CN107715676A - 一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺，提供能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备，提供硫酸添加设备；所述硫酸添加设备包括硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；所述硫酸泵将硫酸通过硫酸输送管线和硫酸质量流量计计量输送至所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管。能够大大降低尿素造粒塔尾气中的氨含量，实现了造粒塔放空氨含量从40ppm降低到17ppm。

Description

一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺
技术领域
本发明涉及颗粒尿素制备领域，具体涉及一种在尿液蒸发造粒过程中降低造粒塔尾气含量的生产工艺。
背景技术
尿素，又称碳酰胺(carbamide)，是一种白色晶体。最简单的有机化合物之一。作为一种中性肥料，尿素适用于各种土壤和植物。它易保存，使用方便，对土壤的破坏作用小，是目前使用量较大的一种化学氮肥。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素。尿素在酸、碱、酶作用下(酸、碱需加热)能水解生成氨和二氧化碳。
在常压下，尿素的熔点温度为132.7℃，在自然环境中可保持稳定的固态。无论作为工业原料还是作为农业用化学肥料，尿素产品基本上都是以近似于球形的颗粒形状供应市场。因而需要造粒装置对制备尿素进行造粒处理。
尿素造粒塔是一种制造颗粒尿素的装置，其过程是将尿素容易经蒸发浓缩至99.5％以上，所得的135～137℃的尿素熔体经熔融尿液泵送至造粒塔顶，由造粒喷头喷淋成液滴坠落，与空气逆流接触，冷却并固化成为0.8～2.5mm粒径的颗粒尿素。
尿素造粒塔在尿液蒸发造粒过程中，造粒塔顶部尾气中飘散大量氨气检测平均值为60ppm，这部分氨气随风由造粒塔顶飘散至大气，造成环境污染。为吸收尾气中的氨气，在造粒塔顶部安装了洗涤回收器，洗涤回收器运行后起到了一定效果，使得尿素造粒塔尾气中氨含量降为40ppm左右，尾气中氨含量仍然较高。然而如何进一步降低制备颗粒尿素工艺的尾气中氨的含量成为颗粒尿素制备领域的技术难题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺，能够大大降低尿素造粒塔尾气中的氨含量。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺，提供能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备，提供硫酸添加设备；所述硫酸添加设备包括硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；所述硫酸泵将硫酸通过硫酸输送管线和硫酸质量流量计计量输送至所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管。
从颗粒尿素工艺的尾气的成分上来分析，由于尾气中含有氨，而根据普通化学酸碱中和的理论来看，提供酸将尾气中的氨吸收，从而能够降低氨含量。然而在颗粒尿素制备领域中，由于尿素在酸性条件下能够水解生成氨与二氧化碳，且其目的是为了制备颗粒尿素而不是制备复合肥，因而想制备颗粒尿素的工艺中添加酸，不仅无法降低尾气中氨的含量，而且会使部分尿素分解导致尾气中氨含量的增加，所以在颗粒尿素制备领域中，添加酸无法作为降低尾气氨含量的常规手段。
本发明的发明人通过若干次试验发现，当向造粒喷头的尿素熔体进口管中泵入硫酸时，能够大大降低尾气中的氨含量。而在向其他部位加入硫酸时，不仅无法降低尾气氨含量，反而增加了尾气氨含量。而当向造粒喷头的尿素熔体进口管中加入盐酸或硝酸时，由于在制备颗粒尿素过程中的温度较高，容易使形成的盐分解或发生氧化还原反应，从而无法降低氨含量或增加尾气氮氧化物的含量，从而污染环境。
造粒喷头前加入硫酸，这样硫酸与尿素熔体汇合后立即送往喷头造粒形成尿素颗粒，减少硫酸与尿素熔体的接触时间，硫酸只与尿素熔体中游离氨反应，而不会和尿素熔体产生其他副反应。
本发明的目的之二是提供一种用于上述生产工艺的生产装置，包括能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备和硫酸添加设备；所述硫酸添加设备包括硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；所述硫酸泵和硫酸质量流量计布置在所述硫酸输送管线上，所述硫酸输送管线的出口连接在所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管上。
本发明的目的之三是提供一种上述生产工艺或生产装置在制备颗粒尿素中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明实现了造粒塔放空氨含量从40ppm降低到17ppm，大大降低了尾气氨含量，改善了环境。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺的工艺流程图；
其中，1.熔融尿液泵，2.熔融尿液流量计，3.尿素造粒塔，4.硫酸泵，5.硫酸质量流量计。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请中所述的尿素造粒塔设备即是背景技术介绍的包括熔融尿液泵、尿素造粒塔及洗涤回收器的组合设备。
本申请所述的硫酸为浓度不小于97％(质量)的硫酸。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在尿素造粒塔尾气中氨含量降为40ppm左右，尾气中氨含量仍然较高的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺，提供能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备，提供硫酸添加设备；所述硫酸添加设备包括硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；所述硫酸泵将硫酸通过硫酸输送管线和硫酸质量流量计计量输送至所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管。
从颗粒尿素工艺的尾气的成分上来分析，由于尾气中含有氨，而根据普通化学酸碱中和的理论来看，提供酸将尾气中的氨吸收，从而能够降低氨含量。然而在颗粒尿素制备领域中，由于尿素在酸性条件下能够水解生成氨与二氧化碳，且其目的是为了制备颗粒尿素而不是制备复合肥，因而想制备颗粒尿素的工艺中添加酸，不仅无法降低尾气中氨的含量，而且会使部分尿素分解导致尾气中氨含量的增加，所以在颗粒尿素制备领域中，添加酸无法作为降低尾气氨含量的常规手段。
本申请的发明人通过若干次试验发现，当向造粒喷头的尿素熔体进口管中泵入硫酸时，能够大大降低尾气中的氨含量。而在向其他部位加入硫酸时，不仅无法降低尾气氨含量，反而增加了尾气氨含量。而当向造粒喷头的尿素熔体进口管中加入盐酸或硝酸时，由于在制备颗粒尿素过程中的温度较高，容易使形成的盐分解或发生氧化还原反应，从而无法降低氨含量或增加尾气氮氧化物的含量，从而污染环境。
优选的，提供硫酸储罐，所述硫酸泵将硫酸储罐中的硫酸抽出后通过硫酸输送管线和硫酸质量流量计计量输送至所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管。
优选的，控制所述硫酸泵使硫酸输送管线中的压力比尿素造粒塔设备中的尿素熔体的压力高1MPa。基于硫酸的危险性，需在地面使用泵输送至造粒塔设备，在该压力下能够保证安全生产。
优选的，提供熔融尿液流量计，通过所述熔融尿液流量计控制熔融尿液泵尿素熔体的流量，使硫酸的添加至尿素熔体的量为0.66kg/tUr。
优选的，所述硫酸的浓度为98％(质量)。
优选的，所述硫酸泵为变频计量泵。能够更加方法调整硫酸管线的压力及硫酸的添加量。
本申请的另一种实施方式，提供了一种用于上述生产工艺的生产装置，包括能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备和硫酸添加设备；所述硫酸添加设备包括硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；所述硫酸泵和硫酸质量流量计布置在所述硫酸输送管线上，所述硫酸输送管线的出口连接在所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管上。
优选的，所述硫酸添加设备包括硫酸储罐，所述硫酸储罐的出口连接所述硫酸输送管线的进口。
优选的，所述尿素造粒塔设备包括熔融尿液流量计，熔融尿液泵的尿素熔体出口经所述熔融尿液流量计与造粒喷头的尿素熔体进口管连接。
优选的，所述硫酸泵为变频计量泵。能够更加方法调整硫酸管线的压力及硫酸的添加量。
本申请的第三种实施方式，提供了一种上述生产工艺或生产装置在制备颗粒尿素中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本申请的技术方案。
实施例1
一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产装置，包括能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备和硫酸添加设备；硫酸添加设备包括硫酸储罐、硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；硫酸储罐的出口连接硫酸输送管线的进口，硫酸泵和硫酸质量流量计布置在硫酸输送管线上，硫酸输送管线的出口连接在尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管上。
尿素造粒塔设备包括熔融尿液泵、熔融尿液流量计、尿素造粒塔及洗涤回收器，熔融尿液泵的尿素熔体出口经熔融尿液流量计与尿素造粒塔中的造粒喷头的尿素熔体进口管连接，洗涤回收器安装在尿素造粒塔的顶部。
硫酸泵为变频计量泵。能够更加方法调整硫酸管线的压力及硫酸的添加量。
其工艺流程，如图1所示，熔融尿液泵1将尿素熔体通过熔融尿液流量计2计量输送至尿素造粒塔3中的造粒喷头尿素熔体进口管，硫酸泵4将硫酸储罐中的98％(质量)硫酸抽出后通过硫酸输送管线和硫酸质量流量计5计量输送至尿素造粒塔3的造粒喷头的尿素熔体进口管，尿素熔体与98％(质量)硫酸混合，98％(质量)硫酸与游离的氨中和反应后，物料进入造粒喷头进行喷射，喷射后的物料通过尿素造粒塔3中逆流的空气冷却形成颗粒尿素，落在尿素造粒塔3底部的皮带上，经过皮带输送至包装车间进行包装出售。经过尿素造粒塔3中的空气经过尿素熔体换热后继续上升至洗涤回收器经过洗涤后排放。控制硫酸泵4使硫酸输送管线中的压力比尿素熔体管线的压力高1MPa，通过熔融尿液流量计2控制熔融尿液泵1尿素熔体的流量，使硫酸的添加至尿素熔体的量为0.66kg/tUr。
通过该工艺，尿素造粒塔顶部排放的尾气的氨含量为17ppm。而不包含硫酸添加设备的装置的尿素造粒塔顶部排放的尾气的氨含量为40ppm。证明了该工艺能够大大降低尿素造粒塔顶部排放的尾气的氨含量。
实施例2
本实施例与实施例1相同，不同之处在于，硫酸输送管线的出口连接至尿素造粒塔内造粒喷头的上部，即在造粒塔内向下计量喷洒硫酸。
虽然通过控制硫酸的喷洒量，但是由于98％(质量)硫酸难以短时间与氨反应完全，使得部分酸落入底部皮带传输器上，与皮带传输器的颗粒尿素反应，增加了氨的排放量。
通过该工艺，尿素造粒塔顶部排放的尾气的氨含量为54ppm。即该工艺不仅无法降低氨排放量，反而提升了尾气中的氨含量。
实施例3
本实施例与实施例1相同，不同之处在于，硫酸输送管线的出口连接至熔融尿液泵的进口管道。
通过该工艺，尿素造粒塔顶部排放的尾气的氨含量为45ppm。即该工艺不仅无法降低氨排放量，反而提升了尾气中的氨含量。
实施例4
本实施例与实施例1相同，不同之处在于，采用的酸为盐酸。
通过该工艺，尿素造粒塔顶部排放的尾气的氨含量为41ppm。即该工艺尾气中的氨含量基本不变。
实施例5
本实施例与实施例1相同，不同之处在于，采用的酸为硝酸。
通过该工艺，尿素造粒塔顶部排放的尾气的氨含量为41ppm，同时，尾气中还增加了20ppm的氮氧化物。即该工艺尾气中的氨含量基本不变，还增加了污染气体。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低尿素造粒塔尾气氨含量的生产工艺，其特征是，提供能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备，提供硫酸添加设备；所述硫酸添加设备包括硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；所述硫酸泵将硫酸通过硫酸输送管线和硫酸质量流量计计量输送至所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管。
2.如权利要求1所述的生产工艺，其特征是，提供硫酸储罐，所述硫酸泵将硫酸储罐中的硫酸抽出后通过硫酸输送管线和硫酸质量流量计计量输送至所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管。
3.如权利要求1所述的生产工艺，其特征是，控制所述硫酸泵使硫酸输送管线中的压力比尿素造粒塔设备中的尿素熔体的压力高1MPa。
4.如权利要求1所述的生产工艺，其特征是，提供熔融尿液流量计，通过所述熔融尿液流量计控制熔融尿液泵尿素熔体的流量，使硫酸的添加至尿素熔体的量为0.66kg/tUr。
5.如权利要求1所述的生产工艺，其特征是，所述硫酸的浓度为98％(质量)。
6.如权利要求1所述的生产工艺，其特征是，所述硫酸泵为变频计量泵。
7.一种用于权利要求1所述的生产工艺的生产装置，其特征是，包括能够制备颗粒尿素的尿素造粒塔设备和硫酸添加设备；所述硫酸添加设备包括硫酸泵、硫酸输送管线和硫酸质量流量计；所述硫酸泵和硫酸质量流量计布置在所述硫酸输送管线上，所述硫酸输送管线的出口连接在所述尿素造粒塔设备的造粒喷头的尿素熔体进口管上。
8.如权利要求7所述的生产装置，其特征是，所述硫酸添加设备包括硫酸储罐，所述硫酸储罐的出口连接所述硫酸输送管线的进口。
9.如权利要求7所述的生产装置，其特征是，所述尿素造粒塔设备包括熔融尿液流量计，熔融尿液泵的尿素熔体出口经所述熔融尿液流量计与造粒喷头的尿素熔体进口管连接。
10.一种权利要求1～6任一所述的生产工艺或权利要求8～9任一所述的生产装置在制备颗粒尿素中的应用。
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