硫基復合肥生產(chǎn)工藝

氨化造粒硫基復合肥生產(chǎn)工藝,四川威遠正威實業(yè)有限公司,第一節(jié) 緒論 國內復合肥產(chǎn)品分類：1.按造粒工藝：噴漿造粒、氨化轉鼓造粒、團粒、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)的復合肥屬于硫酸鉀型化學合成噴漿造粒復合肥和團粒法復混肥兩種。五廠正在兩套復混肥裝置進行氨酸法技術改造，2月底即可全部完成，3月初投入生產(chǎn)。,1、氮元素,氮是農作物需要量最多的元素，是組成作物中蛋白質、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氮，如尿素、氨基酸等。但各種不同的農作物對氮的吸收形態(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，增進煙草香味，兩者同時施用為宜。,2、磷元素,是作物需要量僅次于氮的元素，是組成原生質、核細胞的重要元素，磷能促進作物生長發(fā)育、開花結果，籽實早熟豐滿，提高籽實的產(chǎn)量和品質。在作物中磷占作物干重的0.21.1 。,3、鉀元素,鉀是作物生長發(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，它的存在可促進作物的光合作用，保持作物的生命活動；鉀能促進作物對氮的吸收，使之較快轉化成蛋白質，同時可平衡氮、磷的多量吸收；鉀還能促進碳水化合物的生成，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；氣氨與混酸反應生成料漿，經(jīng)造粒干燥后生成復合肥。,用硫磺生產(chǎn)硫酸的工藝過程簡單，而且沒有廢水和廢渣污染，是硫酸工業(yè)生產(chǎn)比較理想的原料。,氯化鉀為無色或白色立方形結晶，進口氯化鉀肥料有紅帶白色、無臭、味咸，相對密度1.984，熔點770，易溶于水，每100g水能溶解27.6g氯化鉀（0時），微溶于乙醇，不溶于濃鹽酸、乙醚和丙酮。有吸濕性，易結塊。,天然磷礦石，主要是磷灰石和磷塊巖，它們的主要化學成分都是氟磷酸鈣，其化學式通常寫作Ca5F(PO4)3。磷礦的品位是指磷礦中P2O5的含量。我國習慣上以P2O5的百分含量計，我國現(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，富礦一般含P2O5在30以上，雜質含量少，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，吸入者應移至空氣新鮮處，灼傷者用大量水沖洗。熔點-77.7、沸點-33.35、閃點:自然點651.22、相對密度：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。,硫酸鉀型化學合成噴漿造粒復合肥生產(chǎn)過程主要包括硫磺制酸、濕法磷酸、氯化鉀轉化和復合肥生產(chǎn)四部分。下面對這四個生產(chǎn)過程進行逐一介紹。,第二節(jié) 硫磺制酸裝置生產(chǎn)過程 1、硫酸的性質及用途 硫酸，H2SO4,相對分子量為98.078。外觀為無色透明油狀液體，常溫下密度為1.8305g/cm3。硫酸是強酸，具有酸的通性，但硫酸具有其特殊的性質。物理性質方面，有相對密度大、沸點高、液面上水蒸氣的平衡分壓極低等性質；化學性質方面，有氧化、脫水和磺化的性質。,硫酸是最重要的化工原料之一，用途非常廣泛，無論在工業(yè)部門，還是在發(fā)展農業(yè)生產(chǎn)、滿足人民物質生活需要、加強國防力量，都起著重要作用。我廠的2套硫磺制酸裝置年產(chǎn)硫酸30萬噸，全部供本廠生產(chǎn)硫基復合肥使用。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。在不同國家由于本國硫資源的不同，生產(chǎn)硫酸的原料路線有很大差異。相對而言，硫磺資源豐富，制酸過程簡單，且經(jīng)濟效益好，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，常壓下沸點為444.6C。硫磺蒸汽呈黃色。常壓下熔點為119C，在110-119C時可有不同形態(tài)的固體與液體硫磺同時存在。硫磺著火點為363C，易在空氣中燃燒，火焰呈藍色。硫磺粉塵在空氣中達到一定濃度會發(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生成三氧化硫，三氧化硫被水吸收生成硫酸。化學反應式如下： 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,液硫過濾機,澄清池,第一廢鍋,93%循環(huán)槽,氣體過濾器,轉化器四段,一吸塔,四鍋,二吸塔,低溫過熱器,轉化器,換熱器,硫磺,焚硫爐,三鍋,板換,干燥塔,風機,板換,98%循環(huán)槽,板換,尾氣洗滌塔,5、硫酸生產(chǎn)工藝流程簡述 我廠采用（3+1）二轉二吸工藝流程。該流程有五大特點：（1）最終轉化率高。（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串聯(lián)的換熱器，故系統(tǒng)阻力比一轉一吸增加。,該流程大體可分為五部分，分別為：熔硫、焚硫、轉化、鍋爐和干吸，下面將對其分別敘述。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)液硫過濾器后流至液硫地槽，再用液硫泵打入液硫過濾機。經(jīng)過濾后的液硫進入澄清池進一步凈化，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液體硫磺經(jīng)磺槍呈霧狀噴入焚硫爐。在焚硫爐內液硫與干燥空氣中的氧氣燃燒生成SO2爐氣，同時放出大量的熱。這些余熱被鍋爐吸收利用產(chǎn)生中壓蒸汽，供汽輪機發(fā)電?？諝饨?jīng)干燥塔凈化、干燥后由鼓風機送至焚硫爐。干燥塔內是用93%的硫酸與空氣對流吸收空氣中的水份實現(xiàn)干燥、凈化目的。,轉化： 由焚硫爐來的爐氣經(jīng)廢熱鍋爐降溫后再經(jīng)過氣體過濾器進入轉化器一段進行轉化反應。一段出來的爐氣經(jīng)過熱器換熱降溫后進入轉化二段繼續(xù)進行轉化反應。二段出來的爐氣經(jīng)熱熱換熱器與一次吸收回來的爐氣換熱后進入三段進一步轉化。三段出來的爐氣經(jīng)冷熱換熱器與一吸回來的氣體換熱再經(jīng)省煤器降溫進入第一吸收塔。在一吸塔內部分SO3氣體被吸收，所剩氣體再經(jīng)除沫器、冷熱換熱器、熱熱換熱器進入四段。四段出來的氣體（絕大部分為SO3）經(jīng)過熱器、省煤器降溫后進入第二吸收塔進行第二次吸收，吸收后尾氣放空。,干吸： 由干燥和兩個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進行干燥空氣或吸收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。在廢熱鍋爐內爐水與從焚硫爐來的高溫氣體換熱產(chǎn)生中壓飽和蒸汽進入過熱器。此飽和蒸汽在過熱器內與轉化四段出來的氣體換熱進入過熱再與一段出來的氣體換熱產(chǎn)生中壓過熱蒸汽供汽機發(fā)電使用。,第三節(jié) 濕法磷酸生產(chǎn)過程 3.1磷礦簡介 磷礦是制造磷化合物的初始原料。磷礦早在18世紀末就被發(fā)現(xiàn)并開始研究，磷礦的工藝開采始于19世紀中葉，我國磷礦石的產(chǎn)量僅次于美國、前蘇聯(lián)和摩洛哥而居世界第四位，我國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，磷礦的主要化學成分是氟磷酸鈣，其化學式通常寫作Ca5F(PO4)3。,3.2磷礦質量的評價 （1）磷礦的品位： 磷礦的品位是指磷礦石中P2O5的含量。我國現(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，富礦一般含P2O5在30以上，雜質含量少，中品位礦含P2O5在2630之間，含P2O5低于26的叫貧礦。,（2）磷礦中有害雜質含量： 磷礦中有多種雜質，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磷酸的性質和用途 （1）磷酸的性質 磷酸是無色透明油狀液體，無臭、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。對皮膚有腐蝕性。對皮膚有腐蝕性。在濕空氣中貯存，會吸潮變稀。,磷酸的工業(yè)生產(chǎn)方法可分為兩類。一類是熱法生產(chǎn)，制得的產(chǎn)品稱為熱法磷酸，磷酸的質量較好，通常用于制造工業(yè)磷酸鹽產(chǎn)品或食品級磷酸鹽；另一類是濕法生產(chǎn)，產(chǎn)品稱為濕法磷酸，酸的質量較差，隨使用磷礦不同，酸中含有較多雜質，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，無論在工業(yè)生產(chǎn)，還是在發(fā)展農業(yè)、滿足人民物質生活需要、加強國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,輸送機,粗顎破碎機,二級破碎機,反擊破碎機,球磨機,礦漿貯槽,礦漿泵,萃取槽,消化槽,料漿泵,過濾機,輸送機,磷酸貯槽,3.6磷酸生產(chǎn)過程簡述 磷酸的生產(chǎn)過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)過一定配比后經(jīng)板式輸送機進入粗顎破碎機、細顎破碎機、立式破碎機，破碎后經(jīng)皮帶輸送至球磨機，在球磨機頭加入適量一次水，球磨機產(chǎn)出的礦漿經(jīng)振動篩篩分后流入礦漿貯槽，將礦漿計量泵送至萃取槽。,2、磷酸工序 硫酸進入萃取槽與磷礦漿進行反應，反應后生成料漿（磷酸溶液和難溶性的硫酸鈣結晶），經(jīng)料漿泵輸送至轉臺式過濾機，經(jīng)三級過濾、洗滌，成品磷酸輸送至成品磷酸罐備用， 同時過濾出的磷石膏經(jīng)石膏皮帶輸送至石膏堆場。,3、主要工藝指標 萃取率 94.5% 礦漿細度 通過100目90 反應溫度 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) 氯化鉀轉化生產(chǎn)工藝過程 4.1氯化鉀的化學分子式為KCl，分子量74.56，為中性鹽類，無毒、無腐蝕性，無爆炸性，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 。,農業(yè)中廣泛用于農業(yè)作物與經(jīng)濟作物的底肥與追肥。鉀是化肥三要素之一，它促進植物蛋白質和碳水化合物的形成，增強抗倒伏能力，是提高農產(chǎn)品品質的關鍵元素，具有平衡植物中氮磷和其他營養(yǎng)元素的作用。,4.2氯化鉀轉化的生產(chǎn)原理 氯化鉀與硫酸反應生成硫酸氫鉀，再加入磷酸后生成混酸，具有強酸性，主要為復合肥車間生產(chǎn)復合肥用。 熱硫酸與氯化鉀在反應槽內反應，生成硫酸氫鉀與氯化氫氣體，此反應屬微吸熱反應。反應方程式如下： KCLH2SO4KHSO4HCL,4.3氯化鉀轉化生產(chǎn)工藝過程方框圖 氯化鉀 硫酸 磷酸 尾氣放空,皮帶輸送機,氯化鉀料斗,氫鉀反應槽,板式加熱器,冷卻器,風機,一吸塔,二吸塔,三吸塔,四吸塔,混酸地槽,混酸泵,混酸罐,4.4氯化鉀轉化生產(chǎn)工藝過程簡述 該流程大體可分為兩部分：反應、吸收。 1、氫鉀反應 氯化鉀經(jīng)螺旋輸送器計量后進入轉化槽，進入轉化槽前轉化槽內溫度升到90,與加溫后的熱硫酸同時進入氫鉀轉化槽反應，反應后的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罐備用。,2、氫鉀吸收 反應后生成的HCL氣體首先進入石墨換熱器、降膜吸收塔進行冷卻、吸收，經(jīng)風機引入一吸塔、二吸塔、三吸塔、四吸塔與淡鹽酸進行逆流吸收，吸收后所剩少量HCL氣體經(jīng)煙囪排空。,4.5氫鉀車間主要工藝指標1、反應槽溫度 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) 復合肥生產(chǎn)工藝,5.1復合肥車間生產(chǎn)工藝過程框圖混酸氣氨空氣,管式反應器,中和槽,給料槽,料漿泵,造粒機,熱風爐,放空 大顆粒 細料 小顆粒 大粒 小粒 包裝 包裝,造粒機,文丘里洗滌器,尾氣洗滌器,風機,斗提機,振動篩,二次篩分,冷卻滾筒,成品振動篩,返料刮板,5.2復合肥裝置生產(chǎn)工藝過程簡述 復肥裝置可分為三大部分：中和、造粒、篩分。 中和： 來自氨站的氣氨和來自混酸貯罐的混酸分別經(jīng)過計量后進入管式反應器，在管式反應器內進行酸堿中和反應生成中和料漿，中和料漿進入閃蒸槽進一步反應后溢流至中和給料槽以備造粒使用。,造粒： 由中和崗位送來的中和料漿，經(jīng)計量后進入二流式噴槍，空壓站送來的壓縮空氣也進入噴槍，壓縮空氣將料漿噴出霧化，與造粒機抄板揚撒起的料幕接觸，涂布成粒。物料與熱風爐送來的熱風直接接觸，進行熱質傳遞。物料被干燥，出造粒機的物料去斗提機。噴漿造粒干燥機尾氣去尾氣洗滌，尾氣經(jīng)文丘里洗滌器洗滌后進入尾氣洗滌器，被循環(huán)液洗滌后經(jīng)風機排入煙囪放空。,（3）破碎、篩分 噴漿造粒機出來的物料進入斗式提升機，被提升至振網(wǎng)篩，經(jīng)過篩分，不能通過上層篩網(wǎng)的大塊物料經(jīng)破碎機破碎后去返料刮板機。通過下層篩網(wǎng)的細小顆粒也作為返料進入返料刮板機，經(jīng)返料刮板機連續(xù)不斷的送入造粒機。通過上層篩網(wǎng)但不能通過下層篩網(wǎng)的合格顆粒進入二次分篩，分篩后的小顆粒進入返料刮板機做返料，不能通過篩網(wǎng)的成品顆粒進入冷卻滾筒進行冷卻，冷卻后的成品顆粒經(jīng)成品皮帶輸送到成品振動篩后進行包裝。,5.4復合肥裝置主要工藝指