氨酸法

本人先介绍下团粒法造粒生产工艺与氨酸法造粒生产工艺的区别。团粒法造粒生产工艺就是将需要的原料按照一定的配比加入，经破碎后达到一定的细度，与返料混合后进入造粒机，通过加入一定量的蒸汽和水达到造粒所需的温度与湿度，经造粒后得到2~4mm的粒子达到一定的量，再经过干燥,筛分、冷却、包装等工序后，得到合格的产品。氨酸法造粒生产工艺是在团粒法造粒生产工艺的基础上，增加一套氨酸反应喷入造粒系统，并增加尾气洗涤系统，进行尾气中气体氨的回收。
硫酸铵 硫酸钾 氯化钾 尿素 二铵 一铵
配比% 46.8 4 10 3 6.9 29.3
另外，在造粒中按20KgH2SO4/t原料加入硫酸，气氨用量按造粒出口物料PH一定进行调节，在出口物料PH值的控制上，不宜太高，太高说明气氨过饱和，会造成浪费，使生产成本升高，太低说明气氨加入量不够，会造成（CNH4）2SO4量不够，而使成球率低,①从配方来看，沙性物料硫酸铵、硫酸钾、氯化钾占的比例达60.8%，而粘性物料尿素、二铵、一铵的比例只有39.2%，用团粒法造粒工艺是无法生产的，另外，料浆态的（CNH4）2SO4具有很强的粘性，在造粒中不需要加太多的水来提高物料粘性就可以有很好的成球率，因此在造粒出口物料的含水量能控制在3~4%，因此可以减少干燥负荷，保证产品质量，数据表明，氨酸法造粒工艺可比团粒法造粒工艺省煤10~20kg/t产品，节约了成本，并且能很好地控制住产品中含水量，防止结块现象产生；②而且也不用担心沙性物料与粘性物料失衡，而添加一种纯粘性、没有养份的白泥来调节生产，从生产的数据来看，氨酸法造粒成球率能达到70~80%，有时调节得好还能达到90%的成球率，而产品与系统返料的比例可少至只有1：（1.1~1.5），因此可以大大减少系统负荷，减少了设备因为负荷高而跳停的机率，并节约了电能，并且价格较贵的尿素、二铵用量仅占9.9%，而相对便宜的一铵用量占到29.3%，减少了成本。尤其是振动筛，基本上没有因为糊筛而导致产品粉料多的情况发生，而且在造粒中，气氨与一铵的反应一般是从表面开始的，因此颗粒表面光滑圆整，色泽明亮,大小如一，出来的产品外观非常好看，手摸有圆润的感觉,基本上没有团粒法造粒生产工艺中的所谓“三角六耳”,细长扁平等粒子的现象，因此，从造粒工序上来看，氨酸法造粒工艺远远优于团粒法造粒工艺，一是节能，如果氨酸法造粒比团粒法造粒每小时少用1吨蒸汽，蒸汽按80元/t来计算，那么一年如果只算300天，则省下80×24×300＝576000，一年下来就省了57.6万元，氨酸法比团粒法生产少用煤按15kg/t来计算，煤按400元/t计算，一小时上20t台产,则省下0.015×20×24×300×400＝86.4万元，两样相加一年则可省下一百四十多万元费用，另外还可以减低系统负荷、节约电能，减少设备因堵塞造成的停车等优点，并且因为成球率大大高于团粒法,所以产量都比团粒法生产工艺高出许多,年产十万吨的生产线,创造过日产660吨的记录,班产曾达到过256吨的记录.
氨酸法造粒生产工艺的生产原理就是在团粒法造粒工艺的基础上增加一套氨酸反应系统，利用硫酸与气氨进行反应：H2SO4+2NH3==（NH4）2SO4+热量，产生硫酸铵料浆和热量，并将料浆均匀的涂布在造粒物料上，由于料浆态的硫酸铵具有很强的粘性和结合力，因此为生产高浓度高氮复合肥提供了有力的保证。氨酸法造粒生产工艺也是按需要将原料按配比加入造粒机，在造粒机头部加入蒸汽、洗涤液以及将氨酸反应后的料浆均匀在喷入，但是在这里氨酸法造粒工艺与团粒法造粒工艺有很大的差别，首先团粒法造粒工艺是利用物料自身的粘性进行粘合造粒成球，这只是一个简单的物理过程，没有任何的化学反应，并且在原料的选择上有较严的要求，粘性物料、沙性物料都要求＞40%，但氨酸法造粒工艺则基本上克服这些弱点。第一，他有化学反应，能将低附加值的H2SO4以及气氨转化成高附加值的复合肥，成为产品养份中的一部分，另一个化学反应是气氨与磷酸一铵的反应：NH3+NH4PO4==（NH4）2PO4+热量。从反应方程式中可以看到，也是能将附加值低的一铵，其中和度约是0.9（N/P）与气氨反应，生成中和度约是1.6（N/P）的磷铵（因其是一铵与二铵的中间体，因此称其为磷铵），并且在有水的情况下，将呈粘性好的料浆态，而且也提高了原料的附加值，节约了成本。第二，因为有化学反应，并且能放出大量的反应热，因此，能节约蒸汽用量，并且因为是在物料之间发生化学反应放出热量，而一铵是均匀地分散在物料里的，省去了传热过程也减少了蒸汽损耗。从生产数据来看，同样是生产20吨产品/小时，团粒法造粒需要蒸汽约2.5t/h才能将造粒出口物料温度提升至70℃，而氨酸法造粒工艺只需要蒸汽1.5t/h就可以了，极大的节约成本。第三，因气氨和硫酸反应生成的硫酸铵具有很强的粘性和结合力，当它均匀地涂布在造粒进口物料上时，就可以将他们粘合在一起，并随着造粒机的转动长大成球，得到我们需要的粒子。因此，氨酸法造粒工艺可以不太苛刻物料的粘性就可以造粒成球。我们也试举一例鹿化公司复合肥厂新试验成功的肥种，16-16-8-13（N：P：K：S），总养份为40%，其中含S≥13%，这是一种出口肥，在东南亚国家极受欢迎，因为东南亚国家大面积种植橡胶树，提取的橡胶中含S越高则其价值越高，因为S能大幅度地提高橡胶的耐磨能力，在之前我国能生产出来的含S最高的复合肥也只达到8%，因此此肥种的试验成功将具有很广阔的市场前景。配方如下：
氯化铵 普钙 磷酸一铵 白泥 氯化钾 磷酸二铵 尿素
配比% 35.7 8.3 4.2 23 12.9 12.9 3.0
从资料可知，普钙、磷酸一铵、白泥、磷酸二铵、尿素是粘性物料，它们的总合占到51.4%，那么沙性物料占到48.6%，其中磷酸一铵、磷酸二铵、尿素都是粘性很好的物料，但是我们在选择这些物料时一方面要考虑生成成本，因为磷酸一铵、磷酸二铵、尿素都是价格比较高的肥料，因此，我们在适量的使用一铵、二铵、尿素使造粒工序能保证成球率，同时使用普钙、白泥等粘性不是很好的物料，但价钱相对较便宜的物料，当然，控制几种物料的配比有个先决条件，就是生产出来的产品能够达到我们希望得到的养份，即，总养份达到30%，N：P：K为14：8：8（百分比）。另一方面，我们不能一味地追示提高粘性物料的配比，否则原料粘性太大，则造粒机出口物料容易出大粒子，甚至会产生“和面团”现象，生产出一大堆大大个的物料团，因此造粒成球率反而下降，同时会造成造粒出口很多粉料，使系统负荷加重，也是不利于生产的，因此在生产中，我们总结出一条经验，即沙性物料。及粘性物料都应大于40%，另外，控制造粒成球率的两个关键的因素，一个是造粒温度，一个是造粒湿度，造粒的温度从生产经验来看，控制在大于70℃是适宜的，在此温度下，一方面可以得到最佳的造粒效果，另一方面可以提高产品的强度，我们要控制好造粒温度，一方面要控制好进造粒温度，一般要控制大于45℃，另一方面则控制好加入造粒的蒸汽量，使造粒温度保持在70℃左右，另一个关键因素是加入造粒洗涤水的用量，一般我们控制出造粒机物料水份约4~5%。如果控制太高则一方面加重干燥负荷，甚至使产品含水量指标不合格，另一方面则有可能出潮料，或者是大团物料增多，俗称“和泥糊”。如果加水太少，则有可能使造粒物料粘性不够，出造粒细粉量多，合格粒子少。同时也增加后工序的负荷，另外，在团粒法生产工艺中，在造粒与干燥过程中，尿素、二铵等粘性物料受热易呈熔融状态，而使颗粒外部软化，熔融态的物料易粘结在一起，俗称“和泥糊”现象,而使造粒成球率下降，并容易粘住造粒机、干燥机等设备的外壁，形成结垢，造成清理困难，并影响产量，特别是在生产高氮复混肥、尿素、二铵用量较大的时，情况尤甚，所以团粒法造粒生产工艺生产复混肥时，不宜生产高氮品种的复混肥，一般N含量不高于15%，从生产的数据来看，造粒成球率一般在35~50%之间，较少能超过60%的成球率，产品与返料的比例一般在1:2.5左右，但如果造粒或筛分工况差时，这一比例甚至将达到1：（3~4），那么将在一段时间内看到只见投料，不见产出的情况。在系统返料量大的情况下还将出现振动筛糊筛，致使产品粉料量大，有时＜1mm的粒子量能达到30%，严重影响产品质量，并且系统设备负荷过重的情况下，对生产是不利的，经常会导致设备过负荷跳停的情况发生，而致使全线停车。
在工艺流程上，两套系统是大同小异，首先原料经过称量皮带，按需要的配比加入系统，然后进入到原料破碎机，将原料粉碎到80%的粒度后，与返料一起进入造粒机，在造粒机里加入适量的水、蒸汽，新系统则增加气氨与H2S04的反应后的物料进行喷浆。通过造粒机后物料温度控制在75℃左右，然后进入干燥机，与热风炉来的约350℃的热风进行换热后，将物料中的水分干燥至≤2.0%。干燥出来的物料进入振动筛，共将物料分为三层，第一层是分离出≥4mm的物料，这些物料通过大粒破碎机破碎到0.8mm左右的颗粒与原料一起进入造粒机，第二层是2~4mm的颗粒，这部分颗粒将做为产品，经过冷却机冷却，包裹系统后进入包装得到合格的产品。第三层物料是＜2mm的物料，将与原料混合进入造粒机，重新造粒. 新系统除了在旧系统的基础上，还增加了一套氨酸喷入系统及造粒尾气吸收系统，具体流程包括：浓酸酸贮槽贮存外界来的浓度为98%的浓酸，因为生产中不能将浓度为98%的硫酸直接与气氨反应，否则将会产生大量的酸雾污染厂房空气及造成能源浪费，因此需要将其稀释，所以增设一个稀释盒，先加入部分水，然后加入合适的浓硫酸，稀释到一定的浓度，通过泵打到稀酸贮槽中，在造粒开车时，便将稀酸通过泵打到造粒系统，并加入外界来的气氨，即可进行氨酸反应并喷浆。在造粒尾气中，由于气氨扩散速度快，与酸反应不完全，气氨占有一定的比例，如不进行回收，一方面造成能源损耗过大，生产成本大幅提高，一方面严重污染环境，并且空气中气氨浓度达到一定量时遇火会发生爆炸事故，因此，在尾气吸收系统中增加两个洗涤塔，四台循环洗涤泵，共八组喷头，用稀酸进行循环洗涤尾气中的气氨进行循环再利用，并增设风机一台，作为尾气的抽风动力源，而旧系统的团粒造粒工艺则不需要进行造粒尾气处理，新系统在氨酸系统、尾气处理系统方面共投资约两百多万元，也就是说新系统共比旧系统多花两百多万元的投资。
本人2004年3月起在**公司复合肥厂二车间任职，该厂共有两套不同的生产工艺流程，但年产能力都是十万吨/年，一套是团粒法造粒生产工艺，称作旧十万吨车间，一套是氨酸法造粒生产工艺，称作新十万吨车间。两套生产线都有他们的优缺点和共同点，在此，本人通过从他们的几个方面进行阐述，即：工艺流程、控制要点、工艺指标、实际生产水平、产品结构、市场情况、销售情况，进行综合对比，最终对两套装置进行评判优劣优劣情况，即可知晓，并提出一些整改措施。