CN112778037A - 一种新型氨酸法复合肥生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型氨酸法复合肥生产方法，所述生产方法包括如下步骤：步骤一，将制备好的硫酸氢钾溶液和磷酸溶液混合，形成混酸溶液；步骤二，将所述混酸溶液和气氨在反应器中进行中和反应，制备成中和料浆；步骤三，将所述中和料浆喷入造粒机料层，并在造粒机内按照配比加入反应原料尿素、磷酸一铵和添加剂，在所述造粒机内采用蒸汽加热，原料和中和料浆在造粒机内造粒生产，形成半成品复合肥；步骤四，将所述半成品复合肥进行后处理后，得到成品复合肥。该生产方法制备的复合肥成品养分指标稳定，成粒率提高，颗粒强度增大，达到提高氨酸法复合肥品质的目的，同时环境污染小，符合环保要求。

Description

一种新型氨酸法复合肥生产方法
技术领域
本发明属于复合肥制备领域，具体涉及一种新型氨酸法复合肥生产方法。
背景技术
在复合肥制备过程中，常用的复合肥造粒方法有氨酸法造粒法，即是以磷酸一铵、尿素和硫酸钾粉状原料为基础在造粒机中气氨氛围下造粒生产复合肥。此种方法制备的复合肥存在如下不足之处：1、成品养分指标不好控制，波动较大，稳定性低；2、颗粒表面不圆滑，成粒率偏低，颗粒强度偏低，与市场要求存在一定差距，市场接受度低。
如何提高复合肥造粒后成品的养分指标稳定性，改善颗粒圆形度、成粒率和颗粒强度，是目前的复合肥造粒工艺中亟待解决的技术问题。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型氨酸法复合肥生产方法，以至少解决目前复合肥采用氨酸法生产过程中面临的成品养分指标波动大、成粒率和颗粒强度偏低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：
步骤一，混酸溶液的制备；
将制备好的硫酸氢钾溶液和磷酸溶液混合，形成混酸溶液；
步骤二，中和料浆的制备；
将所述混酸溶液和气氨在反应器中进行中和反应，制备成中和料浆；
步骤三，造粒；
将所述中和料浆喷入造粒机料层，并在造粒机内按照配比加入反应原料尿素、磷酸一铵和添加剂，在所述造粒机内采用蒸汽加热，一定温度下反应原料和中和料浆在造粒机内造粒生产，形成半成品复合肥；
步骤四，半成品复合肥后处理；
将所述半成品复合肥进行后处理后，得到成品复合肥。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述步骤四中，半成品复合肥的后处理过程包括依次进行的烘干、冷却和筛分过程。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述生产方法还包括尾气处理步骤，造粒和烘干过程中产生的尾气经过洗涤处理后从烟囱排放。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述步骤一中，所述混酸溶液的比重控制为1.55-1.56；
所述磷酸溶液的质量百分比浓度为20-22％；
优选地，所述硫酸氢钾溶液和磷酸溶液按照体积比1：(0.6-0.8)混合。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述步骤二中，所述混酸溶液和气氨在管式反应器中进行中和反应，在所述管式反应器中反应的温度为150℃，反应时间为2-4秒。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述步骤三中，在所述造粒机内造粒生产的温度控制为70-80℃，造粒生产的时间为8-12min。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述步骤三中，添加剂为膨润土、硫酸锌、硫酸锰和腐殖酸中的一种或几种混合。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述半成品复合肥的后处理过程中的冷却采用两级冷却，经过两级冷却后，半成品复合肥的温度降低至50℃以下。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述尾气处理步骤包括两级洗涤处理，造粒过程中产生的尾气依次经过一级洗涤处理和二级洗涤处理后得到净化烟气，净化烟气从烟囱排放；
所述尾气处理步骤还包括旋风除尘步骤，烘干过程中产生的尾气经过旋风除尘后再进入二级洗涤处理得到净化烟气；
优选地，一级洗涤处理的洗涤液为磷酸溶液，二级洗涤处理的洗涤液为磷酸铵溶液。
在如上所述的新型氨酸法复合肥生产方法，优选，所述筛分过程中，筛分出的颗粒尺寸大于4.2mm或小于2.5mm的颗粒经过破碎处理后重新进入造粒机内进行造粒生产。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明的新型氨酸法复合肥生产方法，生产过程中采用混酸原料(硫酸氢钾溶液和磷酸溶液)替代部分磷酸一铵以及全部的硫酸钾粉状原料和浓硫酸，本发明的生产方法制备的复合肥成品养分指标稳定，成粒率提高，颗粒强度增大，达到提高氨酸法复合肥品质目的。
本发明的氨酸法复合肥生产方法包括两级尾气洗涤步骤，能够对造粒过程和干燥过程中产生的污染尾气进行有效净化，使烟气的排放符合环保要求，环境污染小。
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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例的氨酸法复合肥生产方法的工艺流程图。
图中：1、管式反应器；2、流量计；3、造粒机；4、烘干机；5、冷却装置；6、筛分机；7、文丘里洗涤器；8、尾气洗涤塔；9、旋风除尘器；10、电除雾器；11、引风机。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，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的具体含义。
本发明的实施例提供了一种新型氨酸法复合肥生产方法，该生产方法包括如下步骤：
步骤一，混酸溶液的制备；
将制备好的硫酸氢钾溶液和磷酸溶液混合，形成混酸溶液。
本发明的具体实施例中，硫酸氢钾溶液和磷酸溶液的体积比为1：(0.6-0.8)(比如1:0.62、1:0.64、1:0.66、1:0.68、1:0.7、1:0.72、1:0.74、1:0.76、1:0.78)，优选为，硫酸氢钾溶液和磷酸溶液的体积比为1：0.69；混酸的比重控制范围为1.55-1.56(比如1.552、1.554、1.556、1.558)。
优选地，混酸溶液的比重控制为1.56；磷酸溶液的质量百分比浓度为20-22％(比如20.2％、20.4％、20.6％、20.8％、21％、21.2％、21.4％、21.6％、21.8％)，即在磷酸溶液中，磷酸占磷酸溶液的质量百分比浓度为20-22％。
其中，硫酸氢钾溶液和磷酸溶液的具体制备过程为：硫酸和氯化钾在转化槽内低温反应生成硫酸氢钾和过量硫酸的溶液；磷酸是由磷矿和硫酸反应生成。KCl与H2SO4在加热的条件下生成硫酸氢钾和氯化氢气体，反应方程式如下：KCl+H2SO4＝KHSO4+HCl↑
步骤二，中和料浆的制备；
将混酸溶液和气氨在反应器中进行中和反应，制备成中和料浆。
本发明的具体实施例中，反应器为管式反应器，混酸和气氨在管式反应器中进行中和反应，再喷到造粒机中生产复合肥，在管式反应器中发生的化学反应包括如下：
2KHSO4+2NH3＝K2SO4+(NH4)2SO4
H2SO4+2NH3＝(NH4)2SO4
H3PO4+3NH3＝(NH4)3PO4
反应主要生成硫酸铵、磷酸铵、硫酸钾混合物，连同未反应完全的气氨一起参与后续的造粒反应。
步骤三，造粒；
将中和料浆喷入造粒机料层，并在造粒机内按照工艺配比加入反应原料尿素、磷酸一铵和添加剂，在造粒机内采用蒸汽加热，一定温度下反应原料和中和料浆在造粒机内造粒生产，形成半成品复合肥。
步骤四，半成品复合肥后处理；
将半成品复合肥进行后处理后，得到成品复合肥。
本发明的具体实施例中，半成品复合肥的后处理过程包括依次进行的烘干、冷却和筛分过程。
本发明的具体实施例中，新型氨酸法复合肥生产方法还包括尾气处理步骤，造粒过程中和烘干过程中产生的尾气经过洗涤处理后从烟囱排放。
尾气处理步骤包括两级洗涤处理，造粒过程中产生的尾气依次经过一级洗涤处理和二级洗涤处理后得到净化烟气，净化烟气从烟囱排放；尾气处理步骤还包括旋风除尘步骤，烘干过程中产生的尾气经过旋风除尘后再进入二级洗涤处理得到净化烟气。
如图1所示，本发明还提供了一种新型氨酸法复合肥生产系统，该生产系统包括中和反应系统、造粒系统、复合肥后处理系统和尾气处理系统。该生产系统用于新型氨酸法复合肥的生产。生产系统中的中和反应系统内进行生产方法中步骤二的中和料浆的制备，造粒系统内进行步骤三的造粒过程，复合肥后处理系统中进行步骤四中半成品复合肥后处理过程，尾气处理系统中进行尾气处理步骤。
中和反应系统内通入有混酸溶液和气氨，中和反应系统用于原料的中和反应，形成中和料浆。
本发明的具体实施例中，中和反应系统包括管式反应器1和流量计2，混酸溶液和气氨经流量计2计量后输送至管式反应器1内进行中和反应。在管式反应器1中反应的温度是150℃，反应时间为2-4秒，在管式反应器1中此工艺条件下可以使得混酸溶液和气氨进行充分的中和反应，并且气氨过量，过量的气氨和中和料浆进入造粒系统中。管式反应器1内反应的温度和时间会影响混酸和气氨的中和反应，时间短，中和反应不充分，时间过长，影响生产效率，温度采用150℃为最佳反应温度。
中和反应系统的输出端与造粒系统连接，造粒系统还连接有物料输送计量装置，物料输送计量装置可以为电子计量皮带，物料输送计量装置用于向造粒系统内输送原料，原料按照工艺配方要求分别计量后再经过均匀混合输送至造粒机3内，中和料浆和输送的原料混合进行复合肥的造粒生产，形成半成品料。
本发明的具体实施例中，造粒系统包括造粒机3，原料在造粒机3内进行造粒生产，形成半成品复合肥。
步骤三中，造粒系统内输送的原料尿素、磷酸一铵的配比满足配方要求，复合肥种类不同，原料加入量也不同。
添加剂为膨润土、硫酸锌、硫酸锰和腐殖酸中的一种或几种混合，复合肥种类不同，加入的添加剂也不同，添加剂的加入量为生产的复合肥的质量的0.1-10％(比如0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％)，优选为1％。
优选地，添加剂中的膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90wt％。
造粒系统还连接有蒸汽输入管道，用于向造粒系统输送蒸汽，在蒸汽的作用下，造粒系统内进行造粒生产的温度达到70-80℃，蒸汽通过阀门调节控制流量；物料在70-80℃温度和蒸汽、气氨的调节下，在造粒机3内团聚成粒。本发明的具体实施例中，造粒机3内输送的蒸汽为余热锅炉中产生的蒸汽，在造粒机3内造粒生产8-12min(比如8.5min、9min、9.5min、10min、10.5min、11min、11.5min)。造粒机3内温度过高或者过低均会降低产品的成立率和颗粒的圆润度。
造粒系统的输出端与复合肥后处理系统连接，复合肥后处理系统用于对半成品复合肥进行后处理，处理后得到成品复合肥。
本发明的具体实施例中，复合肥后处理系统包括干燥装置、冷却装置5和筛分装置。造粒机3的输出端与干燥装置连接，干燥装置的输出端与冷却装置5连接，冷却装置5的输出端与筛分装置连接，经过造粒系统生成的半成品料经过干燥、冷却和筛分后，形成成品复合肥；优选地，干燥装置连接有热风炉，热风炉通过热风机将热风输送入干燥装置，在热风的作用下，湿料完成干燥过程。具体的，干燥装置为烘干机4，筛分装置为筛分机6。
优选地，冷却装置5包括两级冷却，分别为一级冷却滚筒和二级冷却滚筒，经过两级冷却后，半成品复合肥的温度降低至50℃以下。经过两级冷却后，半成品复合肥可以达到筛分的要求，避免高温对筛分装置造成损伤，影响筛分装置的使用寿命。
后处理系统还包括破碎装置，破碎装置与筛分装置连接，经过筛分后得到的大颗粒和细颗粒复合肥经过破碎后，作为返料再返回至造粒系统；优选地，大颗粒复合肥的颗粒尺寸大于4.2mm，细颗粒复合肥的颗粒尺寸小于2.5mm。成品复合肥经过造粒后颗粒尺寸为2.0-4.0mm，经过筛分后不满足正常颗粒尺寸的过大或者过细颗粒需要经过破碎装置破碎后重新返回至造粒机3造粒，与造粒机3内输送的原料一起参与造粒过程。造粒机3内造粒完成的半成品料再次经过干燥、冷却、筛分后得到符合颗粒尺寸要求的复合肥，此过程循环操作，完成高品质复合肥的生产过程。
造粒系统和复合肥后处理系统均与尾气处理系统连接，尾气处理系统用于对造粒和后处理过程中产生的烟气进行处理，处理后得到的净化烟气通过烟囱排放。
尾气处理系统包括一级尾气洗涤装置、二级尾气洗涤装置和旋风除尘器9，一级尾气洗涤装置的输入端与造粒机3的烟气输出端连接，一级尾气洗涤装置的烟气输出端与二级尾气洗涤装置的烟气输入端连接；旋风除尘器9的烟气输入端与烘干机4的烟气输出端连接，旋风除尘器9的烟气输出端与二级尾气洗涤装置的烟气输入端连接。
优选地，一级尾气洗涤装置为文丘里洗涤器7，二级尾气洗涤装置为尾气洗涤塔8；文丘里洗涤器7中的洗涤液为酸性，尾气洗涤塔8中的洗涤液为中性。优选地，文丘里洗涤器中的洗涤液为磷酸溶液，尾气洗涤塔中的洗涤液为磷酸铵溶液。从造粒机3内输出的烟气废气呈碱性，先进入文丘里洗涤器7的酸性洗涤液中中和，然后再进入尾气洗涤塔8中洗涤吸收，最后将得到中性气体再排出。
从造粒机3内出来的烟气依次经过文丘里洗涤器7和尾气洗涤塔8进行两级洗涤的烟气净化处理，得到可达到排放标准的烟气；从烘干机4内出来的烟气含有粉尘，气固混合物经过旋风除尘器9的粉尘颗粒收集后，烟气直接进入尾气洗涤塔8，净化处理后达到可排放标准。
优选地，造粒系统与一级尾气洗涤装置之间的连接管道上设置有引风机11，旋风除尘器9与二级尾气洗涤装置之间的连接管道上也设置有引风机11。造粒机3所产生的废气由引风机11输送至文丘里洗涤器7，烘干后的尾气经旋风除尘器9除尘后由引风机11送至尾气洗涤塔8洗涤，烟气净化后再排放。
本发明的具体实施例中，二级尾气洗涤装置还和电除雾器10连接，经过二级尾气洗涤装置的烟气经过电除雾器10除湿处理后从烟囱达标排放。
对比例
对比例中采用常规原料生产复合肥，具体为，中和反应的原料采用浓硫酸、气氨、磷酸一铵浆料混合，其中磷酸一铵浆料为磷酸一铵通过水或复合肥尾气洗涤液溶解得到，磷酸一铵浆料的比重为1410kg/m3。造粒机内输送的原料采用尿素、磷酸一铵、硫酸钾。其他步骤和方法与实施例相同，本对照例中制备的复合肥和实施例中制备的复合肥进行性能对比(成品养分波动范围、成立率和成品颗粒强度三个方面)如下表1所示。
表1对照例和实施例中生产的复合肥性能对比
Figure BDA0002908241870000081
由表1中可知，本发明的氨酸法复合肥生产方法中生产的复合肥在成品养分方面范围波动更小，产品成立率更高，且成品颗粒强度更高，具有显著优势。
综上，本发明氨酸法复合肥生产方法，生产过程中采用混酸原料(硫酸氢钾溶液和磷酸溶液)替代部分磷酸一铵，以及全部的硫酸钾粉状原料和浓硫酸，本发明的生产方法制备的复合肥成品养分指标稳定，成粒率提高，颗粒强度增大，达到提高氨酸法复合肥品质目的。
此外，本发明的氨酸法复合肥生产方法还包括两级尾气洗涤步骤，能够对造粒过程和干燥过程中产生的污染尾气进行有效净化，使烟气的排放符合环保要求，环境污染小。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：
步骤一，混酸溶液的制备；
将制备好的硫酸氢钾溶液和磷酸溶液混合，形成混酸溶液；
步骤二，中和料浆的制备；
将所述混酸溶液和气氨在反应器中进行中和反应，制备成中和料浆；
步骤三，造粒；
将所述中和料浆喷入造粒机料层，并在造粒机内按照配比加入反应原料尿素、磷酸一铵和添加剂，在所述造粒机内采用蒸汽加热，一定温度下反应原料和中和料浆在造粒机内造粒生产，形成半成品复合肥；
步骤四，半成品复合肥后处理；
将所述半成品复合肥进行后处理后，得到成品复合肥。
2.如权利要求1所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述步骤四中，半成品复合肥的后处理过程包括依次进行的烘干、冷却和筛分过程。
3.如权利要求2所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述生产方法还包括尾气处理步骤，造粒和烘干过程中产生的尾气经过洗涤处理后从烟囱排放。
4.如权利要求1或3所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述步骤一中，所述混酸溶液的比重控制为1.55-1.56；
所述磷酸溶液的质量百分比浓度为20-22％；
优选地，所述硫酸氢钾溶液和磷酸溶液按照体积比1：(0.6-0.8)混合。
5.如权利要求1或3所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述步骤二中，所述混酸溶液和气氨在管式反应器中进行中和反应，在所述管式反应器中反应的温度为150℃，反应时间为2-4秒。
6.如权利要求1或3所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述步骤三中，在所述造粒机内造粒生产的温度控制为70-80℃，造粒生产的时间为8-12min。
7.如权利要求6所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述步骤三中，添加剂为膨润土、硫酸锌、硫酸锰和腐殖酸中的一种或几种混合。
8.如权利要求2所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述半成品复合肥的后处理过程中的冷却采用两级冷却，经过两级冷却后，半成品复合肥的温度降低至50℃以下。
9.如权利要求3所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述尾气处理步骤包括两级洗涤处理，造粒过程中产生的尾气依次经过一级洗涤处理和二级洗涤处理后得到净化烟气，净化烟气从烟囱排放；
所述尾气处理步骤还包括旋风除尘步骤，烘干过程中产生的尾气经过旋风除尘后再进入二级洗涤处理得到净化烟气；
优选地，一级洗涤处理的洗涤液为磷酸溶液，二级洗涤处理的洗涤液为磷酸铵溶液。
10.如权利要求2所述的新型氨酸法复合肥生产方法，其特征在于，所述筛分过程中，筛分出的颗粒尺寸大于4.2mm或小于2.5mm的颗粒经过破碎处理后重新进入造粒机内进行造粒生产。
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