硫酸脲氨化造粒復合肥料的生產技術

硫酸脲氨化造粒復合肥料的生產技術

1987年，臨賢縣磷肥廠開發(fā)了采用分段收獲機生產裝置的硫酸和硫酸鈉（硫酸t(yī)），采用碳酸氫銨或鈣、鎂、磷肥料處理的復混肥生產工藝。近年來,隨著行業(yè)的技術進步,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20萬t轉鼓蒸汽造粒復混肥生產裝置上采用硫酸脲氨化造粒技術進行改造,新增硫酸脲反應設備、管式反應器、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合肥料,目前已連續(xù)運行4月,達產達標,取得了良好的效果。1造粒機內氯化鉀和磷酸的復分解反應將定量的尿素和硫酸在反應釜中進行反應生成液態(tài)硫酸脲并放出熱量。其反應式如下:將定量的硫酸脲與氣氨在管式反應器中進行反應生成硫酸銨脲料漿,并釋放出大量的反應熱。其反應式如下:從配料崗位輸送到造粒機內的氯化鉀和磷酸一銨可進行復分解反應生成磷酸二氫鉀和氯化銨,但常溫下其反應緩慢,當硫酸銨脲與氣氨反應放出大量熱量時其反應加速;同時硫酸銨脲中的硫酸銨又與物料中的氯化鉀發(fā)生復分解反應生成硫酸鉀和氯化銨。其化學反應式如下:造粒物料中反應生成的氯化銨又與原料中的氯化鉀形成氯化銨鉀復鹽固溶體[(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-復肥生產工藝2.1填充料及調劑硫酸脲氨化造粒生產復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管式反應器生產工藝硫酸脲氨化造粒復合肥生產工藝流程見圖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生成硫酸脲溶液(溫度(90±10)℃)。該溶液經計量后進入管式反應器,同時液氨經氣化、計量后也進入管式反應器,瞬間產生劇烈的反應,生成溫度較高的硫酸銨脲料漿,并產生背壓將其噴射到轉鼓造粒機內的固體料床上。將配料崗位經計量后的氯化鉀、磷酸一銨、氯化銨或尿素進行混合、粉碎輸送到轉鼓造粒機內,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)生復分解反應生成復鹽。在造粒過程中產生的尾氣經文丘里洗滌器洗滌后放空;反應崗位過多的硫酸稀釋熱采用循環(huán)冷卻水進行冷卻移走。造粒后的物料再經烘干、冷卻、篩分、包膜、計量、包裝后成為產品;其中篩分后的大顆粒物料經粉碎后與篩下的小顆粒物料一起返回造粒機內重新造粒。3管網生物處理和造粒裝置的選擇考慮硫酸與尿素反應后具有特殊的腐蝕性及工藝上需要移走部分反應熱,選擇了搪瓷夾套反應釜。該釜夾套內可通入循環(huán)水,滿足工藝上的冷卻要求。在硫酸脲氨化造粒生產復合肥的氨酸反應過程中可采用2種反應器,即懸埋管式反應器或管式反應器。懸埋管式反應器的優(yōu)點是容易控制、便于操作;缺點是易出現由反應不完全造成的局部物料粘結或過成球現象,同時懸管在高溫下易彎曲變形,不但阻擋物料,還會導致酸管斷裂。因此,選用了316L材質的管式反應器,并安裝在造料機入口,平行伸入造粒機內。該設備物料反應充分,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,無漏氣現象。造粒尾氣處理裝置由1臺4-72No12C離心鼓風機、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,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特點4.1增加氨站及硫酸罐區(qū)在轉鼓蒸汽造粒復混肥生產裝置上采用硫酸脲氨化造粒技術改造生產復合肥,投資少,僅需增加硫酸脲反應設備、管式反應器、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,但可提升產品檔次。該裝置當不需用硫酸脲氨化造粒生產復合肥料時,不經改動通入蒸汽即可轉產轉鼓蒸汽造粒復混肥料產品。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,同時產量降低,成本增加。該工藝在生產過程中利用其反應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復合肥比采用蒸汽造粒生產同等養(yǎng)分的復混肥提高能效1.3～1.5倍。4.3添加膨潤土或凹凸棒土硫酸與尿素反應生成的硫酸脲料漿可代替黏性的造粒添加劑,生產中不需加入膨潤土或凹凸棒土等黏結劑,并且比添加黏結劑的造粒成球率高,物料返料比低,可大大提高裝置生產能力,降低生產成本。5低能耗、節(jié)能環(huán)保的特點硫酸脲氨化造粒復合肥在原復混肥生產裝置上改造生產,具有投資省、施工周期短、工藝先進、技術成熟、生產易于控制、“三廢”污染物經處理后能達標排放等優(yōu)勢,還可充分利用反應熱,提高系統(tǒng)熱能利用率,使能源消