CN101798254A - 高塔生产含硫尿素的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高塔制备含硫尿素的系统和方法。本发明利用现有的尿素高塔造粒装置，通过增加可单独开停的加硫部分、分散剂加入泵等，提供了能够在制备不含硫尿素和含硫尿素的工艺间灵活转换的高塔制备含硫尿素的系统，并提供了利用该系统生产含硫尿素的方法。本发明所述的系统保持了原有尿素造粒系统的独立性，可实现含硫尿素和不含硫尿素的灵活转换，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

高塔生产含硫尿素的系统和方法

技术领域

本发明涉及化肥领域，具体地说，涉及一种利用高塔生产含硫尿素的系统和方法。

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，或碱性土壤，通常需要使用含硫的肥料来补充。因此，目前市场上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。

尿素的传统的造粒方法是高塔造粒工艺，在工业生产中被长期普遍采用。常规的尿素高塔造粒生产工艺见图2：将来自尿素生产系统的原料液，温度约135℃，压力0.6～1.0MPa，浓度99.7％(wt)的尿素溶液经造粒给料泵直接送入高塔造粒喷头喷洒进入造粒塔，造粒物料在从高塔上部向下降落过程中，与从塔底上升的气体相互作用，与其进行热交换后冷却而凝固，形成晶体颗粒降落到塔底后得到尿素颗粒产品。

典型尿素产品的指标为：

含氮量46.4％

含水量＜0.5％

缩二脲0.8％～1.0％

甲醛0～0.25％(我国大部分不加甲醛)

压碎强度0.6Kg

上述工艺所生产的尿素产品中主要有效元素是氮，氮含量为46.4％(wt)左右，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尿素高塔造粒系统，提供制备含硫尿素的系统和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高塔制备含硫尿素的系统，以及利用该系统生产含硫尿素的方法。

本发明所述的高塔生产含硫尿素的系统包括：尿素高塔造粒部分和加硫部分，所述尿素高塔造粒部分是常规的尿素高塔造粒装置，包括与高塔造粒喷头相连的尿素加料泵，用于将尿素熔融液泵入高塔造粒喷头，以及包括高塔造粒喷头的尿素高塔造粒装置；

所述加硫部分包括：

融硫槽：使硫熔融液升温或将固体硫熔融变成硫熔融液；

加硫泵：与融硫槽相连，将硫熔融液加入静态混合器；以及

静态混合器：用于将尿素熔融液与硫熔融液混合，其进料口分别与尿素加料泵和加硫泵的出料口相连，出料口与高塔造粒喷头的进料口相连。

融硫槽的温度设置在130-135℃，与尿素熔融液的温度基本一致，以使进料的硫熔融液升温至与尿素熔融液基本等温；或将固体硫变成温度较高的硫熔融液，以便于硫熔融液与尿素熔融液混合；

为了使熔融硫与尿素熔融液均匀混合，可以适当加入分散剂，因此所述含硫尿素的高塔造粒系统还包括分散剂加入泵，用于将分散剂加入静态混合器；

所述分散剂选用本领域常用的分散剂，优选液体分散剂。

优选的，所述分散剂加入泵的出料口与加硫泵的进料口相连，将分散剂预先混入，然后再通过加硫泵加入静态混合器；

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。

所述融硫槽还包括设置在其出口的计量泵，以控制硫熔融液的加入量。

本发明所述系统中，各部件的连接可采用本领域常用的各种方式，优选以管道的方式连接；

具体的，高塔造粒喷头与尿素加料泵以管道相连；静态混合器的进料口与尿素加料泵以管道连接；静态混合器的出料口与高塔造粒喷头以管道相连；为使本发明所述的系统能够在纯尿素造粒和含硫尿素的造粒之间灵活地转换，所述管道上设置有阀门。

另外，为提高尿素熔融液与硫熔融液的混合效率，本发明所述的系统还包括将尿素熔融液引入加硫泵的管道，以使尿素熔融液提前与硫熔融液混合，再进入静态混合器进行充分混合；同样，为使本发明所述的系统能够在纯尿素造粒和含硫尿素的造粒之间灵活地转换，所述管道上设置有阀门。

为保证造粒的稳定性，本发明所述的系统中，所述尿素高塔造粒部分还包括过滤器，设置在高塔造粒喷头的入口，用于过滤进入高塔造粒喷头的液体中的杂质；

本发明还提供利用上述系统生产含硫尿素的方法，包括以下步骤：

1)熔融硫：将融硫槽升温至130-135℃，加热硫熔融液或将固体硫熔融，成为硫熔融液；

2)混合：将硫熔融液通过加硫泵加入静态混合器中，同时将尿素熔融液也加入静态混合器中，均匀混合；

3)造粒：将步骤2)混合均匀的液体引入高塔造粒喷头，进行造粒。

本发明所述的方法在步骤2)之前，还包括步骤i)预混合：将尿素熔融液引入加硫泵，与经加硫泵的硫熔融液预混合；其中，引入加硫泵进行预混合的尿素熔融液为所需尿素熔融液总量的5％-50％。

另外，为使熔融硫与尿素熔融液均匀混合，本发明所述的方法在步骤2)之前，还包括ii)添加分散剂：利用计量泵将分散剂加入加硫泵。

步骤2)所述静态混合器中，硫与尿素的质量比为0～25∶100；硫加入量由融硫槽出口的计量泵控制。

步骤2)所述静态混合器中，分散剂与尿素的质量比为0.01～0.5∶100；分散剂的加入量由分散剂加入泵(计量泵)控制。

在本发明所述的生产含硫尿素的方法中，硫的加入可采用两种方式：

A.以固体硫形式添加：将固体硫，一般为硫粉加入到融硫槽中，将融硫槽加热升温至130-135℃，使固体硫变成硫熔融液，与来自尿素装置的添加有甲醛的熔融态尿素进入静态混合器进行充分混合，之后喷入造粒塔造粒；

B.以熔融形式添加：将硫熔融液加入到融硫槽中，利用融硫槽加热升温至130-135℃，然后加入到静态混合器中与已添加甲醛的熔融态尿素混合，喷入造粒塔造粒。

硫加入质量为含硫尿素质量的0～25％，优选1-25％。

本发明所述的含硫尿素的高塔造粒系统，可通过对现有尿素高塔造粒系统的改进而直接得到：在现有尿素高塔造粒系统的基础上，增加添加硫和添加分散剂的装置，以及控制其各自添加量的装置，就能够向输往高塔造粒的尿素熔融液中加入硫，使高塔造出的含硫0～25％左右，含氮34.5％～46.4％左右的，可满足农作物对硫养分需要的含硫尿素。

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(纯度99.7％)；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)，可以制备出含有以下重量百分数组分的含硫尿素：

含氮量34.5％～46.4％；

硫0～25％；

水含量＜0.5％；

缩二脲0.4％～0.9％；

甲醛0～0.25％；

压碎强度0.6Kg。

本发明所述的系统通过增加可单独开停的加硫、加分散剂部分，保持了原有尿素造粒系统，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尿素。

附图说明

图1为本发明所述的高塔生产加硫尿素的系统。

图2为现有技术中尿素的高塔造粒系统。

其中，1、高塔造粒喷头；2、过滤器；3、尿素加料泵；4、融硫槽；5、计量泵；6、分散剂加入泵；7、加硫泵；8、静态混合器；9、阀门-01；10、阀门-02；11、阀门-03；12、阀门-04。

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

本发明所述的系统如图1所示，在图2所示的本领域常用的尿素高塔造粒系统(包括与高塔造粒喷头1相连的尿素加料泵3，用于将尿素熔融液泵入高塔造粒喷头1，包括高塔造粒喷头1的尿素高塔造粒装置(未示出)，以及设置在高塔造粒喷头1和尿素加料泵3之间的过滤器2的基础上，增加了加硫部分和加分散剂部分。所述加硫部分包括融硫槽4(包括设置在其出口的计量泵5)，加硫泵7和静态混合器8，所述加分散剂部分包括添加分散剂的分散剂加入泵(选择计量泵)。

其中融硫槽4的出料口与加硫泵7进料口以管道连接，同时分散剂加入泵6的出料口也与加硫泵7进料口以管道连接，另外尿素进料泵3的出料口也通过管道(设置有阀-0412)与加硫泵7的进料口连接，因此部分尿素熔融液可与熔融硫和分散剂预混合；加硫泵7的出料口与静态混合器8的进料口连接，同时尿素加料泵3的出料口也通过管道(设置有阀-0311)也与静态混合器8的进料口连接，尿素熔融液与预混合液在静态混合器8中充分混合；静态混合器8的出料口以管道(设置有阀-0210)通过过滤器2与高塔造粒喷头1连接。同时，在尿素加料泵3与高塔造粒喷头1相连的管道上设置阀-019。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，可以制备出含硫尿素或不含硫的尿素：

如需制备含硫尿素，将阀-019置于关闭状态，阀-0210、阀-0311、阀-0412置于打开状态，则接入加硫部分。固体硫，一般为硫粉在融硫槽4中熔融，然后经过计量泵5计量，通过加硫泵7的作用，进入静态混合器8中，同时尿素熔融液分成两部分，一部分尿素熔融液由阀-0412分流至加硫泵7的进料口，与由融硫槽4来的硫熔融液和分散剂加入泵6来的分散剂分别注入加硫泵7的进料口，进行预混合，然后进入静态混合器8；另一部分尿素熔融液由阀-0311直接进入静态混合器8，与预混合后的物料进行充分混合，然后混合物料经阀-0210，通过过滤器2后，进入高塔造粒喷头1，制备出含硫尿素。

硫的添加量由融硫槽4出口的计量泵5控制，一般控制在尿素总质量的0-25％(质量)；分散剂的添加量由分散剂加入泵控制，一般控制在尿素总质量的0.01％～0.5％(质量)。

如果需要制备不含硫的尿素，则将上述系统的阀-01置于打开状态，阀-02、阀-03、阀-04置于关闭状态，则系统恢复为常规状态，可用于制备不含硫尿素。

实施例2

利用实施例1的所述的含硫尿素高塔造粒系统，制备含硫量为10％的含硫尿素。

将硫粉加入融硫槽4，融硫槽4的温度设置在130℃，硫粉在融硫槽4中加热熔融并升温至130℃，得到与尿素熔融液温度相近的硫熔融液；利用设置在融硫槽4出口的计量泵5控制其加入质量为尿素总质量的10％，通过加硫泵5加入静态混合器8；

采用市购的液体分散剂，并通过分散剂加入泵6(计量泵)控制其加入质量为尿素总质量的0.1％，也通过加硫泵7加入静态混合器8中。尿素熔融液的25％通过阀-0412进入加硫泵7先与熔融硫在分散剂作用下预混合，75％通过阀-0311直接进入静态混合器8，充分混合后经阀-0210进入过滤器2，然后进入高塔造粒喷头1进行含硫尿素的造粒，得到的产品的指标如下：

含氮量41.8％；

硫10％；

水含量＜0.5％；

缩二脲0.65％；

甲醛0.11％；

压碎强度0.6Kg。

Claims (10)

1.一种高塔制备含硫尿素的系统，包括尿素高塔造粒部分和加硫部分，所述尿素高塔造粒部分包括尿素加料泵和尿素高塔造粒装置，所述尿素高塔造粒装置的顶部设置有高塔造粒喷头，所述尿素加料泵与高塔造粒喷头相连，用于将尿素熔融液泵入高塔造粒喷头，进行造粒；所述加硫部分包括：

融硫槽：使硫熔融液升温或将固体硫熔融变成硫熔融液；

加硫泵：与融硫槽相连，将硫熔融液加入静态混合器；

静态混合器：用于将尿素熔融液与硫熔融液混合，其进料口分别与尿素加料泵和加硫泵的出料口相连，出料口与高塔造粒喷头的进料口相连。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述含硫尿素的高塔造粒系统还包括分散剂加入泵，用于将分散剂加入静态混合器。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分散剂加入泵的出料口与加硫泵的进料口相连，将分散剂预先混入加硫泵，然后再通过加硫泵加入静态混合器。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的系统还包括将尿素熔融液引入加硫泵的管道，以使一部分尿素熔融液提前与硫熔融液混合。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述管道上设置有阀门。

6.一种利用如权利要求1所述的系统生产含硫尿素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)熔融硫：将融硫槽升温至130-135℃，加热硫熔融液或将固体硫熔融，成为硫熔融液；

2)混合：将硫熔融液和尿素熔融液加入静态混合器中，混合；

3)造粒：将步骤2)混合均匀的液体引入高塔造粒喷头，进行造粒。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法在步骤2)之前，还包括步骤i)预混合：将部分尿素熔融液引入加硫泵，与经加硫泵的硫熔融液预混合；其中，进行预混合的尿素熔融液为尿素熔融液总量的5％-50％。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法在步骤2)之前，还包括ii)添加分散剂：利用计量泵将分散剂加入加硫泵。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)所述静态混合器中，硫与含硫尿素的质量比为0～25∶100。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)所述静态混合器中，分散剂与含硫尿素的质量比为0.01～0.5∶100。

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