CN103755393B - 三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置。该装置由氯化钾脱氯反应单元、HCL尾气吸收单元、氯化铵结晶分离单元、硫酸钾复合肥中和单元和硫酸钾复合肥造粒筛分单元组成。本发明还公开了利用该装置生产硫酸钾复合肥的方法。本发明利用三聚氰胺装置生产的尾气，与复合肥装置进行联产，不仅解决了三聚氰胺装置尾气处理的难题、提高了三聚氰胺尾气附加值，降低了复合肥生产成本，而且能使脱氯尾气达标排放。

Description

三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置及方法

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置及利用该装置生产硫酸钾复合肥的方法。

背景技术

以氯化钾做原料生产硫酸钾复合肥时，需要氨气完成KCl溶液脱氯后与其中残酸的反应及完成硫酸钾铵的反应，脱氯后含HCl的尾气由水洗涤吸收制备工业盐酸。尾气的吸收往往因为设备和生产稳定性的原因，排放气的净化度不够。氨气也因市场价格高使生产成本增加。副产的工业盐酸因供大于求，贴款出售，使硫酸钾复合肥的生产面临尴尬的、亏损的局面。因此寻求一种合适的氨气来源同时改变HCL尾气吸收的吸收剂提高硫酸钾复合肥装置的运行经济性显得极为必要。

以尿素为原料完成三聚氰胺反应的过程中，吨产品同时副产1300NM³左右的NH₃与600NM³左右的CO₂组成的反应尾气，根据各个厂家的资源和联产条件，该尾气被用来分离制备液氨，即所谓的“氨、碳分离”，或生产氨水、碳酸氢铵、硝铵、尿素等产品。三聚氰胺尾气的利用直接影响三聚氰胺装置的运行效益，尾气利用过程的能耗越低，尾气产品的附加值越高，三聚氰胺的产品收益就越高。如有效地利用三聚氰胺尾气是需要解决的技术问题。现有技术公开了一些利用三聚氰胺尾气来制备硫酸钾的方法，例如CN2013102798717以及CN201310059426X等，但上述专利技术均存在三聚氰胺尾气利用率低附加值高，尾气排放不达标并且自动一体化程度差等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置；本发明还提供了一种三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置，该装置由氯化钾脱氯反应单元、HCL尾气吸收单元、氯化铵结晶分离单元、硫酸钾复合肥中和单元和硫酸钾复合肥造粒筛分单元组成。

各单元的结构和工作原理如下：

1）氯化钾脱氯反应单元：本单元包括脱氯反应槽、成品料浆储槽、硫酸储罐、氯化钾料仓、氯化钾输送机、HCL冷却器、HCL尾气风机。来自氯化钾料仓的氯化钾经氯化钾输送机输送入脱氯反应槽上部，与来自硫酸储罐的硫酸反应脱氯，脱氯后的料浆放入成品料浆储槽进行储存，内部同时加入来自界区外的磷酸溶液，成品料浆储槽内设置有搅拌装置以使料浆进一步反应并充分混合均匀。脱氯反应槽内设置有搅拌装置和蒸汽夹套，利用蒸汽为脱氯反应提供热量，蒸汽冷凝水排出界外回收使用。脱氯反应后的HCL尾气经HCL冷却器降温后，由HCL尾气风机引出送往HCL尾气吸收单元。HCL冷却器为列管式换热器，HCL尾气自冷却器上部管内进入，下部引出，采用循环水进行冷却，来自外管网循环水站的循环水走管间，底部进水，上部出水去外管网循环水站冷却后循环使用。

2)HCL尾气吸收单元：本单元包括HCL尾气吸收塔、氨水回收塔、氨水泵。HCL尾气吸收塔分两段，上端设有空心球填料层，下端采用钢夹套降膜吸收。来自HCL尾气风机的HCL气体由HCL尾气吸收塔下部进入，与塔顶部喷淋下来自氨水回收塔，并经氨水泵加压的氨水逆流接触，强化吸收效果，生成氯化铵，HCL尾气吸收塔出口气体达标排空。

来自三聚氰胺装置的尾气由氨水回收塔底部进入，来自化学水装置的脱盐水由氨水回收塔顶部进入，逆流接触吸收，吸收后的氨水进母液槽储存，经氨水泵加压后送入HCL尾气吸收塔。

氨水回收塔内设置循环水降温盘管，利用循环水进行降温。HCL尾气吸收塔上部采用循环水进行冷却，来自外管网循环水站的循环水走管间，底部进水，上部出水经外管网循环水站冷却后循环使用。

3）氯化铵结晶分离单元：本单元包括母液泵、冷却结晶器、氯化铵结晶泵、稠厚器以及离心机。来自HCL尾气吸收塔的氯化铵母液经母液泵送入冷却结晶器，在冷却结晶器内采用风冷的办法进行降温结晶，饱和的氯化铵晶体由冷却结晶器底部经氯化铵结晶泵抽出送至稠厚器，经分离后的氯化铵晶体进入离心机分离得到氯化铵产品，经干燥，然后包装。稠厚器和离心机分离出的母液进入母液槽。冷却结晶器内设置风冷盘管，利用空气进行降温。

4）硫酸钾复合肥中和单元：本单元包括中和料浆泵、管式反应器、中和槽、地下槽、喷浆泵、中和尾气吸收塔、中和尾气风机和洗涤泵组成。来自成品料浆储槽添加了磷酸溶液后的料浆经中和料浆泵加压后进入管式反应器与来自三聚氰胺装置的尾气并流接触强化反应后进中和槽，中和槽液位满后溢流入地下槽，反应尾气经中和尾气风机引出后送至中和尾气吸收塔回收其中的气氨，中和尾气吸收塔内装有轻瓷填料强化尾气吸收效果，塔底洗液用洗涤泵加压循环，利用喷头雾化后打入中和尾气吸收塔上部，经分析浓度合格后送至中和槽对料浆浓度进行调整，液位不足时用化学水站脱盐水进行补充。中和槽、地下槽内均设置有搅拌装置，以进一步保证料浆混合均匀并防止因死区出现结晶、凝固现象。

5）硫酸钾复合肥造粒单元：本单元包括造粒机、尾气风机、尾气洗涤塔、洗涤循环泵、热风炉、鼓风机和引风机组成。地下槽合格料浆经喷浆泵加压进入造粒机，在压缩空气的雾化作用和返料的聚合作用下形成复合肥颗粒并自造粒机机尾引出。造粒机内热量来自于热风炉，鼓风机加压后的空气经过烟煤加热后经引风机送入造粒机机头。造粒机内尾气经引风机抽出经过尾气洗涤塔洗涤后排放，尾气洗涤塔利用洗涤循环泵将底部洗液打入洗涤塔上部利用喷头雾化喷入提高洗涤效果，合格洗液送中和槽调节料浆浓度，液位不足时利用化学水站来的脱盐水进行补充。出造粒机的复合肥颗粒经过干燥筛分后得到硫酸钾复合肥成品。

    本发明还提供了利用上述装置生产硫酸钾复合肥的工艺。

本发明取得的有益效果主要有：

本发明利用三聚氰胺装置生产的尾气，与复合肥装置进行联产，不仅解决了三聚氰胺装置尾气处理的难题、提高了三聚氰胺尾气附加值，而且降低了复合肥生产成本，同时作为脱氯尾气排放的净化组分，而且能使脱氯尾气达标排放。本发明实现了节能环保、循环经济和变废为宝可持续发展的目的。

附图说明

图1是三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥装置的示意图。

图中各组件名称如下：

1-氯化钾料仓、2-氯化钾输送机、3-脱氯反应槽、4-硫酸储罐、5-HCL冷却器、6-HCL风机、7-HCL尾气吸收塔、8-三聚氰胺装置、9-氨水回收塔、10-母液槽、11-氨水泵、12-母液泵、13-冷却结晶器、14-氯化铵结晶泵、15-稠厚器、16-离心机、17-成品料浆储槽、18-中和料浆泵、19-管式反应器、20-中和槽、21-地下槽、22-喷浆泵、23-造粒机、24-鼓风机、25-热风炉、26-引风机、27-尾气洗涤塔、28-尾气风机、29-洗涤循环泵、30-中和尾气风机、31-中和尾气吸收塔、32-洗涤泵

具体实施方式

三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置，由氯化钾脱氯反应单元、HCL尾气吸收单元、氯化铵结晶分离单元、硫酸钾复合肥中和单元和硫酸钾复合肥造粒筛分单元组成。

各生产单元的构造和工作过程如下：

一）氯化钾脱氯反应单元：本单元包括脱氯反应槽3、成品料浆储槽17、硫酸储罐4、氯化钾料仓1、氯化钾输送机2、HCL冷却器5、HCL尾气风机6。脱氯反应槽3内部衬搪瓷并带搅拌，外部带蒸汽夹套，利用蒸汽对反应器进行加热，夹套上部进气、下部出气，脱氯反应槽3上部设设有硫酸和氯化钾进口分别与硫酸储罐4和氯化钾输送机2相连，硫酸储罐4是一卧式储罐，硫酸来自硫酸罐区，氯化钾输送机2采用绞龙结构进行输送，氯化钾来自氯化钾料仓1，脱氯反应槽3下部设有放料口进入成品料浆储槽17，成品料浆储槽17内设有搅拌机，脱氯反应槽3内氯化钾与硫酸反应后生成的HCL气体自反应器上部引出，在HCL冷却器5上部进入，下部引出进HCL尾气风机6，HCL冷却器5为列管式换热器，采用循环水进行冷却，来自外管网循环水站的循环水走管间，底部进水，上部出水去外管网循环水站冷却后循环使用，各连接管道上均设置有控制阀门。

二）HCL尾气吸收单元：本单元包括HCL尾气吸收塔7、氨水回收塔9以及氨水泵11。HCL尾气吸收塔7分两段，上端设有空心球填料层，下端采用钢夹套降膜吸收，来自HCL尾气风机6的HCL由HCL尾气吸收塔7下部进入，与塔顶部喷淋下来的自氨水回收塔9经氨水泵11加压的氨水逆流接触强化吸收效果，生成氯化铵，HCL尾气吸收塔7顶部出口气体达标排空。来自三聚氰胺装置8的尾气由氨水回收塔9底部进入，来自化学水装置的脱盐水由氨水回收塔9顶部进入，逆流接触吸收，吸收后的氨水自氨水回收塔9底部排出进母液槽10储存，经氨水泵11加压后送入HCL尾气吸收塔7上部；氨水回收塔9内设置循环水降温盘管，利用循环水进行降温。HCL尾气吸收塔7上部设循环水降温盘管，采用循环水进行冷却，来自外管网循环水站的循环水走管间，底部进水，上部出水去外管网循环水站冷却后循环使用，各连接管道上均设置有控制阀门。

三）氯化铵结晶分离单元：本单元包括母液泵12、冷却结晶器13、氯化铵结晶泵14、稠厚器15以及离心机16。来自HCL尾气吸收塔7底部的氯化铵母液经母液泵12自冷却结晶器13上部进入冷却结晶器13，冷却结晶器13内设置风冷盘管，利用空气进行降温。降温后饱和的氯化铵晶体由冷却结晶器13底部经氯化铵结晶泵14抽出送至自稠厚器15上部进入稠厚器，稠厚器15是一沉降分离设备，上部母液进入母液槽10储存，稠厚器15底部的氯化铵晶体进入自离心机16顶部进料口进入离心机16分离得到氯化铵产品，离心机16内部设有转子，利用其转动的离心力将氯化铵晶体甩干，氯化铵经干燥、包装后外售，离心机16分离出的母液进入母液槽10储存，各连接管道上均设置有控制阀门。

四）硫酸钾复合肥中和单元：本单元包括中和料浆泵18、管式反应器19、中和槽20、地下槽21、喷浆泵22、中和尾气吸收塔31、中和尾气风机30和洗涤泵32组成。来自成品料浆储槽17添加了磷酸溶液后的料浆经中和料浆泵18加压后进入管式反应器19与来自三聚氰胺装置8的尾气并流接触强化反应后进中和槽20，管式反应器19水平方向设有进出口，顶部设有三聚氰胺尾气进口，中和槽20底部设有进液口，上部设有溢流口，顶部设有尾气排出口、洗液加入口和搅拌机，中和槽20液位满后溢流入地下槽21，地下槽顶部设有进料口、搅拌机、喷浆泵22，中和槽20顶部引出反应尾气经中和尾气风机30引出后送至中和尾气吸收塔31回收其中的气氨，中和尾气吸收塔31底部设有进气口、排液口，顶部设有排气口，上部设有洗液进口、脱盐水进口，中和尾气吸收塔31内装有轻瓷填料强化尾气吸收效果，塔底洗液用洗涤泵32加压循环，利用喷头雾化后打入中和尾气吸收塔31上部，经分析浓度合格后送至中和槽20对料浆浓度进行，液位不足时化学水站脱盐水进行补充，各连接管道上均设置有控制阀门。

五）硫酸钾复合肥造粒单元：本单元包括造粒机23、尾气风机28、尾气洗涤塔27、洗涤循环泵29、热风炉25、鼓风机24以及引风机26组成。地下槽21内合格料浆经喷浆泵22加压进入造粒机23，造粒机23分机头、机尾，机头正中设有进料口、侧边设有热风进口，机尾正中设有出料口、一侧设有尾气出口，喷浆泵22加压后的料浆在压缩空气的雾化作用和返料的聚合作用下形成复合肥颗粒并自造粒机23机尾引出。造粒机23内热量来自于热风炉25，热风炉25头部设加煤口，尾部设有热风引出口和炉渣排出口，下部设有炉排均匀分布进入的空气，进入鼓风机24加压后的空气经过烟煤加热后经引风机26送入造粒机23机头。造粒机23内尾气经引风机26抽出经过尾气洗涤塔27洗涤后通过尾气风机28放空，尾气洗涤塔27上部设有洗液进口和脱盐水进口、尾气排出口，底部设有尾气进口和洗液出口，尾气洗涤塔27利用洗涤循环泵29将底部洗液打入洗涤塔27上部利用喷头雾化喷入提高洗涤效果，合格洗液送中和槽20调节料浆浓度，液位不足时利用化学水站来的脱盐水进行补充。出造粒机23的复合肥颗粒经过干燥筛分后得到硫酸钾复合肥成品，各连接管道上均设置有控制阀门。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种三聚氰胺尾气联产硫酸钾复合肥的装置，所述装置由氯化钾脱氯反应单元、HCl尾气吸收单元、氯化铵结晶分离单元、硫酸钾复合肥中和单元和硫酸钾复合肥造粒筛分单元组成；

所述氯化钾脱氯反应单元包括脱氯反应槽、成品料浆储槽、硫酸储罐、氯化钾料仓、氯化钾输送机、HCl冷却器以及HCl尾气风机；所述HCl尾气吸收单元包括HCl尾气吸收塔、氨水回收塔以及氨水泵；所述氯化铵结晶分离单元包括母液泵、冷却结晶器、氯化铵结晶泵、稠厚器以及离心机；所述硫酸钾复合肥中和单元包括中和料浆泵、管式反应器、中和槽、地下槽、喷浆泵、中和尾气吸收塔、中和尾气风机和洗涤泵；所述硫酸钾复合肥造粒单元包括造粒机、尾气风机、尾气洗涤塔、洗涤循环泵、热风炉、鼓风机和引风机。

2.一种利用权利要求1的装置生产硫酸钾复合肥的方法，其特征在于，

步骤1）氯化钾脱氯反应：来自氯化钾料仓的氯化钾经氯化钾输送机输送入脱氯反应槽上部，与来自硫酸储罐的硫酸反应脱氯，脱氯后的料浆放入成品料浆储槽进行储存，内部同时加入磷酸溶液；脱氯反应后的HCl尾气经HCl冷却器降温后，由HCl尾气风机引出送往HCl尾气吸收单元；所述成品料浆储槽内设置有搅拌装置以使得料浆进一步反应并充分混合均匀；所述脱氯反应槽内设置有搅拌装置和蒸汽夹套，利用蒸汽为脱氯反应提供热量；

步骤2)HCl尾气吸收：来自三聚氰胺装置的尾气由氨水回收塔底部进入，来自化学水装置的脱盐水由氨水回收塔顶部进入，二者逆流接触吸收，得到的氨水进母液槽储存，经氨水泵加压后送入HCl尾气吸收塔；来自HCl尾气风机的HCl气体由HCl尾气吸收塔下部进入，与塔顶部喷淋下来自氨水回收塔并经氨水泵加压的氨水逆流接触，生成氯化铵母液；

步骤3）氯化铵结晶分离：来自HCl尾气吸收塔的氯化铵母液经母液泵送入冷却结晶器，在冷却结晶器内进行降温结晶，经氯化铵结晶泵抽出送至稠厚器，然后进入离心机分离得到氯化铵产品，经干燥，然后包装；稠厚器和离心机分离出的母液进入母液槽；

步骤4）硫酸钾复合肥中和：来自成品料浆储槽添加了磷酸溶液后的料浆经中和料浆泵加压后进入管式反应器，与来自三聚氰胺装置的尾气并流接触反应后进中和槽，中和槽液位满后溢流入地下槽，反应尾气经中和尾气风机引出后送至中和尾气吸收塔回收其中的气氨；

步骤5）硫酸钾复合肥造粒：地下槽合格料浆经喷浆泵加压进入造粒机，在压缩空气的雾化作用和返料的聚合作用下形成复合肥颗粒并自造粒机机尾引出；出造粒机的复合肥颗粒经过干燥筛分后得到硫酸钾复合肥成品。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述步骤2)中，所述氨水回收塔内设置循环水降温盘管，利用循环水进行降温；

所述步骤3）中，所述冷却结晶器内设置风冷盘管，利用空气进行降温；

所述步骤4）中，所述中和尾气吸收塔内装有轻瓷填料强化尾气吸收效果，塔底洗液用洗涤泵加压循环，利用喷头雾化后打入中和尾气吸收塔上部，经分析浓度合格后送至中和槽对料浆浓度进行调整，液位不足时用化学水站脱盐水进行补充；所述中和槽、地下槽内均设置有搅拌装置，以进一步保证料浆混合均匀并防止因死区出现结晶、凝固现象；

所述步骤5）中，所述造粒机内热量来自于热风炉；所述造粒机内尾气经引风机抽出经过尾气洗涤塔洗涤后排放，尾气洗涤塔利用洗涤循环泵将底部洗液打入洗涤塔上部利用喷头雾化喷入提高洗涤效果，合格洗液送中和槽调节料浆浓度，液位不足时利用化学水站来的脱盐水进行补充。