CN115160051A - 尿基复合肥双氨化造粒工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种尿基复合肥双氨化造粒工艺，包括步骤，硫酸、氨、洗涤液料浆同时进入管式反应器中，配置进入的氨量使硫酸全部中和，生成硫酸铵气、液混合体，管式反应器中生成的硫酸铵气、液混合体通过喷嘴喷出，并均匀地喷洒在造粒机内的物料床层上，与造粒机床层上的磷酸一铵进行充分反应。

Description

尿基复合肥双氨化造粒工艺

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种尿基复合肥双氨化造粒工艺。

背景技术

随着农业产业结构的不断调整，经济作物在农业生产中所占的比重越来越大，由此市场对化肥生产提出的要求也越来越高。 另一方面，近年来我国复肥行业得到了飞速发展，市场竞争日益激烈，能否生产出优质、高效的复肥产品，已是关系到企业生存和发展的关键因素。从某种意义上讲，目前国内复肥行业的竞争就是品质和成本的竞争。国内外复合( 混) 肥生产工艺的基本类型主要有: 以萃取磷酸和硫酸与氨反应为基础的转鼓喷浆造粒工艺，包括槽式反应器工艺、单管反应器工艺、双管反应器工艺、槽式反应器 + 管式反应器的混合反应器工艺； 以 KCl 与硫酸低温转化成 KHSO4 后和磷酸混合，再与合成氨反应的转鼓喷浆造粒工艺; 以含氮、磷、钾等固体肥料为基础的塔式熔体造粒工艺; 20 世纪90 年代中后期，团粒法复混肥造粒工艺由于具有投资少、见效快、生产配方灵活等优点，得到了迅速发展，经过十余年的时间，在全国建成了各种生产规模和生产方法的复混肥生产装置数千套，年产能达数千万吨。但是，该工艺存在一些不足和弱点，主要是: 造粒水分含量较高，需要消耗较多的蒸汽和燃料动力; 产品颗粒强度较低，易碎、易结块等。为克服这些缺点，团粒法复混肥造粒工艺进行了改进，如将尿素熔融液送入造粒机造粒，但这种方法因尿素熔融液温度较高，易产生缩二脲的问题，且产品的颗粒强度等物理性状也难以得到根本上的改善。目前，国内大量的团粒法复混肥造粒装置存在的装置性能和产品质量等诸多技术难题有待解决，并且，团粒法在生产过程中经验性因素比较强，产品对原料局限性较大，特别是高氮高尿系列复肥的生产，甚至很困难。

传统工艺复合肥造粒每吨成品通常需加入50公斤左右的粘土，才能保证良好的成粒，而粘土的加入，则需增加高养分的尿素的加入量，从而造成原料成本的上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尿基复合肥双氨化造粒工艺，旨在通过对生产工艺的改进，克服传统团粒法工艺在生产高含量复混肥时烘干温度难以控制，烘干机易沾壁，产品粒型差等缺点。增加对原料的适应性，克服传统团粒法需依据配方调整原料的缺点，减少成品对土壤的不良影响，增加成球率，产品品质、产品质量显著提高。同时降低物料水分含量，使烘干温度大大降低，节约能源。同时在工艺改造过程中能够保留绝大部分工艺生产线，降低基础投资，获得最大收益。

为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

尿基复合肥双氨化造粒工艺，包括步骤，硫酸、氨、洗涤液料浆同时进入管式反应器中，配置进入的氨量使硫酸全部中和， 生成硫酸铵气、液混合体，管式反应器中生成的硫酸铵气、液混合体通过喷嘴喷出，并均匀地喷洒在造粒机内的物料床层上，与造粒机床层上的磷酸一铵进行充分反应。

优选的，所述喷嘴与管式反应器的反应管成直角。

优选的，所述硫酸的浓度指标为60%。

优选的，所述造粒机内的物料床层温度控制在80℃-95℃，控制造粒机内及出口处物料的温度为50℃-60℃。

优选的，控制物料出料时含水量为1％-3％，物料出料时粒径为2mm-3mm。

本工艺中硫酸、氨管式反应器是硫酸与氨在一特制管道内进行完全反应的反应器，硫酸与气氨(或液氨)同时分别进入管式反应器，同时把洗涤液料浆加入管式反应器中，由于加入了洗涤液料浆，且硫酸与氨的反应热大，所以管式反应器内的物流为气、液混合体，该物流经喷嘴喷出时， 在高压气流作用下， 出管式反应器的硫酸铵被良好的雾化并均匀地喷洒在造粒机内的物料床层上与料层里的磷酸一氨进行二次氨化反应，继而再次产生大量反应热，增加物料粘性，有助于造粒的成球率，并且目前国内大部分普通团粒法造粒的企业都可以进行技术改造，使用双氨化造粒来改善产品品质。

本发明在造粒过程中通入氨，由磷酸一铵生成部分磷酸二铵，来满足肥料需求，同时改善造粒过程，提升产品品质。

现有尿基复合肥造粒技术，能耗高，产品质量不稳定，磷酸一铵作主要的基础原料，其化学能未能得到有效利用，磷酸二铵又称磷酸氢二铵(dap)，是含氮磷两种营养成分的复合肥。呈灰白色或深灰色颗粒，比重1.619，易溶于水，不溶于乙醇。有一定吸湿性，在潮湿空气中易分解，挥发出氨变成磷酸二氢铵。磷酸二铵是一种高浓度的速效肥料，适用于各种作物和土壤，特别适用于喜氮需磷的作物，作基肥或追肥均可，宜深施。与尿素、硝铵、氯化铵可混性好，因其本身不含钾，应与钾肥(氯化钾、硫酸钾)配合施用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

双氨化造粒的生产工艺可以有效的降低原料成本，大大降低甚至不需要粘土的加入，在原料组成上增大低成本氯化铵以及硫氨的加入量，减少了尿素的加入量，降低了原料成本。生产中对原材料、配方的适应性强， 生产出的复合肥适用性广，对作物土壤副作用小。并且可以显著提高生产产量，而且产品颗粒圆润光滑、强度高、不易结块。

增加对原料的适应性，克服传统团粒法需依据配方调整原料的缺点，减少成品对土壤的不良影响，增加成球率，产品品质、产品质量显著提高。同时降低物料水分含量，使烘干温度大大降低，节约能源。同时在工艺改造过程中能够保留绝大部分工艺生产线，降低基础投资，获得最大收益。

附图说明

图1为本发明实施例1制得产品强度测试结果图；

图2为本发明对比例1制得产品强度测试结果图；

图3、5为本发明实施例1制得产品外观实物拍摄图；

图4、6为本发明对比例1制得产品外观实物拍摄图。

具体实施方式

以下结合说明书和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整

实施例1

本生产线全系统的工艺流程可分为四大区域：原料预处理、造粒回路、成品回路和除尘洗涤，主要由原料计量配料、造粒、干燥、破碎、筛分、冷却、返料计量、尾气处理选涤及包裹油系统等部分组成。该工艺是利用氨、硫酸等作为液体原料和磷酸一铵MAP、硫酸钾、氯化钾和填料等作为固体原料来生产尿基复合肥，采用硫酸、氨管式反应器工艺对转鼓造粒装置进行改造, 仅需在造粒机内增加1 台硫酸、氨管式反应器以及与其相关部分设备。配备洗涤液料浆泵一组，增加输送管线直达管式反应器。 60%硫酸与气氨(或液氨)同时分别进入管式反应器, 同时洗涤液料浆加入管式反应器中。进入的氨量应使硫酸全部中和, 生成硫酸铵。管式反应器中生成的硫酸铵通过与反应管成直角的喷嘴喷出。由于加入了洗涤液, 且硫酸与氨的反应热大, 所以管式反应器内的物流为气、液混合体, 该物流经喷嘴喷出时, 在高压气流作用下, 出管式反应器的硫酸铵被良好的雾化并均匀地喷洒在造粒机内的物料床层上，与造粒机床层上的磷酸一铵进行充分反应。所述造粒机内的物料床层温度控制在80℃，控制造粒机内及出口处物料的温度为50℃。控制物料出料时含水量为1％，物料出料时粒径为2mm。

实施例2

本生产线全系统的工艺流程可分为四大区域：原料预处理、造粒回路、成品回路和除尘洗涤，主要由原料计量配料、造粒、干燥、破碎、筛分、冷却、返料计量、尾气处理选涤及包裹油系统等部分组成。该工艺是利用氨、硫酸等作为液体原料和磷酸一铵MAP、硫酸钾、氯化钾和填料等作为固体原料来生产尿基复合肥，采用硫酸、氨管式反应器工艺对转鼓造粒装置进行改造, 仅需在造粒机内增加1 台硫酸、氨管式反应器以及与其相关部分设备。配备洗涤液料浆泵一组，增加输送管线直达管式反应器。 60%硫酸与气氨(或液氨)同时分别进入管式反应器, 同时洗涤液料浆加入管式反应器中。进入的氨量应使硫酸全部中和, 生成硫酸铵。管式反应器中生成的硫酸铵通过与反应管成直角的喷嘴喷出。由于加入了洗涤液, 且硫酸与氨的反应热大, 所以管式反应器内的物流为气、液混合体, 该物流经喷嘴喷出时, 在高压气流作用下, 出管式反应器的硫酸铵被良好的雾化并均匀地喷洒在造粒机内的物料床层上，与造粒机床层上的磷酸一铵进行充分反应。所述造粒机内的物料床层温度控制在95℃，控制造粒机内及出口处物料的温度为60℃。控制物料出料时含水量为1％，物料出料时粒径为3mm。

实施例3

本生产线全系统的工艺流程可分为四大区域：原料预处理、造粒回路、成品回路和除尘洗涤，主要由原料计量配料、造粒、干燥、破碎、筛分、冷却、返料计量、尾气处理选涤及包裹油系统等部分组成。该工艺是利用氨、硫酸等作为液体原料和磷酸一铵MAP、硫酸钾、氯化钾和填料等作为固体原料来生产尿基复合肥，采用硫酸、氨管式反应器工艺对转鼓造粒装置进行改造, 仅需在造粒机内增加1 台硫酸、氨管式反应器以及与其相关部分设备。配备洗涤液料浆泵一组，增加输送管线直达管式反应器。 60%硫酸与气氨(或液氨)同时分别进入管式反应器, 同时洗涤液料浆加入管式反应器中。进入的氨量应使硫酸全部中和, 生成硫酸铵。管式反应器中生成的硫酸铵通过与反应管成直角的喷嘴喷出。由于加入了洗涤液, 且硫酸与氨的反应热大, 所以管式反应器内的物流为气、液混合体, 该物流经喷嘴喷出时, 在高压气流作用下, 出管式反应器的硫酸铵被良好的雾化并均匀地喷洒在造粒机内的物料床层上，与造粒机床层上的磷酸一铵进行充分反应。所述造粒机内的物料床层温度控制在90℃，控制造粒机内及出口处物料的温度为55℃。控制物料出料时含水量为2％ ，物料出料时粒径为2mm。

对比例1

按照传统的团粒法造粒工艺造粒，包括步骤，原料计量配料、造粒、干燥、破碎、筛分、冷却、返料计量、尾气处理选涤及包裹油系统等部分组成。

实验例

将实施例1制得的产品与对比例1制得的产品进行比较，结果如下表：

通过上述对比，可以看出，通过本发明进行的工艺改造，具有以下优势：

1.本发明的生产工艺可以提高产品内外观质量，产品强度好，颗粒表面光滑、较为圆润、有光泽。

2.复合肥生产所需原料几乎无限制, 选用的原则只有一条, 即: 低价, 不会因原料的变化导致造粒困难。

3.以洗涤液和磷酸复配为料浆：产品颗粒强度可达50N左右；单纯以洗涤液磷铵复配为料浆：产品颗粒强度可达30N左右。

4.装置连续投料时间延长, 可达数周以上。

5.产品水份方面：产品水份可达1.5％以下，部分配方产品水份可达1.0％以下

6.改变了原料的物性, 降低了造粒出口物料的粘性, 减轻了干燥机内抄板的粘结现象, 延长了干燥机的清理时间, 清理周期达6 个月以上。

7.产品PH值方面，产品PH值均可达到6.5左右,酸碱度符合作物生长。

8.产品抗结性能方面，由于产品PH值可控，并相对较高，从而阻断了产品后续反应的基础，另产品的水份及强度等指标相对较好，降低了结块反应的条件，从而使产品的抗结块性显著增强。由于造粒不加或少加粘土，如对原料进行简单优化，则可使产品达水溶肥产品标准。

9.成粒率 48%～ 67% , 同时根据装置的运行状况, 通过调节硫酸、氨管式反应器的负荷, 将成粒率控制在一定范围内, 从而保证系统运行平稳。

经济效益：

由于硫酸、氨反应产生大量的反应热 , 硫酸、氨管式反应器喷出的高温低湿料浆使得造粒床层温度上升, 熔融液相量增高, 从而带来如下效果,间接产生巨大经济效益。

双氨化生产工艺反应效率高，洗涤简单，工艺流程简短，洗涤水可以全部回收。得到的产品强度好，颗粒表面光滑、较为圆润、有光泽；成粒率高，系统返料低，装置有效利用率高。

1.造粒机出口物料水分降至 2. 0%～ 2. 5% , 造粒物料的水分含量显著降低,使干燥负荷降低, 干燥所需能耗减少, 提高了干燥机的干燥能力;

2.成粒率上升, 返料比下降, 提高了装置的生产能力;

3.洗涤液经管式反应器得以回收, 既解决了湿法除尘系统洗涤液的回收问题,又降低了原料消耗;

4.颗粒外型光滑度增强;产品成色较好，不结块增大储存时间。

5.颗粒强度增高, 可达 20N 以上, 最高可达45N , 产品抗结块能力增强;

6.造粒波动小, 产品养分波动小。

社会效益:

本生产工艺技术的可操作性较强。采用料浆管式反应器造粒，造粒对原料磷酸一铵的依赖性降低，造粒可控性增强，产品配方范围大，如对原装置设备可靠性监控增强，则可使装置的自动化程序度得到较大的提升。

本生产工艺可以降低环保压力，保护环境。采用固体磷铵制浆可使装置尾气洗涤水得以全部回收，氨利用率高，排放量低，可控。造粒成粒率高，颗粒强度好，粉尘量及二次出粉量低，排放尾气含固量小，尾气经处理可以达标排放。

传统团粒造粒因其排放量高，环保排放要求压力较大，所以说受天气影响较大，遇到污染天气便面临着停车的风险。双氨化造粒生产工艺可以降低环保压力，保护环境。采用固体磷铵制浆可使装置尾气洗涤水得以全部回收，氨利用率高，排放量低，可控。造粒成球率较高，颗粒强度好，粉尘量及二次出粉量低，可以达到节能降耗的目的。而且排放尾气含固量较小，尾气不需要经过复杂处理便可以达标排放，减轻了环保压力。并且双氨化造粒生产工艺技术的可操作性较强。采用料浆管式反应器造粒，造粒对原料磷酸一铵的依赖性降低，造粒可控性增强，产品配方范围大，如对原装置设备可靠性监控增强，则可使装置的自动化程序度得到较大的提升。并且随着用肥方式的改变，客户对肥料的水溶性要求越来越高，对含量的要求也在逐步提升，双氨化造粒因其自身工艺优势可以做到少加,甚至不加粘土,满足客户对产品水溶性要求。综合来说采用双氨化造粒技术，可以满足终端客户当前对复合肥品质的要求，降低复合肥生产环保压力，经济效益和市场前景比较广阔。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.尿基复合肥双氨化造粒工艺，其特征在于，包括步骤，硫酸、氨、洗涤液料浆同时进入管式反应器中，配置进入的氨量使硫酸全部中和， 生成硫酸铵气、液混合体，管式反应器中生成的硫酸铵气、液混合体通过喷嘴喷出，并均匀地喷洒在造粒机内的物料床层上，与造粒机床层上的磷酸一铵进行充分反应。

2.根据权利要求1所述的尿基复合肥双氨化造粒工艺，其特征在于，所述喷嘴与管式反应器的反应管成直角。

3.根据权利要求1所述的尿基复合肥双氨化造粒工艺，其特征在于，所述硫酸的浓度指标为60%。

4.根据权利要求1所述的尿基复合肥双氨化造粒工艺，其特征在于，所述造粒机内的物料床层温度控制在80℃-95℃，控制造粒机内及出口处物料的温度为50℃-60℃。

5.根据权利要求1所述的尿基复合肥双氨化造粒工艺，其特征在于，控制物料出料时含水量为1％-3％，物料出料时粒径为2mm-3mm。

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