CN110746250A - 一种含硫铵增值尿素生产系统及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含硫铵增值尿素生产系统及其生产方法，解决现有技术在尿素生产过程中处理造粒尾气能耗大的技术问题。生产系统包括硫铵液贮槽、增效剂配制槽、增效剂贮槽、增效剂注入泵和增效剂进料加热器。生产方法为收集铵盐溶液作为增效剂的溶剂，按比例配置成增效剂溶液，将配置好增效剂溶液加热至70～75℃后输送入增值尿素造粒工段随同熔融尿素一起造粒成型增值尿素。本发明将增值尿素生产系统与尿素装置造粒尾气酸洗系统相联产，使酸洗产生的稀铵盐溶液作为增值尿素生产系统中增效剂的溶剂，同时省去尿素装置造粒尾气酸洗系统中的蒸发浓缩步骤，节能显著。

Description

一种含硫铵增值尿素生产系统及其生产方法

技术领域

本发明涉及增值尿素生产技术领域，具体涉及一种含硫铵增值尿素生产系统及其生产方法。

背景技术

我国为尿素生产大国，尿素生产与施用现状目前存在以下问题：

(1)产能过剩：氮肥产能过剩已经成为行业突出的问题之一。目前国内扣除需求增长因素外，每年的产能过剩仍将达到千万吨以上。尽快实现产品结构调整、优化升级，提高产业核心竞争力，主动把过剩产能转移到高端产品上，是氮肥企业必须面临的问题。

(2)肥料利用率低：目前，我国氮肥的利用率只有25％～35％，平均仅为33.3％，比发达国家低10～15百分点。肥料利用率普遍较低，不仅造成了直接经济损失和资源浪费，而且通过挥发、淋溶和径流的方式对生态环境造成污染。

(3)环境污染：当尿素施入土壤时，须经过溶解、氨化、硝化等环节，其氮素才能被植物所吸收。由于溶解、氨化、硝化3个过程所用时间短，植物仅能利用其总氮量的30％左右，而大部分氮素则通过尿素水溶液的流失、气态氮的挥发、硝化态的逸失几个过程而损失。这不仅加重了温室效应，还造成了江河湖泊的富营养化，地下水和作物硝态氮含量超标。残存在土壤中的这部分化肥，将导致土壤结构变差，容积质量增加，孔隙度减少，还可能使土壤有机质上升速度减缓甚至下降。这也是农田土壤质地退化的重要原因之一。

因此，发展肥料增值技术或发展增值肥料(Value—addedFertilizer)成为新的需求。增值肥料是国内外新型肥料研究的重要方向之一。尿素增值技术也叫尿素增效技术，泛指通过改善尿素性能来提高尿素利用率的技术。目前尿素增值改性技术的途径主要包括3方面：第一是缓释法改性增效，主要是使氮养分能缓慢或控制释放。如包膜缓释尿素，包括各种有机材料包膜和无机营养材料包裹等形式；将尿素与甲醛等反应，合成微溶态脲醛类肥料，也是尿素缓释改性增效的重要方法。第二是稳定法改性增效，主要是向尿素产品中加入脲酶抑制剂或硝化抑制剂等，使尿素在土壤中的转化得到延缓，提高尿素氮的稳定性，减少流失和挥发。第三是增效剂改性增效，主要是通过向尿素中添加生物活性类物质，如各种经过加工改性的海藻素、腐植酸或氨基酸等物质，既可提高尿素中氮的稳定性，又可促进作物根系生长与吸收活性，从而改善尿素增产效果，这一类改性尿素产品通常叫做增值尿素。

尿素是我国化学氮肥的主要品种，占氮肥消耗总量的65％。尿素氮肥因其活性强，损失途径多，利用率低。国内外大量研究证明，未被作物利用的氮肥基本上不能在土壤中直接留存。我国农田氮肥利用率一直处在较低的水平，全国大田作物平均氮肥利用率只有30％左右，明显低于发达国家50％～60％的利用率水平。2011年，我国农业消费的尿素超过5000万T(尿素商品量)，通过挥发、淋洗和径流等途径损失掉的尿素就达到2000多万吨(尿素商品量)，直接经济损失500多亿元人民币，不仅造成能源与资源的巨大浪费，而且对环境也造成极大威胁。对普通尿素进行增值改性，开发增值尿素新产品，是提高氮肥利用率、减少损失和降低环境风险的重要途径。

增值尿素是指在基本不改变尿素生产工艺的基础上，增加部分设备，向尿液中直接添加生物活性类增效剂所生产的尿素增值产品。增效剂是指利用海藻素、腐植酸和氨基酸等天然物质经改性获得的可以提高尿素氮肥利用率的物质。增值尿素产品应符合以下原则：1)W(N)不低于46％，含氮量符合尿素产品国家标准；2)可建立添加增效剂的增值尿素质量标准，具有常规的可检测性；3)增效剂微量高效，添加量不大于1％；4)工艺简单，成本低；5)增效剂为天然物质及其提取物或合成物，对环境、作物和人体无害。据不完全统计，当前我国使用的增效剂至少有二十几种，主要有多肽、氮肥抑制剂、海藻酸和腐植酸等。增值尿素产品最主要的特点有工艺简单、成本低、增效剂添加量少、养分利用率高等。

目前在尿素生产过程中，造粒产生尾气含有部分挥发的氨，为减少氨的排放，通常采用酸洗方式，及用稀酸溶液(如硫酸、硝酸等)对造粒尾气进行洗涤，中和尾气中的氨，达到减少放空排放的氨，但采用酸洗后，则会产生少量的铵盐溶液，如硫酸铵、硝酸铵等，传统方法采用的技术为将此溶液经过蒸发浓缩后再返回造粒，最终产品为含硫铵尿素，该处理方法在蒸发浓缩过程中能耗大。

因此，本申请设计一种含硫铵增值尿素生产系统及其生产方法，将增值尿素生产系统与尿素装置造粒尾气酸洗系统相联产，使酸洗产生的稀铵盐溶液(如硫铵溶液)作为增值尿素生产系统中增效剂的溶剂，同时省去尿素装置造粒尾气酸洗系统中的蒸发浓缩步骤，使酸洗产生的稀铵盐溶液和增效剂(如多肽、氮肥抑制剂、海藻酸和腐植酸等)配置，高效混合，然后铵盐作为一种有效肥料成分和增效剂成分一起，送入增值尿素生产系统的造粒单元(造粒塔或流化床造粒喷头)，生产含铵盐(硫铵)的增值尿素，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种含硫铵增值尿素生产系统及其生产方法，解决现有技术在尿素生产过程中处理造粒尾气能耗大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含硫铵增值尿素生产系统，包括与尿素造粒尾气酸洗工段管道连接用于收集酸洗过程中铵盐溶液的硫铵液贮槽，与所述硫铵液贮槽管道连接用于配制增效剂溶液的增效剂配制槽，用于存储增效剂原料溶液的增效剂贮槽，与所述增效剂配制槽管道连接的增效剂注入泵，以及与所述增效剂注入泵管道连接用于为增效剂溶液加热及为硫铵增值尿素造粒工段输送加热好增效剂溶液的增效剂进料加热器；所述增效剂贮槽与所述增效剂配制槽管道连接用于为所述增效剂配制槽输送增效剂原料溶液。

进一步地，所述增效剂配制槽内设有高效液液喷射混合器，所述高效液液喷射混合器通过管道与所述增效剂注入泵的出液口管道连接。

进一步地，所述硫铵液贮槽与所述增效剂配制槽相连接的管道上设有用于将所述硫铵液贮槽内的铵盐溶液泵至所述增效剂配制槽内的硫铵液输送泵。

进一步地，所述增效剂贮槽与所述增效剂配制槽相连接的管道上设有用于将所述增效剂贮槽内的增效剂原料溶液泵至所述增效剂配制槽内的增效剂输送泵。

进一步地，所述增效剂配制槽与所述增效剂贮槽之间连接有旁通管。

进一步地，所述旁通管上设有旁通阀。

进一步地，所述增效剂贮槽通过管道连接有用于将外购桶装增效剂原料溶液卸料至所述增效剂贮槽的增效剂卸料往复泵。

进一步地，所述增效剂卸料往复泵连接有空气压缩机。

进一步地，所述增效剂进料加热器的加热好增效剂溶液出口通过管道与尿素造粒工段上游的尿素熔融泵入口相连接。

一种含硫铵增值尿素生产系统的生产方法，收集来自于尿素造粒尾气酸洗工段的铵盐溶液作为增值尿素生产用增效剂的溶剂，按增值尿素生产要求的比例配置成增效剂溶液，将配置好增效剂溶液加热至70～75℃后输送入增值尿素造粒工段上游的尿素熔融泵内，并通过该尿素熔融泵送入增值尿素造粒工段随同熔融尿素一起造粒成型增值尿素。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明将增值尿素生产系统与尿素装置造粒尾气酸洗系统相联产，使酸洗产生的稀铵盐溶液(如硫铵溶液)作为增值尿素生产系统中增效剂的溶剂，同时省去尿素装置造粒尾气酸洗系统中的蒸发浓缩步骤，使酸洗产生的稀铵盐溶液和增效剂(如多肽、氮肥抑制剂、海藻酸和腐植酸等)配置，高效混合，然后铵盐作为一种有效肥料成分和增效剂成分一起，送入增值尿素生产系统的造粒单元(造粒塔或流化床造粒喷头)，生产含铵盐(硫铵)的增值尿素。

本发明所生产的增值尿素含氮量符合尿素产品国家标准，工艺简单，容易实施，在现有的尿素生产装置系统上仅需进行少量改造，增加的成本低，可有效降低增效剂添加量，添加成分可多元化，养分利用率高，施肥方法简单，腐蚀性小，市场需求大，贮存运输方便。

本发明生产方法与尿素装置(大颗粒造粒装置或高塔造粒皆宜)结合好，流程简单，投资较省，消耗低。

附图说明

图1为本发明含硫铵增值尿素生产系统的系统构造图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-硫铵液贮槽、2-硫铵液输送泵、3-增效剂卸料往复泵、4-增效剂贮槽、5-增效剂输送泵、6-增效剂配制槽、7-高效液液喷射混合器、8-增效剂注入泵、9-增效剂进料加热器、10-旁通管、11-旁通阀、12-空气压缩机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的一种含硫铵增值尿素生产系统，结构简单、设计科学合理，使用方便。本发明包括硫铵液贮槽1、硫铵液输送泵2、增效剂卸料往复泵3、增效剂贮槽4、增效剂输送泵5、增效剂配制槽6、高效液液喷射混合器7、增效剂注入泵8、增效剂进料加热器9、旁通管10、旁通阀11和空气压缩机12，所述硫铵液贮槽1与尿素造粒尾气酸洗工段管道连接用于收集酸洗过程中铵盐溶液，所述增效剂配制槽6与所述硫铵液贮槽1管道连接用于配制增效剂溶液，所述硫铵液贮槽1与所述增效剂配制槽6相连接的管道上设有用于将所述硫铵液贮槽1内的铵盐溶液泵至所述增效剂配制槽6内的硫铵液输送泵2，所述增效剂注入泵8与所述增效剂配制槽6管道连接，所述增效剂配制槽6内设有高效液液喷射混合器7，所述高效液液喷射混合器7通过管道与所述增效剂注入泵8的出液口管道连接，所述增效剂配制槽6内的溶液在所述增效剂注入泵8的作用下经由高效液液喷射混合器7循环混合，所述增效剂贮槽4用于存储增效剂原料溶液，所述增效剂进料加热器9与所述增效剂注入泵8管道连接用于为增效剂溶液加热及为硫铵增值尿素造粒工段输送加热好增效剂溶液，具体地，所述增效剂进料加热器9的加热好增效剂溶液出口通过管道与尿素造粒工段上游的尿素熔融泵入口相连接，所述增效剂贮槽4与所述增效剂配制槽6管道连接用于为所述增效剂配制槽6输送增效剂原料溶液，所述增效剂贮槽4与所述增效剂配制槽6相连接的管道上设有用于将所述增效剂贮槽4内的增效剂原料溶液泵至所述增效剂配制槽6内的增效剂输送泵5，所述增效剂配制槽6与所述增效剂贮槽4之间连接有旁通管10。所述旁通管10上设有旁通阀11。所述增效剂贮槽4通过管道连接有用于将外购桶装增效剂原料溶液卸料至所述增效剂贮槽4的增效剂卸料往复泵3。所述增效剂卸料往复泵3连接有空气压缩机12。

本发明将增值尿素生产系统与尿素装置造粒尾气酸洗系统相联产，使酸洗产生的稀铵盐溶液(如硫铵溶液)作为增值尿素生产系统中增效剂的溶剂，同时省去尿素装置造粒尾气酸洗系统中的蒸发浓缩步骤，使酸洗产生的稀铵盐溶液和增效剂(如多肽、氮肥抑制剂、海藻酸和腐植酸等)配置，高效混合，然后铵盐作为一种有效肥料成分和增效剂成分一起，送入增值尿素生产系统的造粒单元(造粒塔或流化床造粒喷头)，生产含铵盐(硫铵)的增值尿素。

本发明所生产的增值尿素含氮量符合尿素产品国家标准，工艺简单，容易实施，在现有的尿素生产装置系统上仅需进行少量改造，增加的成本低，可有效降低增效剂添加量，添加成分可多元化，养分利用率高，施肥方法简单，腐蚀性小，市场需求大，贮存运输方便。

本发明提供的一种含硫铵增值尿素生产系统的生产方法，收集来自于尿素造粒尾气酸洗工段的铵盐溶液作为增值尿素生产用增效剂的溶剂，按增值尿素生产要求的比例配置成增效剂溶液，将配置好增效剂溶液加热至70～75℃后输送入增值尿素造粒工段上游的尿素熔融泵内，并通过该尿素熔融泵送入增值尿素造粒工段随同熔融尿素一起造粒成型增值尿素。本发明生产方法与尿素装置(大颗粒造粒装置或高塔造粒皆宜)结合好，流程简单，投资较省，消耗低。

如图1所示，本发明方法为收集来自于尿素装置造粒工序(流化床造粒或塔式喷淋造粒)中，通过造粒尾气经过酸洗形成的铵盐如硫铵溶液(其它酸类也可)，作为增值成分添加剂的溶剂，和一定比例的增值成分如多肽、聚天冬氨酸锌、腐植酸等物质(其中一种成分)等按比例配置充分混合后，由增效剂注入泵，经过增效剂进料加热器加热增效剂溶液至70～75℃左右，加入尿素装置造粒工序上游的尿素熔融液中，然后由熔融尿素液泵直接送到造粒机(造粒喷头)经过造粒生产出含硫铵的多元增值尿素颗粒。

本发明生产系统包括：硫铵液贮槽、硫铵液输送泵、增效剂卸料往复泵、增效剂贮槽、增效剂输送泵、增效剂配制槽、高效液液喷射混合器、增效剂注入泵、增效剂进料加热器、旁通管、旁通阀和空气压缩机。稀硫铵溶液与增效剂混合配置，本发明生产系统还配置有增效剂注入计量系统。

具体工艺流程如下：

收集来自于尿素装置造粒工序(流化床造粒或塔式喷淋造粒)中，通过造粒尾气经过酸洗形成的铵盐如硫铵溶液(其它酸类也可)于硫铵液贮槽1内，作为增值成分添加剂的溶剂，接着由硫铵液输送泵2按一定流量泵送至增效剂配制槽6于增效剂充分混合。

将外购桶装增效剂溶液(多肽或聚天冬氨酸锌或腐植酸等物质，其中一种增效剂)通过增效剂卸料往复泵3卸料储存于增效剂贮槽4并保温。储存于增效剂贮槽4中的增效剂溶液，由增效剂输送泵5将增效剂溶液按一定流量泵送至增效剂配制槽6。

在增效剂配制槽6内，一定比例的硫铵液和增效剂溶液由增效剂注入泵8出口经加压大部分循环液送至高效液液喷射混合器7，在增效剂配制槽6内充分混合，防止增效剂分层或产生沉淀，混合好的增加剂由增效剂注入泵8，经过增效剂进料加热器9加热至70～75℃左右，加入尿素装置造粒工序上游的尿素熔融泵入口，然后由熔融尿液泵直接送到造粒机(造粒喷头)经过造粒生产出含硫铵的多元增值尿素颗粒。增效剂配制槽6内的溶液经由增效剂注入泵8后的流向(流向高效液液喷射混合器7或流向增效剂进料加热器9)可以通过简单设置阀门进行控制，该处控制流向的阀门设置属于现有常规技术，不赘述。

通过本发明的系统制备出的含硫铵(铵盐)的增值尿素产品规格如下：

1、含硫铵(铵盐)和腐殖酸增值尿素产品规格(期待值)：

2、含硫铵(铵盐)和多肽增值尿素产品规格(期待值)：

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，包括与尿素造粒尾气酸洗工段管道连接用于收集酸洗过程中铵盐溶液的硫铵液贮槽(1)，与所述硫铵液贮槽(1)管道连接用于配制增效剂溶液的增效剂配制槽(6)，用于存储增效剂原料溶液的增效剂贮槽(4)，与所述增效剂配制槽(6)管道连接的增效剂注入泵(8)，以及与所述增效剂注入泵(8)管道连接用于为增效剂溶液加热及为硫铵增值尿素造粒工段输送加热好增效剂溶液的增效剂进料加热器(9)；所述增效剂贮槽(4)与所述增效剂配制槽(6)管道连接用于为所述增效剂配制槽(6)输送增效剂原料溶液。

2.根据权利要求1所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述增效剂配制槽(6)内设有高效液液喷射混合器(7)，所述高效液液喷射混合器(7)通过管道与所述增效剂注入泵(8)的出液口管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述硫铵液贮槽(1)与所述增效剂配制槽(6)相连接的管道上设有用于将所述硫铵液贮槽(1)内的铵盐溶液泵至所述增效剂配制槽(6)内的硫铵液输送泵(2)。

4.根据权利要求1所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述增效剂贮槽(4)与所述增效剂配制槽(6)相连接的管道上设有用于将所述增效剂贮槽(4)内的增效剂原料溶液泵至所述增效剂配制槽(6)内的增效剂输送泵(5)。

5.根据权利要求1所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述增效剂配制槽(6)与所述增效剂贮槽(4)之间连接有旁通管(10)。

6.根据权利要求5所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述旁通管(10)上设有旁通阀(11)。

7.根据权利要求1所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述增效剂贮槽(4)通过管道连接有用于将外购桶装增效剂原料溶液卸料至所述增效剂贮槽(4)的增效剂卸料往复泵(3)。

8.根据权利要求7所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述增效剂卸料往复泵(3)连接有空气压缩机(12)。

9.根据权利要求1所述的一种含硫铵增值尿素生产系统，其特征在于，所述增效剂进料加热器(9)的加热好增效剂溶液出口通过管道与尿素造粒工段上游的尿素熔融泵入口相连接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种含硫铵增值尿素生产系统的生产方法，其特征在于，收集来自于尿素造粒尾气酸洗工段的铵盐溶液作为增值尿素生产用增效剂的溶剂，按增值尿素生产要求的比例配置成增效剂溶液，将配置好增效剂溶液加热至70～75℃后输送入增值尿素造粒工段上游的尿素熔融泵内，并通过该尿素熔融泵送入增值尿素造粒工段随同熔融尿素一起造粒成型增值尿素。

Images