(yīng)熱,提高系統(tǒng)熱能利用率,使能源消