尿素颗粒强度

目前,在全国大型尿素装置中,大部分厂家普遍存在着尿素产品的内在质量比较好,总氮含量、缩二脲含量、水分含量都能达到国标优级品的要求,但外观质量比较差的问题。

具体表现在粉尘含量高,包装粒度和抗压强度低等几个方面。

在尿素市场供大于求的今天,努力提高产品外观质量,满足用户的较高要求,已是各厂研究的主题。

该文就兰州石化公司化肥厂降低尿素粉尘含量,提高粒子强度的问题做初步探讨。

1存在问题
1.1尿素成品粒子直径小
从尿素造粒塔出料采样看,尿素的粒度虽然可以达到国标要求的优级品指标( 0.85mm~ 2.8mm≥90%),但是小粒子偏多, 1.0mm~ 1.6mm的粒子可达到10%,粉尘有2.2% 1.2抗压强度低
根据多次分析结果,在2#皮带处采样粒子强度只有5.0n,与其他厂相比也较低。

1.3粉化严重
结晶尿素在生产和贮运过程中受外界条件影响而产生脱水颗粒破碎即为粉化。

从表1可以看出,在造粒塔下,尿素产品的粉尘含量并不多,但通过皮带的运输散装库的储存,再进行包装时,粒子就部分粉化,使粒度降低至90%以下,粉尘及小粒子含量最高可达30%以上。

只能进行掺混包装,稍有不慎就可能在包装成品中产生次品。

而且,在尿素装置停车时,还无法从散装库耙料包装,极不利于目前这种产品滞销,大量储藏的生产格局。

2原因分析
2.1蒸发系统影响
蒸发系统工艺操作的好坏是保证粒度高、强度好、粉尘小的基础。

1)高压系统汽提效率低,中、低压系统分解效果差,造成分解负荷后移,蒸发系统的预浓缩器,一二段蒸发加热器、分解器负荷加重,不能保证两段真空都达到工艺指标,从而使尿液水含量和游离nh3含量增加。

造粒后出现大量强度比较低的空心粒子和粉尘。

2)为了保证一二段真空度,每班必须对一段真空分离器(v107)、二段真空分离器(v108)及升压器喉管进行冲洗,如冲洗时继续造粒,就可能因为冲洗水进入尿液导致浓度降低,造成造粒拉稀,或粉尘及结块。

3)喷射器喉管磨损、有杂质堵塞或结垢或喷射蒸汽压力过低、能力不够都会导致真空达不到, 造粒后会出现粉尘或结块。

4)二段蒸发分离器满液时造粒,虽然看似真空达到工艺指标,但是实际尿液的浓度并不高,仍
然会造出粉尘及结块。

5)调节不当,过料不稳,而蒸发的二段真空分离器液位槽液位(lic1025)又投自控,送入喷头的尿液量波动较大,有时发生满液,有时断料,或由于二段蒸发温度低导致送入喷头的尿液温度低于132•6℃,也会造出结块及粉尘。

2.2造粒及收集系统影响
造粒及收集系统的控制是产品外观质量好坏的关键。

造粒系统是粒子强度、粒度好坏的决定因素。

1)喷头的转速与生产负荷不对应,高负荷、低转速会造出粘连粒子及少量粉尘,严重时会出现拉稀粘在刮料机和塔底,而且出塔粒子温度会升高。

低负荷、高转速会造成粒子过小,大量物料粘塔壁,沿壁流下的即形成结块。

2)造粒时,喷头预热不够,未达到132.6℃以上,尿液进入喷头即有部分凝结,堵塞部分喷孔,或焊渣、填料、铁削等杂质进入喷头,堵塞部分喷孔,都会造成粒子结块,及粉尘增多。

3)喷头变形、动平衡被破坏,尿液喷出时在造粒塔截面上分布不匀,密度大的地方冷却不够,强度降低,严重时还会出现粘连,以及大量粉尘。

4)喷头制造时喷孔有毛刺,或长期使用,喷孔冲刷变大、不规则,都会使造粒的小粒子和粉尘
量增大。

5)造粒塔顶部百叶窗被粉尘堵塞,影响出塔风量,下部百叶窗开度过小,影响进塔风量,使粒子在塔内固化的时间延长,液滴和空气摩擦以及液滴中的水扩散到空气中,都会使粒子破碎,形成粉尘和小粒子,使粒度降低。

而且使1#皮带上粒子温度过高,大于50℃,使强度降低,也极不利于储存在散装库中。

6)造粒塔下部的百叶窗开度不匀,造成塔内空气偏流,会使没有凝结的液滴互相碰撞,产生小粒子和粉尘。

由于偏流还会造成粒子冷却不够,出塔温度过高,强度下降。

7)造粒塔的锥形底部由于造粒不正常、或造粒前吹除预热时间过长凝结水落入塔底,导致粘结有大量尿素块,形成一层硬的尿素板结物,会与刮料机的底部刮板强烈摩擦,碾碎大量尿素粒子,使粉尘增加。

严重时刮料机跳动无法运转,超流跳车。

2.3储运系统影响
储运系统的运行好坏是生产出的高强度、高粒度、低粉尘含量的产品能否安全出厂的保证。

1)成品尿素在经过多个转运站及几条皮带的输送,反复摩擦、碰撞,易使强度较低的粒子发生粉化。

尤其是粒子进入散装库,再经过耙料机耙出、破碎机破块后包装,更增加了粉化的机会。

2)散装库内的尿素堆积过高,包装好的成品堆积过高,都会使下部尿素承受力过大,从而结块,最后粉化。

3)散装库内布料小车不来回移动,只进行定点布料,易使料尖过高,料堆内的尿素散热不好、温度过高发生放湿反应。

4)散装库存放时间过长,由于环境温度的不断变化,大气中的水蒸汽分压不断变化,使已冷却的粒子不断进行吸湿、放湿反应,从而导致粒子强度降低、粉化。

水分较高的尿素即结块,经耙料机耙出、破碎机破块后完全粉化。

5)散装库温度、湿度不加控制,加剧了吸湿、放湿反应的发生,也是造成散装库大量粉化的重要原因。

3解决对策
1)加强尿素装置全系统的操作,切实稳定高压及中低压系统,使进入蒸发系统的物料流量稳定,浓度较高,游离nh3较低。

便于蒸发系统稳定操作。

2)对蒸发系统冲洗严格要求尽量少在v107、v108顶部加水,每班一次、每次5~10分钟即可。

冲洗时一定要停造粒,打循环,避免由于冲洗造成尿液浓度降低。

两段的5个喷射泵要经常检查是否工作正常,及时检查喉管。

对于表面冷凝器经常加一些工艺冷凝液进行冲洗,以确保两段真空度的维持。

每次停造粒后再造粒时,必须作好喷头的预热工作,但不可长时间吹除预热,以免冷凝水过多落入塔底,形成粘结。

在冬季,装置停车后的开车造粒前,必须通过193第3期吴中等•提高尿素粒子强度的探讨塔底导淋对吹除蒸汽管线进行排水,以免管内冷
凝水大量进入造粒塔。

3)造粒时必须保证二段真空分离的液位槽(l107)的液面降至正常,切不可在高液面下造粒。

尿素熔融泵的运转必须保持正常,而且l107液位调节阀(lv1025)阀的开度要维持稳定、缓慢加减,避免喷头满液或断料,造成喷头拉稀或堵塞。

4)造粒喷头做到定期更换、清洗,一般每周倒换一次喷头,进行清理杂质。

并定期检查喷头是否完好。

5)造粒喷头的转速随负荷变动加强调节,避免转速不匹配造出粉尘或结块。

根据经验,负荷
转速匹配。

6)改进造粒喷头,提高尿素颗粒质量。

兰州石化公司化肥厂从1998年与航天部十一所共同研制zh型55t/h和75t/h两种喷头,尿素颗粒较美国塔特尔喷头所造粒子明显改善,见表3。

表3可知十一所喷头大颗粒多、粒子强度高。

从表4可知,在试验中粒子温度偏高,较高的粒子温度制约了十一所喷头(75t/h)在装置上的使用,只能在气温较低季节使用。

7)遇有停车机会进入造粒塔内,对塔底的尿素粘结情况进行检查,如果粘结过多必须进行清理,避免与刮料机摩擦碾碎粒子。

一般每6个月清理1次。

8)及时清理造粒塔顶部百叶窗,铲除叶片上的尿素粉尘,一般每12个月清理1次。

及时调节造粒塔底部百叶窗的开度,随负荷及气温的变化进行调节,具体开度见表5。

在实际操作中,应随时监测粒子温度,开大风窗,尽量使粒子的温度降低。

1),2),3) 6种工况下实际运转中落到塔底粒子温度要高于50℃。

2),3) 3种工况的排气温度比计算所取得温度要低。

在冬季气温较低,即使全关风窗,仅靠叶片间的缝隙,也能满足高负荷的需要,落塔温度低于50℃。

9)散装库的布料小车必须来回移动,尽量在散装库中做到均匀布料,不要定点下料,防止堆积过高、散热不好。

根据其他厂经验散装库堆积高度不要大于8m。

进入散装库的尿素尽快耙出包装,不要堆积存放时间过长,防止尿素中的水分发生变化,从而发生粉化。

10)耙料时如果没有较坚硬的结块不要开启破碎机。

以免增加不必要的摩擦,碾碎粒子。

11)包装好的袋装尿素应尽量减少倒库,且堆积不要太高,根据其它厂经验堆积高度不要大于4m。

12)如有可能在成品包装的8#皮带处增加振动筛,将粉尘脱除,送回尿素装置的尿液槽回收。

13)坚持在蒸发系统中添加甲醛,提高粒子强度、粒度。

兰州石化公司化肥厂添加甲醛的中
试结果。

从目前已实施的措施来看,通过加强操作,做好各个环节的调节、控制,进行改造,利用新技术可以降低尿素粉尘含量,提高粒子强度。

但是散库的温度、湿度的调节工作难度还较大,无法保证四季散库内的湿度恒定和减小散库温度与粒子存放的温差,需要以后加以解决。