CN1228276C - 大颗粒尿素造粒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大颗粒尿素的造粒方法，使用改进的喷头喷出粒径较大且均匀的尿素颗粒，经造粒塔降温固化，再经流化降温除尘，得到粒径均匀、粒径1.6-2.8mm的大于93%的尿素成品，产品粉尘少，色泽好，不易吸潮结块，强度高，耐储存、运输。本发明适用于采用塔式造粒的各种尿素生产工艺装置的造粒系统的技术改造，装置简单，投资少，运行费用低，经济效益好。
Description
技术领域
本发明涉及尿素生产方法，尤其是尿素造粒的方法。适用于采用塔式造粒的各种尿素生产工艺装置的造粒系统的造粒工序，生产粒径均匀的大颗粒尿素，提高产品的外在质量。
背景技术
目前，采用塔式造粒的各种尿素生产工艺装置的企业有几一百多家，造粒工段的设计都比较简单(工艺流程如图1所示)，存在三个方面的问题。一是造粒机的造粒喷头结构不合理，喷洒出的尿素粒子粒径大小不一，在后序的冷却处理时降温速率不同，粒径大的降温速率低，成品包装时温度高，强度低，易粉化；制得的尿素平均粒径较小，粒径＜1.6mm的在80％以上；二是造粒后未进行降温除尘处理，粉尘重，易结块，贮存、使用不方便，越来越不受农户的欢迎，市场竞争力日趋下降；三是尿素粉尘污染环境，有损包装人员的身体健康。因此，国内部分厂家引进挪威海德鲁流化床造粒技术生产大颗粒尿素，取得了很好的市场效果。但是，该技术也存在下述问题：一是工艺流程复杂，使用设备50余台套，操作烦琐；二是投资大，生产能力500t/d的装置需2000万元以上；三是运行费用高，增加电耗50Kw.h/T.ur，甲醛12kg/T.ur；四是为提高尿素颗粒的强度，尿素成品中加入了甲醛，产品的色泽不好。
发明内容
本发明的目的，是提供一种用常规设备生产大颗粒尿素产品的方法，提高尿素产品的外在质量。实施本方法的装置简单、投资省、操作方便、运行费用低，产品粒径大且均匀，粉尘少，强度高，可取得很大的经济效益。
本大颗粒尿素造粒方法，包括如下步骤：
(1)使用经改进的造粒喷头将温度135-145℃的熔融态尿素喷洒造粒，粒子经造粒塔冷却固化，温度降至70-100℃，形成粒径1.6-2.8mm的固体尿素颗粒；所述造粒喷头上的喷洒孔的孔径规格不同，孔径由下而上逐排递增加大。
(2)先将固体尿素颗粒送入复式筛分装置筛分，除去小粒径或粉尘尿素；
(3)再将固体尿素颗粒送入气固传热除尘装置，由冷空气流化除尘并降温，除去粉尘，固体尿素颗粒温度降至40-60℃，成为尿素成品。
所述复式筛分装置设有两层筛网，筛网呈倾斜布置。
所述气固传热除尘装置设有沸腾室，沸腾室的底是气体分布器；
沸腾室内是负压。
步骤(3)中所述的冷空气对尿素颗粒流化除尘后成为含尿素粉尘的热空气，直接排空；最好由回收装置抽出回收再利用。
所述回收装置由旋风除尘器、引风机、气液接触除尘器依序连接组成，旋风除尘器的入口连接气固传热除尘装置的空气出口，它的粉尘出口连接粉尘尿素储槽；气液接触除尘器的液体出口连接尿素蒸发系统，热风出口与大气相通。
本发明的有益效果是：
1.由于使用了经改进的造粒喷头，从源头上保证了尿素颗粒的粒径和粒径均匀，尿素成品中1.6-2.8mm粒径的大于93％，最高可达96％。
2.由于增加了筛分和流化降温除尘工序，除尘较彻底，尿素颗粒的粉尘少，色泽好，降温效果好，降温幅度30-40℃，产品强度高，不易粉化，耐储存、运输。
3.由于增加了尿素粉尘回收工序，原料利用充分，产品成本下降，经济效益提高，同时也不污染环境。
4.本发明增加的设备均为常规设备，成本低，以生产规模500吨/日的装置为例，总投资低于100万元；运行费用低，仅增加电耗16Kwh/T.ur。
附图说明
图1是现有尿素造粒方法的工艺流程图。
图2是本方法的工艺流程图。
图3是尿素造粒喷头的结构简图。
图4是复式筛分装置的结构简图。
图5是气固传热除尘装置的结构简图。
具体实施方式
参见图2至图5。
本发明包括三个部分，即造粒、尿素颗粒降温除尘、尿素粉尘的回收。其中，造粒和尿素颗粒降温除尘是本发明的核心内容，尿素粉尘的回收只是配套技术措施。
本大颗粒尿素造粒方法，包括如下步骤
(1)使用经改进的造粒喷头将温度138-142℃的熔融态尿素喷洒造粒，粒子经造粒塔冷却固化，温度降至70-85℃，形成粒径1.6-2.8mm的固体尿素颗粒；
(2)将固体尿素颗粒送入气固传热除尘装置，由冷空气流化除尘并降温，除去小粒径粉尘，固体尿素颗粒温度降至40-50℃，成为无尘大颗粒尿素成品。
也可先将将固体尿素颗粒送入复式筛分装置筛分，除去部分小粒径或粉尘尿素；然后再送入气固传热除尘装置除尘降温，可减轻气固传热除尘装置的负荷，进一步改善除尘降温的效果。
上述步骤使用的装置的结构及其工作原理、工作过程分述如下：
制备大颗粒尿素的关键设备是造粒机上的喷头，喷头的结构为一锥形容器，小头向下，大头设有进料管，锥面壁上有喷洒孔，喷洒孔在径向呈圆周均匀分布，在轴向成排均匀分布。喷头旋转，熔融态尿素从喷洒孔洒出，呈颗粒状，其粒径与喷洒孔的直径成正比，与喷头的转速成反比(还与熔融态尿素的粘稠度有关，成反比)。现有的喷头，所有喷洒孔的孔径都相同，喷头旋转时，由于沿轴向分布的各排喷洒孔的线速度不同，各排喷洒孔喷洒出的尿素颗粒的粒径也不相同，最下一排喷洒孔喷洒出的尿素颗粒的粒径最大，各排喷洒孔喷洒出的尿素颗粒的粒径由下而上逐排递减。
本发明使用的喷头，参见图3：喷头2上有进料管1，锥面壁上设有喷洒孔3。沿轴向分布的各排喷洒孔3的孔径不同，由小头向大头逐排递增加大，使各排喷洒孔3喷出的尿素颗粒粒径(当熔融态尿素的粘稠度和喷头转速既定时)大致相同。同时，喷洒孔3的孔径也按比例加大，使尿素颗粒粒径达到设计要求(经冷却除尘后达到1.6-2.8mm)。这就从源头上保证了尿素颗粒的大粒径和粒径的均匀。各排喷洒孔3喷洒出的尿素颗粒呈同心圆辐射散开，辐射半径应与造粒塔的半径适配，尿素颗粒的粒径加大以后，其质量、重力也增大，(熔融态尿素的粘稠度和喷头转速既定时)辐射半径将变小，造成尿素颗粒在造粒塔的横截面上分布不均匀，影响冷却效果，因此喷头的直径和锥度亦相应加大。
由此，本方法在实际操作时，可根据生产负荷，适时、适当地调整造粒机的转速，或更换适合的喷头2，使尿素颗粒的粒径在不同工况下尽量均匀。
从喷头2喷出的尿素颗粒在造粒塔中降落，与冷却介质换热，逐渐降温固化。此过程中，尿素颗粒会发生相互碰撞，尤其是落到造粒塔底部时，与塔底碰撞剧烈，尿素颗粒表面粉化，有的尿素颗粒还会破碎，产生尿素粉尘。现有工艺是将此含尿素粉尘的尿素直接包装作为成品；而且，此时尿素成品的温度尚高，约70-85℃，在自然冷却过程中易吸潮结块。
本方法是将此含尿素粉尘的尿素经复式筛分装置筛分，筛去大约15-20％小粒径或粉尘尿素；再将固体尿素颗粒送入气固传热除尘装置的沸腾室，由冷空气流化除尘并降温，除去剩余的粉尘，固体尿素颗粒温度降至40-50℃，成为尿素成品，计量包装。
复式筛分装置的结构参见图3：它的外形为长方形，设有装料箱5，装料箱5的底是两层不锈钢筛网8，筛网保持20-40°的倾斜度，还有尿素颗粒进口7、出口4，粉尘出口6。
可运输设备例如皮带运输机将固体尿素颗粒从进料口7进入装料箱5，由筛网8筛去15-20％的小粒径或粉尘尿素；粉尘从下部的粉尘出口6排出；因筛网倾斜布置，颗粒尿素从低测的出口4自动滚出，进入布置在下部的气固传热除尘装置。此时中还含有大量微小粉尘。
气固传热除尘装置的结构参见图4，设有沸腾室10，沸腾室10的底是气体分布器11，尿素颗粒进口14，出口12，空气进口13、出口9。
来自筛分装置的颗粒尿素经进口14进入沸腾室10，鼓风机将冷空气从进气口13鼓入，经气体分布器11自下而上均匀进入沸腾室10，使尿素颗粒沸腾，呈流化态，尿素颗粒中的粉尘被冷空气吹去，同时尿素颗粒被冷却至40-50℃；除尘后的尿素颗粒即成品尿素，由其自身重力落入沸腾室10侧的出料口12，计量包装；含尿素粉尘的热空气从除尘装置上部的排气口9排出。
为了节约原料，保护环境，本发明还增加了上述含尿素粉尘的热空气的处理工序，回收其中的尿素粉尘。回收装置由旋风分离器、引风机、气液接触除尘器依序连接组成，这些都是常规设备，其结构和工作原理为人所熟知。旋风分离器与气固传热除尘装置的排气口连接，粉尘出口与粉尘尿素储槽连接，气液接触除尘器的液体出口连接尿素蒸发系统，热风出口与大气相通。热空气中的粉尘95％被旋风分离器分离，送入粉尘尿素储槽，余量再经气液接触除尘器洗涤，成为尿素稀溶液，送回尿素蒸发系统再利用，经洗涤的空气已符合环保要求，直接排空。
增加上述尿素粉尘回收装置还可进一步改善前述尿素颗粒在沸腾室内流化降温除尘的效果，由于粉尘回收装置的引风作用，沸腾室内可形成微负压，对尿素颗粒沸腾更有利，降温除尘的效果也更好。
Claims (7)
1.一种大颗粒尿素造粒方法，包括如下步骤
(1)使用造粒喷头将温度135-145℃的熔融态尿素喷洒造粒，粒子经造粒塔冷却固化，温度降至70-100℃，形成粒径1.6-2.8mm的固体尿素颗粒；所述造粒喷头上的喷洒孔的孔径规格不同，孔径由下而上逐排递增加大；
(2)先将固体尿素颗粒送入复式筛分装置筛分，除去小粒径或粉尘尿素；
(3)再将固体尿素颗粒送入气固传热除尘装置，由冷空气流化除尘并降温，除去粉尘，固体尿素颗粒温度降至40-60℃，成为尿素成品。
2.根据权利要求1所述的大颗粒尿素造粒方法，其特征在于：所述复式筛分装置设有两层筛网，筛网呈倾斜布置。
3.根据权利要求1所述的大颗粒尿素造粒方法，其特征在于：所述气固传热除尘装置设有沸腾室，沸腾室的底是气体分布器。
4.根据权利要求3所述的大颗粒尿素造粒方法，其特征在于：所述沸腾室内是负压。
5.根据权利要求1所述的大颗粒尿素造粒方法，其特征在于：步骤(3)中所述的冷空气对尿素颗粒流化除尘后成为含尿素粉尘的热空气，直接排空。
6.根据权利要求1所述的大颗粒尿素造粒方法，其特征在于：步骤(3)所述的冷空气对尿素颗粒流化除尘后成为含尿素粉尘的热空气，由回收装置抽出回收再利用。
7.根据权利要求6所述的大颗粒尿素造粒方法，其特征在于：所述回收装置由旋风除尘器、引风机、气液接触除尘器依序连接组成，旋风除尘器的入口连接气固传热除尘装置的空气出口，它的粉尘出口连接粉尘尿素储槽；气液接触除尘器的液体出口连接尿素蒸发系统，热风出口与大气相通。
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