iData_氨酸造粒法生产复合肥技术总结

文章编号:1008-7524(2008)09-0030-02

氨酸造粒法生产复合肥技术总结

万连步1,曹广峰2

(1.山东金正大生态工程股份有限公司,山东临沂　276700;2.山东临沭县科技局,山东临沂　276700)

0　引言

山东金正大生态工程股份有限公司原有3套200kt/a蒸汽造粒复混肥生产装置,为推进企业自主创新,降低生产成本,提高产品质量,2007年8月该公司确定采用硫酸、液氨中和反应直接生产氯基复合肥工艺技术,对原蒸气转鼓造粒复混肥生产装置进行技术改造,开发出氨酸法氯基复合肥新产品。该装置于2007年9月投料试车,已连续运行8个月,产品达产达标,深受农民欢迎。1　氨酸造粒法生产复合肥原理

1.1　液氨与硫酸中和反应

浓硫酸稀释后与定量的液氨在管式反应器中进行中和反应,生成硫酸铵料浆并放出热量。

1.2　氯化钾、磷酸一铵、硫酸铵间的复分解反应及复盐生成

从配料岗位输送到造粒机内的氯化钾和磷酸一铵在低温下可进行复分解反应生成磷酸二氢钾和氯化铵,但该反应在温度低时反应缓慢,生成的磷酸二氢钾量相对较低。当硫酸与液氨进行中和反应放出大量的热量时,物料温度升高加速了其反应速度,同时生成的硫酸铵又与物料中的氯化钾发生复分解反应生成硫酸钾和氯化铵。

1.3　复盐固溶体的形成

该物料中氯化钾和磷酸一铵发生复分解反应生成的氯化氨与原料中的氯化钾将形成氯化铵钾复盐固溶体[(NH4,K)Cl]。硫酸与液氨进行中和反应生成的硫酸铵又与氯化钾复分解反应产生的硫酸钾形成硫酸铵钾固溶体[(NH4,K)2SO4]。氯化钾和磷酸一铵反应生成的磷酸二氢钾与原料中的磷酸一铵又形成磷酸铵钾固溶体[(NH4,K) H2PO4]。这些固溶体是该肥料的主要成分,并在造粒过程中起到成球作用。

2　工艺流程

将浓硫酸和水按比例稀释到一定质量分数后冷却,经转子流量计计量进入管式反应器,液氨经汽化后,通过涡街流量计计量,同时进入管式反应器,瞬间产生中和反应,生成温度较高的硫酸铵料浆,并产生压力将硫酸铵料浆喷入转鼓造粒机内。经配料岗位计量、混合、粉碎后的氯化钾和磷酸一铵被输送到转鼓造粒机内,粉状物料与硫酸铵料浆混合,形成一定液相的固溶体,在转鼓造粒机内滚动造粒,同时在高温下各物料间发生复分解反应生成复盐。在造粒过程中产生的尾气均经文丘里洗涤器洗涤后放空。造粒后的物料再经过烘干、冷却、筛分、计量、包装后为成品,其中筛分后的大颗粒物料经粉碎后与筛下的小颗粒物料一起返回造粒机内重新造粒。

3　设备选择

3.1　管式反应器

原设计氨酸反应采用悬埋式双喷管法,生产中经常出现反应不完全造成局部物料粘结、堵塞等现象,影响物料的成球速率,而且悬管容易在高温下弯曲变形,阻挡物料流动导致酸管断裂,使氨酸中和反应受阻。为保证硫酸与气氨充分反应,金正大公司采取在造料机入口端安装管式反应器,且将反应器出口管平行伸入造粒机内,硫酸与液氨中和反应产生的蒸汽压力将料浆直接均匀地喷到造粒机内的物料上,使物料与料浆充分混合

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收稿日期:2008-04-19

滚动造粒,避免了硫酸与气氨因反应不充分造成造粒机内物料、料浆比例不均造粒困难的现象,确保了物料成球率。

3.2　造粒机结构改进

原造粒机内壁衬不锈钢板,目的是解决介质腐蚀和粘壁问题,但由于气氨、硫酸反应剧烈,物料极粘稠仍然使造粒机内壁粘结,经常需要停车清理,影响设备的正常运转和开车率。金正大公司针对这一问题采取了在造粒机内衬一层耐高温、耐酸、耐磨的天然橡胶板并在造粒机筒体上钻出数个气孔的方法,使物料在设备运转过程中随衬板的震动自然脱落,防结壁效果明显。

3.3　造粒尾气处理

由于硫酸与气氨在反应过程中有过量的气氨逸出,若直接排放既浪费资源又污染环境,为此金正大公司采取了在造粒机一端增加密封装置,且新增一台4-72NO14C离心鼓风机和一套文丘里洗涤装置。考虑造粒过程中尾气温度较高,采用水作洗涤液吸收气氨时,因氨的溶解度受温度影响吸收率较低且容易饱和造成污染事故,金正大公司采取了用稀硫酸作为气氨的吸收洗涤液对尾气进行处理,效果较好,可大大提高氨的回收率,减少环境污染。该洗涤液使用一定时间后,可以泵送到配酸工序作工艺水使用,使资源得到充分利用。

4　工艺指标确定

采用氨酸造粒法生产氯基复合肥时,由于产品有效养分不同,所用气氨、硫酸的比例、数量不同,其工艺操作指标也不相同,现以生产有效养分45%(15-15-15)产品为例,主要工艺指标如下:稀释岗位:硫酸质量分数98%,稀释时间45 min,氨酸比8∶7,稀释温度<30℃,稀酸质量分数52%～54%。

造粒岗位:稀硫酸流量0.26m3/h,蒸汽压力0.3～0.4MPa,气氨压力0.6～0.8MPa,计量频率6Hz,洗涤液流量0.5～0.6m3/h。

烘干、冷却岗位:烘干机进口气体温度250～300℃,烘干机尾出口气体温度65～85℃,冷却机出口物料温度<50℃。5　氨酸造粒法生产复合肥特点

5.1　投资省可实现一机两用

该项目在原转鼓蒸汽造粒复混肥装置上仅需增加管式反应器、造粒尾气洗涤装置、氨酸计量装置和对造粒机内衬进行改造即可在复混肥生产装置上开发出氨酸造粒法氯基复合肥新产品。该项目投资省,操作范围大,当不采用氨酸造粒法生产复合肥时,该装置还能生产出复混肥产品,实现一机双用。

5.2节能效果显著

粉状物料需水分、温度和粘结剂三种材料都具备时才能造粒,水分越高成球速率越快,但水分高时将增加烘干负荷,浪费能源,同时产量降低,成本增加。该项目利用气氨和硫酸中和反应所产生的氯化铵料浆代替水分进行造粒,不需向造粒机内物料喷入水分,从而降低了造粒机内的物料液相,减轻了烘干负荷,提高了产量,节约了能源。该项目利用液氨、硫酸反应产生的温度进行造粒,不需再向造粒机内补充蒸汽,从而降低了蒸汽消耗,更加节能。

5.3生产成本相对较低

氨酸中和反应生成的硫酸铵料浆可代替粘性造粒填加剂,不需在生产工艺中加入膨润土或凹凸棒土等粘结剂,并且比增加粘结剂的造粒成球率高,物料返料比低,可大大提高装置生产能力,降低生产成本。

5.4产品质量好

氨酸造粒法生产的复合肥产品颗粒光滑、圆润,强度高,水分低,不结块,便于机械化施肥,产品质量经国家法定部门检验均优于国家GB-15063标准。

6结语

金正大公司在转鼓蒸汽造粒复混肥装置上采用氨酸法工艺进行技术改造生产氯基复合肥项目投资省,改造工期短,效果好,可提高装置的生产能力和产品质量,降低能源消耗,同时“三废”经处理后达到国家相关排放标准要求。该项目生产成本低于同等养分的复混肥成本,经济效益好,具有一定的示范、推广作用。

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