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論文集

氨酸管式反應器造粒技術在高氮尿基復合肥生產中的應用

2015-06-11  來自: 新鄉市威遠化工新技術有限公司 瀏覽次數:874

一、高氮尿基復合肥生產所需解決的幾個關鍵技術問題

高氮復合肥料由于其獨特的肥效,越來越受到市場的關注和歡迎,越來越多的化肥生產企業尤其是尿素生產企業、硫基復合肥生產企業、磷復肥生產企業將開發高氮復合肥料做為一項重要的產品結構調整措施,以滿足市場的需求。近幾年來,我國高氮復合肥料生產技術有了長足發展,但由于工藝技術、生產裝備、生產管理等方面的局限性和不平衡性,在高氮復合肥的生產過程中仍存在設備結疤、產品結塊、生產環境差、系統穩定性差、成本高、產品外觀質量差等一系列問題。隨著農業施肥技術的調整和農民認識的提高,市場對高氮尿素復合肥的要求愈來愈高,高氮尿基復合肥生產必須解決以下幾個問題:

1、低廉原料的適應性問題。原料成本占復合肥生產成本的絕大部分,降低原料成本是提高復合肥市場競爭力的重要手段。這就要求復合肥生產不但能適應質優價高的原料,更要能適應品質低價格更低的原料,如使用低價的國產57%含量的氯化鉀、水份含量偏高的濕氯化銨,含水份偏高的普鈣等原料,以進一步降低生產原料成本,同時產品質量也能有所提高。目前傳統的氨酸造粒工藝、尿融噴漿工藝和高塔工藝,也難以同時利用以上低價原料。

2、產品結塊問題。該問題是高氮復合肥生產中的難點和市場 為關注的問題之一,影響產品結塊的原因有多種,但主要是產品水份和包裝溫度,尿基復合肥要徹 底解決結塊問題就必須做到:產品水份≤1.5%,產品包裝溫度≤45℃。目前傳統生產工藝很難同時達到以上兩點。

3、設備結疤問題。由于高氮復合肥原料的物理特性和生產工藝特點,很容易造成主要設備結疤、振動篩堵孔等問題,如傳統的團粒法工藝、尿融噴漿工藝常出現干燥機、造粒機等設備內部結疤。該類問題不能徹 底解決,將嚴重影響產品質量、生產能力和生產成本。

4、產品品種多樣化問題。市場對復合肥品種的要求越來越專用化和多樣化,一套生產裝置必須能穩定生產多品種的系列復合肥。既要能生產低氮品種,又要能生產高氮品種;既能滿足基肥緩施長效的要求,又能滿足追肥及沖施肥速溶速效的要求;既要能生產單元肥,又要能生產二元或多元復合肥,同時還要滿足市場對產品無殘渣的技術要求。

5、清潔文明生產問題。目前運行的傳統尿融工藝生產高氮尿基復合肥生產裝置,普通存在環保不達標排放,生產工作環境較差,原料損耗大等問題。隨著國家環保治理力度的加大和生產勞動防護水平的提高,高氮尿基復合肥生產必須解決該類問題,力爭做到清潔文明生產。

6、工藝簡潔合理問題。現階段的大部分高氮復合肥生產裝置設計采用二段干燥或二段冷卻、冷篩分、冷破碎工藝,工藝流程復雜,系統的熱量損耗和浪費嚴重,運行費用較高。

7、能源消耗問題。傳統的高能耗高污染生產工藝已不符合國家產業政策,必然進行持續改進,以降低能源消耗和環境污染。      

8、縮二脲的毒害問題。由于工藝技術、設備以及管理等問題,傳統的尿融噴漿工藝以及高塔工藝不時有產品因縮二脲含量超標而導致農作物燒苗現象,該類問題已引起市場的高度關注。 

二、國內主要高氮尿基復合肥生產技術存在的主要問題

 (一)傳統尿液噴漿造粒技術存在的主要問題

近幾年來,隨著實用新技術、新設備在尿基復合肥裝置的應用和生產管理水平的不斷提高,尿液噴漿造粒技術已日趨成熟,一系列長期困擾尿基復合肥生產的難題被不斷解決,但其仍存在以下有待解決的難題:

1、尿基復合肥尤其是高氮尿基復合肥的結塊問題,仍難以根本解決,采用防結塊劑包膜處理成本偏高,噸肥防結塊劑成本高達15-20元。

2、尿基復合肥生產仍需添加不溶性的粘性填充劑做為造粒助劑,一方面導致產品顏色受填充劑顏色影響較大,無法保證產品顏色的一致性,影響產品形象和企業形象,不利于企業品牌的創建;另一方面也導致生產難度加大、生產成本的增加以及生產環境的惡化,不利于清潔文明生產和產品市場竟爭能力的提高。

3、為實現尾氣達標排放而采取的濕法除塵而導致污水難以實現零排放,無法滿足日趨嚴格的環保要求。

4、尿基復合肥生產受天氣濕度和原料品質的影響較大,仍無法真正做到長周期連續穩定運行。

(二)熔體式高塔造粒工藝存在的主要問題

熔體式高塔造粒工藝是近年來剛興起的一種新工藝,因其產品具有小氣孔而與眾不同,但其也存在以下問題制約其大力推廣。

1、由于高溫料漿的特性,不易生產高磷復合肥品種,僅能生產高氮、高鉀系列復合肥品種,單套生產裝量難以滿足市場多樣化的需求。

2、對原料質量要求苛刻,如水份≤1.0%,原料細粉≤0.5mm,限制了國內大多數低價復合肥原料(如國產氯化鉀、干濕態氯化銨、普鈣、粘土等)的利用,致使原料生產成本較高,市場難以接受。

3、由于受塔高、塔徑、噴頭的轉速等諸多因素的限制,產品顆粒調整范圍較小,不易生產較大顆粒的緩釋長效復合肥。

4、工藝操作難度較大,操作彈性較小,工藝過程易堵塞、易結疤,難以長周期連續穩定運行。

5、由于原料粒度要求較細,且需要加熱和高空輸送,雖然減少了干燥過程,但其原料需要篩分、破碎,產品也需要冷卻、篩分、包膜、破碎等,其工藝過程亦然繁雜。

可見進一步采用新技術持續改進解決存在的問題,滿足市場越來越苛刻的產品質量要求和環保要求已勢在必行。

三、氨酸管式反應器噴漿造粒技術

(一)酸氨管式反應器造粒技術的工藝過程

在傳統的尿液噴漿造粒裝置的基礎上,僅需在造粒機部分增設硫酸(或磷酸)、液氨(或氣氨、濃氨水)、洗滌水等工藝管道和管式反應器裝置,便可實現氨酸管式反應器噴漿造粒新技術。其工藝過程如下:

來自原料工序的各種固體原料、液體原料和系統內的返料進入轉鼓造粒機,由硫酸貯槽來的濃硫酸(或磷酸)和洗滌水泵來的洗滌液分別經計量后加入到管式反應器的進料混合段進行稀釋混合,液氨貯槽來的液氨經計量后分為兩路:一路液氨與蒸汽在混合器A中混合氣化從管式反應器的中心管進入管式反應器的反應段,經特制的分布器與混合后的稀硫酸快速反應生成硫酸銨溶液,反應物經管式反應的噴嘴均勻地噴到造粒機料層上。另一路液氨與蒸汽在混合器B中混合由造粒機內部的混合分布器進入料層,分別與磷酸一銨等進一步氨化反應,調節物料特性。干濕物料在造粒機的轉動作用下團聚成粒。

管式反應器噴出的水蒸汽和料層中釋放的水蒸汽以及未完全反應的氣氨由造粒尾氣帶出造粒機,造粒尾氣經文氏洗滌器使之凈化,由造粒尾氣風機送入煙囪排入大氣,達到一 定濃度后的洗滌液用泵送入管式反應器,通過管式反應器與硫酸反應生成蒸汽和高溫料漿予以回收利用,并實現污水零排放和尾氣達標排放。

(二)氨酸管式反應器噴漿造粒新技術的主要特征

1、造粒工況明顯改善和穩定

造粒部分利用液氨(氣氨、濃氨水)與硫酸(或磷酸)、磷酸一銨的化學反應熱來提高造粒物料溫度和改善物料特性,提溫幅度可達15-30℃,而并非主要靠蒸汽和尿液來提高造粒溫度,造粒溫度可高達75-85℃,物料水份小于2.5%,成球率高達60%以上。

2、實現一段干燥工藝、簡化工藝過程

由于造粒物料溫度較高,水份較低,一段干燥便于使產品水份降至1.5%以下,實現了一段干燥工藝生產高氮尿基復合肥工藝過程,簡化了工藝過程。

3、實現熱篩分、熱破碎工藝、提高能源利用率

由于干燥后產品水份較低(小于1.5%)可滿足熱篩分和熱大粒破碎工藝,同時也提高了熱返料的熱量利用效率,以及降低了冷卻負荷,緩解了產品的熱結塊傾向。

4、實現無填充劑造粒、提高產品質量

由于利用液氨(或氣氨、濃氨水)與硫酸(或磷酸)、磷酸一銨的反應生成硫酸銨和部分磷酸二銨來改善物料特性,提高原料間的配伍性,有效解決了尿基復合肥物性差的問題,無需增加膨潤土等粘性填充劑,可大量利用廉價的氯化銨氮源取代不溶性膨潤土等填充劑和部分尿素,實現不溶性填充劑造粒,產品外觀潔白、光滑圓潤,無不溶性殘渣,避免了填充劑顏色不穩定對產品外觀的影響,提高了產品的外觀形象和市場競爭力,同時還可利用低品位的國產氯化鉀、普鈣等原料,可進一步降低原料成本。

5、簡化尿素加工過程,避免縮二脲含量超標引起毒害

可直接利用固體顆粒尿素生產高氮尿基復合肥,而無需固體尿素融溶裝置和尿素企業長距離尿液輸送裝置,減少了尿素融熔和輸送部分的固定資產投資和較高運行費用,尤其是避免了以上裝置易出現的產品縮二脲含量超標而導致的農作物燒苗現象。

6、洗滌液得以回收利用,實現污水零排放

尾氣處理的洗滌液用于造粒機管式反應器得以回收,即解決了傳統工藝濕法除塵系統洗滌液的回收問題,又降低了原料損耗,可實現污水零排放。


關鍵詞: 氨酸管式反應器造粒技術           

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