CN101774868A - 制备含硫大颗粒尿素的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备含硫大颗粒尿素的系统和方法。本发明利用现有的大颗粒尿素制备装置，通过增加加硫部分、分散剂加入泵和蒸发器，提供了制备含硫大颗粒尿素的系统，并提供了利用该系统生产含硫大颗粒尿素的方法。本发明所述的系统尽可能保持原有大颗粒尿素制备系统，操作简单，投资少、流程短，能够方便地提供可满足农作物对硫养分需要的含硫尿素。

Description

制备含硫大颗粒尿素的系统和方法

技术领域

本发明涉及化肥生产领域，具体地说，涉及一种制备含硫大颗粒尿素的系统和方法。

背景技术

目前，由NH₃和CO₂合成制备的固体尿素是一种最重要的氮肥品种，它广泛用于农业生产作肥料施用。但由于尿素的养分单一，无法提供植物所需要的其它养分。同时，因氮含量太高，植物往往来不及吸收而造成流失，从而不但造成氮肥利用率过低，也造成严重的环境污染。实际上，很多地区都普遍存在硫缺乏的现象，尤其是沙质、有机物含量较低的土壤，通常需要使用含硫的肥料来补充。因此，已经开发出在尿素颗粒外面包裹硫磺的包硫尿素作为肥料。

大颗粒尿素一般是指颗粒平均直径大于1.7mm的尿素产品，其中，平均粒径2.8～3.2mm(粒径分布2～4mm)的称为大颗粒尿素，平均粒径4.5～5.5mm(粒径分布4～8mm)的称为超大颗粒尿素。

生产大颗粒尿素的工艺方法主要有：海德鲁(HYDRO)，东洋工程公司(TEC)以及荷兰荷丰技术公司的流化床造粒工艺。海德鲁采用空气雾化流化床，东洋公司采用喷射流化床，而荷兰荷丰技术公司采用液相自雾化流化床。以上工艺均在造粒过程中加入少量添加剂，如甲醛，使甲醛与尿素溶液反应生产的脲醛化合物(UF)。

常规的大颗粒尿素造粒生产工艺见图2：来自尿素生产系统的原料液(温度约130℃，压力0.02MPa～0.3MPa，浓度(wt)96％～98.5％的尿素熔融液)，经造粒给料泵送至造粒机进行造粒，在输送管内经管道混合器加入占产品质量约0.25％～0.4％的甲醛(用37％浓度的甲醛溶液)。造粒机为流化床造粒设备，包括流化空气风机和雾化空气风机及尿素溶液雾化喷嘴。造粒机制成的大颗粒尿素经斗提机、尿素筛，筛分出粒度Φ2～4mm，或Φ4～8mm的大颗粒尿素产品，再经最终产品冷却器冷却后成为合格的大颗粒尿素产品；另外，从造粒机和产品冷却器排出的含尿素粉尘的空气进入洗涤器，用水湿法洗涤后，尾气排入大气。一般尾气中含尿素粉尘30mg/m³，含氨300～500mg/m³。

上述的常规大颗粒尿素造粒工艺，其原料为熔融态尿液，并向其中添加微量的甲醛，在流化床造粒装置中以雾化状喷出的尿液对造粒机内的尿素晶种作层层包裹，形成渐渐长大的尿素颗粒，从而完成大颗粒尿素造粒的生产过程。

典型尿素产品的指标为：

含氮量46.3％；

含水量＜0.3％；

缩二脲0.6％～0.8％；

甲醛0.25～0.45％；

粒径分布2～4mm，或4～8mm；

压碎强度3～10Kg。

上述工艺所生产的尿素产品中主要有效元素是氮，氮含量最高为46.3％(wt)，但不含硫等农作物所需要的其它元素。

本发明通过改进现有的生产大颗粒尿素的系统，提供制备含硫大颗粒尿素的系统和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备含硫大颗粒尿素的系统，以及利用该系统制备含硫大颗粒尿素的方法。

本发明所述的制备含硫大颗粒尿素的系统包括大颗粒尿素制备部分和加硫部分；

其中所述大颗粒尿素制备部分是现有技术中的制备大颗粒尿素的系统，包括造粒给料泵，管道混合器，流化床造粒设备，斗提机、筛分机，破碎机，冷却器，洗涤器等(见图2)，尿素熔融液由造粒给料泵经输送管输送到流化床造粒设备，在输送过程中经管道混合器加入占产品质量约0.25％～0.4％的甲醛(一般采用37％浓度的甲醛溶液)；流化床造粒设备制成的大颗粒尿素经斗提机进入筛分机，经筛分机筛分出粒度Φ2～4mm或Φ4～8mm的大颗粒尿素产品，经冷却器冷却后成为合格的大颗粒尿素产品；粒度不合格的尿素颗粒进入破碎机，破碎后进入流化床造粒设备作为晶种；另外，从流化床造粒设备和冷却器排出的含尿素粉尘的空气进入洗涤器，用水湿法洗涤后，尾气排入大气，尿素溶液返回尿素蒸发段。

所述加硫部分包括：

搅拌槽：熔融或溶解固体硫成为硫熔融液或硫溶液；

加硫泵：与搅拌槽相连，将硫熔融液或硫溶液加入待造粒的尿素熔融液中。

为了使硫与尿素能够均匀混合，可以适当加入分散剂，因此所述制备含硫大颗粒尿素的系统还包括分散剂加入泵，用于将分散剂加入尿素熔融液中；

所述分散剂为本领域常用的尿素分散剂，优选液体分散剂。

其中，分散剂和硫的加入顺序没有限定，可以在添加硫之前添加分散剂，也可以在添加硫之后再添加分散剂。

所述搅拌槽包括出口调节阀，用于控制硫溶液或硫熔融液的添加量；在本发明中，硫的加入质量为总质量的0-25％，优选1-25％；

所述分散剂加入泵可选用各种本领域常用的泵，为方便计算分散剂的加入量，优选计量泵；在本发明中，分散剂的加入质量为总质量的0.01-0.5％。

由于添加硫以后，洗涤液中也含有少量硫，为防止污染尿素蒸发段，需要就地进行处理。

因此，本发明所述的系统还包括用于将洗涤液蒸发成水和浓缩液的蒸发器蒸发器，所述蒸发器的进料口与洗涤器的洗涤液出料口连接，将洗涤液蒸发成水和浓缩液，浓缩液出口与所述搅拌槽相连，浓缩液进入所述搅拌槽，用于配置硫溶液；水返回洗涤器循环使用。因此优选以硫溶液的形式加入硫。

本发明还提供利用上述系统生产含硫大颗粒尿素的方法，包括以下步骤：

1)熔融或溶解硫：在搅拌槽中将固体硫，一般为硫粉用洗涤液经蒸发器蒸发后的浓缩液打浆，形成有少量固体硫悬浮的硫溶液；或使硫在搅拌槽中升温至130-135℃，将固体硫加热变成硫熔融液；

硫的熔点为112.8℃，一般升温至130-135℃，与尿素熔融液的温度基本相同。升温优选由槽外部夹套中的热媒完成。

2)混合：将硫溶液或硫熔融液通过加硫泵加入待造粒的尿素熔融液中，进行混合；

3)造粒：将步骤2)混合后的液体引入流化床造粒设备，进行造粒。

本发明中，硫熔融液或硫溶液与尿素熔融液的混合是在将其输送至造粒设备的过程中实现的，在造粒机内从喷嘴喷射出后可达到充分混合。

本发明所述的方法还包括2’)添加分散剂：将分散剂利用计量泵加入待造粒的尿素熔融液中，以使尿素熔融液与硫溶液或硫熔融液易于混合。

步骤2)中，硫的添加量为含硫尿素总质量的0～25％；硫加入量由搅拌槽出口调节阀控制。

步骤2’)中，分散剂添加量为总质量的0.01～0.5％；分散剂的加入量由计量泵控制。

本发明所述的方法，在步骤3)之后还包括：4)将造粒所得的大颗粒尿素筛分；5)筛分粒度合格的尿素颗粒进入冷却器冷却得产品；粒度不合格的尿素进入破碎机破碎，返回流化床造粒设备作为晶种；6)流化床造粒设备和冷却器排出的含尿素粉尘的空气进入洗涤器，水湿法洗涤后，尾气排入大气，浓缩液用于步骤1)所述的硫溶液的配置。

显然，在本发明所述的制备含硫大颗粒尿素的方法中，硫的加入可采用两种方式：

A.以溶液形式添加：将硫粉加入到搅拌槽中，用洗涤液经蒸发器蒸发后的浓缩液打浆，形成有少量固体硫悬浮的硫溶液；

B.以熔融形式添加：将固体硫加入到搅拌槽中，利用搅拌槽的热媒加热成熔融状。

在本发明中，硫的添加优选以溶液形式添加。。

通过本发明所述的系统，利用以下重量百分数的原料：熔融态尿素(96％～98.5％)，0～25％的硫，0.01％～0.5％的分散剂，微量的甲醛(甲醛的主要作用是帮助尿素熔融液造粒成型，现有技术经常在尿素熔融液中添加甲醛以造粒，因此，甲醛的用量可参照现有技术)，可制备出产品指标如下的含硫大颗粒：

含氮量34.5％～46.3％；

硫0～25％；

水含量＜0.3％；

缩二脲0.5％～0.8％；

甲醛0.25％～0.45％；

粒径分布2～4mm或4～8mm；

压碎强度3～10Kg。

与现有技术相比，本发明所述的系统通过增加加硫部分和分散剂加入泵，尽可能保持原有大颗粒尿素的制备系统，可在制备不含硫尿素和含硫尿素的工艺间灵活转换，且操作简单，投资少、流程短，能够方便地提供可满足农作物对硫养分需要的含硫大颗粒尿素。

附图说明

图1为本发明所述的含硫大颗粒尿素造粒系统。

图2为现有技术中大颗粒尿素造粒系统。

其中：1、风机；2、造粒机；3、斗提机；4、筛分机；5、破碎机；6、冷却器；7、洗涤器；8、烟囱；9、泵；10、蒸发器；11、搅拌槽；12、计量泵；13、加硫泵。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如无特别说明，实施例中采用的原料均为市购。

实施例1

在原有大颗粒尿素生产工艺(见图1)的基础上，通过增加加硫部分、分散剂加入泵，以及蒸发器，形成本发明所述的制备含硫大颗粒尿素的系统。

所述加硫部分包括搅拌槽11(包括出口调节阀)，加硫泵13，所述分散剂加入泵为计量泵12。增加的设备见表1所示：

表1本发明所述系统的新增设备

设备名称	数量	备注
			硫搅拌槽	1	常压操作条件
加硫泵(适于悬浮物料液)	1+1(其中一台备用)	压头(即泵的扬程)高于尿素进料泵
			计量泵	1	分散剂加入量控制
蒸发器	1
			简单流量控制回路(主要控制搅拌槽的出口调节阀，控制加硫量)		硫加入比例控制

其中搅拌槽11的出料口与加硫泵13进料口连接，加硫泵13出料口与输送待造粒的尿素熔融液的管道相连；计量泵12的出料口也与输送待造粒的尿素熔融液的管道相连；蒸发器10的进料口与洗涤器7的洗涤液出料口连接，将洗涤液蒸发成水和浓缩液，浓缩液进入所述搅拌槽11配置硫溶液；水返回洗涤器7循环使用。从而得到本发明所述的高塔生产含硫尿素的系统。

利用上述系统，可以制备出含硫大颗粒尿素：

1)溶解硫：在搅拌槽11中将硫粉用洗涤液经蒸发器10蒸发后的浓缩液(主要成分是尿素水溶液)打浆，形成有少量固体硫悬浮的硫溶液；

2)混合：将硫溶液通过加硫泵13加入输送待造粒的尿素熔融液的管道中，均匀混合；

3)添加分散剂：将市购的液体分散剂利用计量泵12也加入输送待造粒的尿素熔融液的管道中，均匀混合

4)造粒：将混合均匀的液体引入流化床造粒机2，进行造粒。

5)将造粒所得的大颗粒尿素通过斗提机3进入筛分机4，在筛分机4筛分；

6)筛分粒度合格的尿素颗粒进入冷却器6冷却得产品；粒度不合格的尿素进入破碎机5破碎，返回流化床造粒机2作为晶种；

7)流化床造粒机2和冷却器6排出的含尿素粉尘的空气进入洗涤器7，水湿法洗涤后，尾气经烟囱8排入大气，浓缩液用于步骤1)所述的硫溶液的配置。

其中，造粒机2配备风机1，用于进风。

步骤2)中，硫的添加量为总质量的0～25％；硫加入量由搅拌槽出口调节阀控制。

步骤3)中，分散剂添加量为总质量的0.01～0.5％；分散剂的加入量由计量泵控制。

实施例2

利用实施例1的所述的制备含硫大颗粒尿素的系统，制备含硫量为10％的含硫大颗粒尿素。

将硫粉在搅拌槽11(温度135℃)中熔融，利用搅拌槽11的出口调节器控制其加入质量为总质量的10％，通过加硫泵13加入输送待造粒的尿素熔融液的管道中；采用市购的液体分散剂并通过计量泵12控制其加入质量为总质量的0.1％，加入输送待造粒的尿素熔融液的管道中。然后混合了硫熔融液和分散剂的待造粒尿素熔融液进入流化床造粒机2造粒，得到尿素颗粒经过斗提机3进入筛分机4经过筛分(2～4mm)，粒度合格的大颗粒尿素经冷却器6冷却，得到的产品指标如下：

含氮量41.7％；

硫10％；

水含量＜0.3％；

缩二脲0.6％；

甲醛0.35％；

粒径分布2～4mm；

压碎强度7.8Kg。

粒度不合格的尿素颗粒经破碎机5破碎后返回流化床造粒机2作为晶种；流化床造粒机2和冷却器6排出的含尿素粉尘的空气进入洗涤器7，水湿法洗涤后，尾气排入大气，浓缩液返回搅拌器11，与硫熔融液进行混合，之后去造粒。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了较详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种制备含硫大颗粒尿素的系统，其特征在于，包括大颗粒尿素制备部分和加硫部分；其中，所述大颗粒尿素制备部分包括将尿素熔融液制备成大颗粒尿素的流化床造粒设备，所述加硫部分包括：

搅拌槽：熔融或溶解固体硫成为硫熔融液或硫溶液；

加硫泵：与搅拌槽相连，将硫熔融液或硫溶液加入待造粒的尿素熔融液中。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括分散剂加入泵，用于将分散剂加入待造粒的尿素熔融液中。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述搅拌槽还设有出口调节阀，用于控制硫溶液或硫熔融液的添加量。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用于将洗涤液蒸发成水和浓缩液的蒸发器，所述蒸发器的浓缩液出口与所述搅拌槽相连。

5.一种利用如权利要求1-4任一所述的系统制备含硫大颗粒尿素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)熔融或溶解硫：在搅拌槽中将固体硫用洗涤液经蒸发器蒸发后的浓缩液打浆，形成有固体硫悬浮的硫溶液；或使硫在搅拌槽中升温至130-135℃，将固体硫成为硫熔融液；

2)混合：将硫溶液或硫熔融液通过加硫泵加入待造粒的尿素熔融液中，进行混合；

3)造粒：将步骤2)混合后的液体引入流化床造粒设备，进行造粒。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括2’)添加分散剂：将分散剂加入待造粒的尿素熔融液中。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中，硫的添加量为含硫尿素总质量的0～25％。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2’)中，分散剂添加量为总质量的0.01～0.5％。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤3)之后还包括：4)将造粒所得的大颗粒尿素筛分；5)筛分粒度合格的尿素颗粒进入冷却器冷却得产品；粒度不合格的尿素进入破碎机破碎，返回流化床造粒设备作为晶种；6)流化床造粒设备和冷却器排出的含尿素粉尘的空气进入洗涤器，水湿法洗涤后，尾气排入大气，浓缩液用于步骤1)所述的硫溶液的配置。

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