CN105110819A - 一种利用氨法脱硫副产生产硫基尿素复合肥的方法 - Google Patents

Abstract

一种氨法脱硫副产生产大颗粒硫基尿素复合肥方法，含二氧化硫尾气进入脱硫塔；用氨水或液氨喷淋吸收二氧化硫，空气氧化亚硫酸铵，经浓缩得到硫酸铵浆料，浆料经固液分离得到硫酸铵湿料；将固液分离得到的硫酸铵湿料通过输送器加入到熔融尿素槽，固体尿素通过另一个料斗加入，加热熔融；或直接加入液态尿素；流化造粒：干的晶种从流化床的一段进入，在流化床内向另一端流动；将混合好的硫铵与尿素复合溶液泵入流化床，多段喷淋，流化床通入含二氧化硫尾气或/与热空气流化干燥，晶种长大形成半成品硫基尿素复合肥；流化尾气除尘分离后送入氨法脱硫塔。本发明用较低的投资和运行成本将低附加值的硫酸铵转化为高附加值的硫基尿素复合肥。

Description

一种利用氨法脱硫副产生产硫基尿素复合肥的方法

一、技术领域

本发明涉及一种利用氨法脱硫副产生产硫基尿素复合肥的工艺。

二、背景技术

目前的氨法烟气脱硫技术主要是将脱硫生成的副产物直接分包成硫酸铵肥料，化肥企业生产的尿素也为单独产品。

氨法脱硫技术采用液氨/氨水作为脱硫剂，生成副产物为硫酸铵，脱硫塔内硫酸铵溶液排出后经旋流、离心、干燥后生产出硫酸铵晶体包装入库，完成脱硫及硫铵产品的回收过程。

硫酸铵因含氮量低，属于低浓度氮肥，限制了硫铵一些应用领域。

尿素是一种高氮量化肥，适合于任何土壤，当尿素施入土壤后，其中的酰胺必须在土壤中微生物的作用下转化为铵态氮后才可被植物的根系吸收，作用效果较慢，一般约需3～5天，且其溶解难度较大，一旦遇到较大雨水，极易被淋湿在土壤深层，脱离植物根系的吸收范围，造成损失；同时在土壤微生物分泌的脲酶作用下，易水解成碳酸铵，继而分解成NH₃和CO₂也造成氮的损失，同时也造成水体富营养化；因而不能做种肥，只能做追肥。

现代农业除了需要氮之外，还需要硫，硫是农作物必需的16种营养元素之一，直接参与农作物新陈代谢。长期以来，由于氮、磷、钾元素用量增加，大量使用尿素、磷酸氢铵等高浓度、无硫肥料等造成土壤养分比例失调，影响硫的吸收和利用。目前，我国有30％左右的耕作土壤缺硫，缺硫土壤面积日益增加，成为降低农作物产量和质量的潜在因素。

从上述可知，硫铵和尿素各有其优缺点，将其结合形成一种新的肥种-尿素复合肥。本专利就是将尿素与硫铵混合形成共融混合物，并按要求制成一定氮硫比的肥料，来克服单独使用一种肥料的缺点。同时制作大颗粒复合肥，实现肥效的缓释目的，减少随雨水流失，造成水体污染。

从公开报道的文献看，虽有专利涉及大颗粒复合肥制备，如下列专利：

CN200910163077.X公开了一种利用氨法烟气脱硫副产硫酸铵生产尿素硫酸铵的工艺，固体尿素经计量送至尿素速熔器，以液态送入尿素硫铵混合器；从烟气脱硫干燥来的硫铵晶体，一部分进入尿素硫铵混合器制浆，一部为晶种送转鼓涂布式造粒机。从尿素硫铵混合器来的熔浆通过空气雾化喷嘴将混合液喷涂到小硫铵粒子上，经转鼓冷却器冷却，出来的粒子进入振动筛筛分，合格粒子进入包装皮带。该工艺使用固体干燥来的硫铵造粒，空气雾化，蒸汽消耗大，运行成本高，粒子组成均匀性差。

CN201310634977.4公开了一种尿素复合肥及其制备方法，将重量百分数是30％-50％的尿素、5％-25％的硫酸铵、40％-50％的氯化铵、5％-15％的粘结剂混合后搅拌，搅拌20min-40min，得到混合物，进行造粒得到尿素复合肥，该方法使用固体硫酸铵、氯化铵为原料，采用粘结剂混合，为物理混合，得到的尿素复合肥质量较差。

CN201310645424.9公开了一种尿素复合肥及其生产方法，其原料组分的重量份为尿素硝铵溶液300-600份、氯化铵180-400份、硫酸铵20-250份、碳酸氢铵10-100份、膨润土20-100份、硝基腐植酸钾20-80份、硼酸10-50份、液态防结块剂1-6份、添加剂0.5-1份。包括以下步骤：计量、破碎、混匀、造粒、干燥、冷却、筛分、包膜、包装。该方法为物理混合，得到的尿素复合肥质量较差。

上述技术思路均采用固体肥料作为原料，通过物理或化学方法混合、造粒。该技术思路存在以下不足：(1)采用固体进行混合，分散均匀性差，粒子组成差异大；(2)蒸汽消耗大、能耗高；(3)常挤压造粒，粒子规整性差；(4)加入粘合剂，造成成本增加，肥效下降。

三、发明内容

本发明的目的是，为解决传统硫基尿素复合肥生产技术存在的缺点或不足：蒸汽消耗大、能耗高、产品质量差等缺点。

本发明的技术方案是：一种利用氨法脱硫副产生产硫基尿素复合肥的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)含二氧化硫尾气，进入脱硫塔；用氨水或液氨喷淋吸收二氧化硫，空气氧化亚硫酸铵，经浓缩得到硫酸铵浆料，浆料固液分离得到硫酸铵湿料。

2)将固液分离得到的硫酸铵湿料通过输送器加入到熔融尿素槽，固体尿素通过另一个料斗加入，加热熔融；或直接加入液态尿素。

3)流化造粒：干的晶种从流化床的一端进入，在流化床内向另一端流动；将混合好的硫铵与尿素复合溶液泵入流化床，多段喷淋，流化床通入尾气/空气流化干燥，晶种长大形成半成品硫基尿素复合肥；所得半成品硫基尿素复合肥筛分后得到2.5-4mm粒径的成品。

4)流化尾气处理：流化尾气除尘分离后送入氨法脱硫装置。

硫酸铵与尿素的质量比控制在1:0.5-5。复合肥中可以加入含磷、含钾的化合物，制备多种养分复合肥。熔融尿素槽设置夹套，用蒸汽加热，控制溶液温度不低于110℃，使得尿素熔融，硫铵溶解在水溶液中。熔融尿素槽设有搅拌器，促进尿素的熔融和硫铵的溶解和分散，形成组成均一溶液。

流化床可分室，孔板优选斜向开孔，孔径尺寸采用均一尺寸，或从进口到出口逐渐增大。流化气体可采用含二氧化硫高温尾气作为流化气体，进行流化，节省能耗；也可以使用加热空气充当流化气体。

流化床顶排出气体经除尘后回脱硫塔脱硫，回收硫基尿素复合肥细粉；回收得到的细粉返回流化床入口作为晶种。当采用含二氧化硫尾气时，除尘后的尾气进入脱硫塔脱硫部分；当采用空气时，除尘后的尾气进入脱硫氧化部分，充当氧化用空气；

流化床出料半成品硫基尿素复合肥通过筛分得到粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥，小颗粒硫基尿素复合肥返回流化床入口充当晶种，大颗粒硫基尿素复合肥通过破碎机粉碎后也返回流化床入口充当晶种。

硫铵溶液的固液分离设备可采用离心机、板框过滤机、滚筒过滤等；所述除尘分离设备可采用旋风分离、袋式过滤、电除尘等；

半成品硫基尿素复合肥可以加入含磷、含钾的化合物，准备多种养分复合肥。

也可以将固液分离得到的硫酸铵湿料经过干燥后得到干燥硫酸铵通过输送器加入到熔融尿素槽，固体尿素通过另一个料斗加入，加热熔融；或直接加入液态尿素。

本发明将含二氧化硫尾气，进入脱硫塔；用氨水或液氨喷淋吸收二氧化硫，空气氧化亚硫酸铵，浓缩得到硫酸铵浆液，再经固液分离后得到湿料硫酸铵，加入到熔融尿素溶液中混合后，泵入流化床造粒，流化床通入含二氧化硫尾气或热空气流化干燥造粒，流化床顶部排出的气体经除尘后送入脱硫单元进一步脱硫除尘。筛分得到的粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥包装外售，不合格的小颗粒硫基尿素复合肥直接返回流化床做晶种，大颗粒硫基尿素复合肥破碎后也返回流化床做晶种。

有益效果，本发明是一种利用氨法脱硫副产生产硫基尿素复合肥的工艺，流程简单、能耗低，适用于大规模的生产，无三废排放，完全资源化利用，可降低氨法脱硫装置的运行成本，提高产品附加值。本发明将烟气中的硫元素最终转化成高附加值的硫基尿素复合肥，避免了二次污染。

本发明避免了传统硫基尿素复合肥生产技术存在的缺点或不足：蒸汽消耗大、能耗高、产品质量差等缺点。

本发明提供一种氨法脱硫全新的生产硫基尿素复合肥的工艺，将氨法脱硫技术和大颗粒复合肥造粒技术进行集成创新，新工艺具有流程简单、成本低、产品品质高、脱硫成本低、产品附加值高等优点，同时将烟气中的硫转化成硫基尿素复合肥，不仅不会对环境产生二次污染，还将硫资源得到综合利用。同时解决了复合肥造粒过程中产生的尾气不处理直接排放问题。本发明具有投资低，能耗少、效益好等优点，应用于化肥、环保等技术领域。

四、附图说明

图1本发明流程示意图。

五、具体实施方式

本发明工艺流程简述如下：含二氧化硫尾气，进入脱硫塔；用氨水或液氨喷淋吸收二氧化硫，空气氧化亚硫酸铵，浓缩得到硫酸铵浆液，再经固液分离后得到湿料硫酸铵，加入到熔融尿素溶液中混合后，泵入流化床造粒，流化床通入含二氧化硫尾气或热空气流化干燥造粒，流化床顶部排出的气体经除尘后送入脱硫单元进一步脱硫除尘。筛分得到的粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥包装外售，不合格的小颗粒硫基尿素复合肥直接返回流化床做晶种，大颗粒硫基尿素复合肥破碎后也返回流化床做晶种。流程示意图见图1，本发明氨法脱硫流程及装置未涉及内容采用现有公开技术或申请人已获授权氨法脱硫装置系列专利。如CN200510040801.1、CN03158258.3、CN201010275966.8、CN200510040800.7、CN03158257.5等。

实施例1

20000Nm³/h150℃、5kPa、二氧化硫浓度1000mg/Nm³的含二氧化硫尾气，其中19000Nm³/h直接进入DN2400*35000脱硫塔，使用15％氨水做脱硫剂，脱硫后洁净气中二氧化硫浓度20mg/Nm³，吸收、氧化、浓缩、固液分离(采用离心机)后得到21kg/h湿料硫酸铵(水含量5％)加入熔融尿素槽，同时将原料尿素(氮含量46.4％)以22kg/h速度加入熔融尿素槽，熔融尿素槽设置夹套，用0.4MPa蒸汽加热，控制溶液温度115-118℃。熔融尿素槽设有搅拌器。充分混合后，泵入流化床，另有1000Nm³/h含二氧化硫尾气也通入流化床，对混合溶液进行流化干燥造粒，流化床不设分室，孔板斜向开孔，孔径尺寸均为流化床顶部排出的气体经旋风除尘后送入脱硫塔，旋风分离得到的粉尘返回流化床做晶种，从流化床侧面取出45kg/h半成品硫基尿素复合肥，经筛分，得到42kg/h粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥，经测试氮含量34.3％、硫含量11.4％。剩余的3kg/h半成品硫基尿素复合肥返回到流化床做晶种。

实施例2

30000Nm³/h151℃、6.6kPa、二氧化硫浓度2000mg/Nm³的含二氧化硫尾气，其中26000Nm³/h直接进入DN3000*36000脱硫塔，使用25％氨水做脱硫剂，脱硫后洁净气中二氧化硫浓度23mg/Nm³，吸收、氧化、浓缩、固液分离(采用板框过滤机)后得到63kg/h湿料硫酸铵(水含量5％)加入熔融尿素槽，熔融尿素槽设置夹套，用0.3MPa蒸汽加热，控制溶液温度112-115℃。熔融尿素槽设有搅拌器。同时将原料尿素(氮含量46.4％)以200kg/h速度加入熔融尿素槽，充分混合后，泵入流化床，另有4000Nm³/h含二氧化硫尾气也通入流化床，对混合溶液进行流化干燥造粒，流化床不设分室，孔板斜向开孔，孔径尺寸φ2-5mm，从进口到出口逐渐增大。流化床顶部排出的气体经布袋除尘后送入脱硫塔，旋风分离得到的粉尘返回流化床做晶种，从流化床侧面取出270kg/h半成品硫基尿素复合肥，经筛分，加入120kg/h硫酸钾、100kg/h磷酸二铵，得到480kg/h粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥，经测试氮含量27.2％、K₂O含量13.5％、P₂O₅含量11.2％、硫含量7.2％。返回10kg/h半成品硫基尿素复合肥到流化床做晶种。

实施例3

30000Nm³/h145℃、2.6kPa、二氧化硫浓度3000mg/Nm³的含二氧化硫尾气，直接进入DN3200*36000脱硫塔，使用液氨做脱硫剂，脱硫后洁净气中二氧化硫浓度29.8mg/Nm³，吸收、氧化、浓缩、固液分离(采用滚筒过滤)后得到94kg/h湿料硫酸铵(水含量4.75％)加入熔融尿素槽，同时将原料尿素(氮含量46.4％)以180kg/h速度加入熔融尿素槽，熔融尿素槽设置夹套，用0.3MPa蒸汽加热，控制溶液温度111-114℃。熔融尿素槽设有搅拌器。充分混合后，泵入流化床，另有2000Nm³/h、152℃空气也通入流化床，对混合溶液进行流化干燥造粒，流化床不设分室，孔板斜向开孔，孔径尺寸从进口到出口逐渐增大。流化床顶部排出的气体经电除尘后作为氧化空气送入脱硫塔，电除尘得到的粉尘返回流化床做晶种，从流化床侧面取出281kg/h半成品硫基尿素复合肥，经筛分，得到270kg/h粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥，经测试氮含量37.9％、硫含量8％。返回11kg/h半成品硫基尿素复合肥到流化床做晶种。

实施例4

30000Nm³/h151℃、6.6kPa、二氧化硫浓度2000mg/Nm³的含二氧化硫尾气，其中26000Nm³/h直接进入DN3000*36000脱硫塔，使用15％氨水做脱硫剂，脱硫后洁净气中二氧化硫浓度21mg/Nm³，吸收、氧化、浓缩、固液分离(采用板框过滤机)后得到63kg/h湿料硫酸铵(水含量5％)，干燥后得到59.9kg/h硫酸铵，加入熔融尿素槽，熔融尿素槽设置夹套，用0.3MPa蒸汽加热，控制溶液温度112-115℃。熔融尿素槽设有搅拌器。同时将80％尿素溶液以250kg/h速度加入熔融尿素槽，充分混合后，泵入流化床，另有4500Nm³/h含二氧化硫尾气也通入流化床，对混合溶液进行流化干燥造粒，流化床不设分室，孔板斜向开孔，孔径尺寸从进口到出口逐渐增大。流化床顶部排出的气体经布袋除尘后送入脱硫塔，旋风分离得到的粉尘返回流化床做晶种，从流化床侧面取出270kg/h半成品硫基尿素复合肥，经筛分，加入60kg/h硫酸钾、100kg/h磷酸二铵，得到480kg/h粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥，经测试氮含量31％、K₂O含量7.7％、P₂O₅含量12.8％、硫含量4.9％。返回10kg/h半成品硫基尿素复合肥到流化床做晶种。

Claims (10)

1.一种氨法脱硫副产生产硫基尿素复合肥的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)含二氧化硫尾气进入脱硫塔；用氨水或液氨喷淋吸收二氧化硫，空气氧化亚硫酸铵，经浓缩得到硫酸铵浆料，浆料经固液分离得到硫酸铵湿料；

2)将固液分离得到的硫酸铵湿料通过输送器加入到熔融尿素槽，固体尿素通过另一个料斗加入，加热熔融；或直接加入液态尿素；

3)流化造粒：干的晶种从流化床的一段进入，在流化床内向另一端流动；将混合好的硫铵与尿素复合溶液泵入流化床，多段喷淋，流化床通入含二氧化硫尾气或/与热空气流化干燥，晶种长大形成半成品硫基尿素复合肥；所得成品硫基尿素复合肥筛分后得到2.5-4mm粒径的成品；不合格的小颗粒硫基尿素复合肥直接返回流化床做晶种，大颗粒硫基尿素复合肥破碎后也返回流化床做晶种；

4)流化尾气处理：流化尾气除尘分离后送入氨法脱硫塔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于硫酸铵与尿素的质量比在1:0.5-5。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于熔融尿素槽设置夹套，用蒸汽加热，控制溶液温度不低于110℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于熔融尿素槽设有搅拌器。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于流化床采用分室或不分室设计。孔板开孔，孔径尺寸采用均一尺寸，或从进口到出口逐渐增大；孔径范围在1-20mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将固液分离得到的硫酸铵湿料经过干燥后得到干燥硫酸铵通过输送器加入到熔融尿素槽，固体尿素通过另一个料斗加入，加热熔融；或直接加入液态尿素。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于流化床顶排出气体经除尘后回脱硫塔脱硫，回收复合肥细粉；回收得到的细粉返回流化床入口作为晶种；当采用高温含硫尾气时，除尘后的尾气进入脱硫塔脱硫；当采用空气时，除尘后的尾气进入脱硫塔，充当氧化用空气；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于流化床出料半成品硫基尿素复合肥通过筛分得到粒径范围2.5-4mm的成品硫基尿素复合肥，小颗粒硫基尿素复合肥返回流化床入口充当晶种，大颗粒硫基尿素复合肥通过破碎机粉碎后也返回流化床入口充当晶种。

9.根据权利要求1所述所述的方法，其特征在于固液分离设备包括离心机、板框过滤机、滚筒过滤；除尘分离设备包括旋风分离、袋式过滤、电除尘。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于复合肥能加入含磷、含钾的化合物，准备多种养分复合肥。