硫酸脲氨化法生产尿基复合肥工艺技术开发及应用(化工学会第十六届新技术推介会)教材.doc

硫酸脲氨化法生产尿基复合肥工艺技术开发及应用 石学勇 王金铭 张彦旭 （中国—阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇岛 066003） 摘要： 对脲硫酸氨化法生产尿基复合肥工艺的原理和影响造粒的主要因素进行了分析，总结了生产过程中出现的主要问题，提出了解决办法和应对措施，为蒸汽团粒法、尿液喷浆法、氨酸法造粒装置技术升级和改造提供了可借鉴的思路。 关键词：硫酸脲；氨化造粒；尿基复合肥；技术改造 1.0概述 目前，随着我国复合肥和复混肥标准的分别制定和实施，我国蒸汽团粒法和尿液喷浆法复混肥工艺急需改造，升级为有化学反应的复合肥生产工艺，目前一般采用最简单的氨酸法。但是氨酸法主要适用于高磷肥和平衡型肥料的生产，工艺的适应性不强。随着对硫酸脲氨化法生产复合肥的工艺技术研究的不断深入，已有多个生产厂家采用硫酸脲氨化工艺进行了工业化的生产，并取得了相当的成果，同时在生产中也暴露出一些问题，经过我们深入的分析，提出了解决办法和改进措施，并取得了满意效果。 2.0硫酸脲的基本性质 1934年Ddlman.L等研究了CO(NH⒉)2-H2SO4-H2O三元系统相图，提出尿素和硫酸可以形成不同的加合物，可以形成低温共熔物，最低共熔点为10℃。 图1尿素-硫酸二元体系相图 尿素与硫酸的加合为放热反应，且第一个摩尔尿素与硫酸结合时放出大量热量，导致温度剧升，而第2个摩尔的尿素溶解时放热则较少，另外，由于尿素与硫酸加合过程的放热，酸解液配制时所产生的热量可能使系统过热而发生缩合等副反应，甚至有可能引起爆炸。因而要求酸解液配制温度最高不超过130℃，一般控制在110℃以下，并在配制过程中控制合适的尿素和硫酸的比例，同时加入适量的水以降低硫脲的粘度和保持硫脲的稳定。 图2 10℃、25℃尿素-硫酸-水三元体系相图 2.2. 硫酸脲溶液的配制 尿素根据投料量经人工拆包后加入缓冲料斗，通过电子皮带秤计量后用输送带送至硫酸脲配制罐；工艺水、浓硫酸分别通过各自的流量计量控制系统，按照与尿素相对应比例的流量输送至硫酸脲配制罐。在硫酸脲配制罐中，尿素与浓硫酸和工艺水在充分搅拌的情况下发生反应，形成硫酸脲液体，并释放出反应热。在此体系中，为控制反应温度，在配制罐外设有硫酸脲换热器，以冷却水（或蒸汽）作为换热器介质，用硫脲循环泵强制循环，通过温度调节系统调节冷却水量（或蒸汽量），使反应温度严格控制在适宜的温度范围内。为了保证反应体系的液位稳定，硫酸脲配制罐设有液位现场监测装置，通过调节浓硫酸、尿素、水的加入配制量及配制时间从而达到控制液位的目的。在制备罐中，经过一定的停留时间，反应物料最终形成硫酸脲。考虑到硫酸脲的特殊性质及造粒的实际需要，生产中硫酸脲配置时必须严格控制各组分配比。制备好的硫酸脲溶液经过滤器严格过滤后进入硫酸脲泵，然后经计量后输送至造粒机参与造粒生产。 2.3硫酸脲氨化法生产尿基复合肥的工艺流程 主要由原料计量、造粒、干燥、破碎、筛分、冷却、包膜、包装、、尾气处理等工序组成。 2.3.1固体原料系统 各固体原料首先经人工拆包后分别提升到各原料料仓，然后经计量称计量后汇同系统收集的粉尘、返料、由返料皮带输送进入转鼓造粒机同时向料床通入的蒸汽，促进物料的成粒自造粒机流出入回转干燥机燃所得的热炉气与物料呈并流顺流方式进入干燥机，以降低物料中的非结合水。入机后，在筒内均匀布的翻动下，物料在机内均匀分布与分散，与流的热空气充分接触，干燥传热传质mm的细粉mm的成品颗粒进入冷却滚筒中进行冷却，冷却采用自然风逆流方式进行，冷却后的物料进一步精筛筛除细粉送包裹筒中与经计量调节的包裹油在转筒中充分接触、滚，使物料表面均匀地油防止粘结、后由机送至，包装。 图3 硫酸脲氨化法生产尿基复合肥的工艺流程示意图 2.4主要工艺技术指标 硫脲溶液温度：80-110℃ 造粒机物料温度：60-70℃ 造粒机出口物料含水量：2.5﹪-4﹪ 返料比：1-2 物料PH值：5.5-6.5 3.0硫酸脲氨化造粒的机理和主要影响因素 3.1硫脲氨化造粒的机理 硫酸脲均匀喷洒在料层上作为粘结剂强化造粒，随后进入料层的液氨、MAP与硫酸进行反应生成DAP和硫酸铵，同时放出反应热，使物料迅速升温。利用尿素和反应物的粘性把物料层层包裹，在机械的作用下形成合格的粒子。主要化学反应： 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4+Q NH4H2PO4+NH3=（NH4）2HPO4+Q ? 在造粒过程中发生化学反应增加了物料间的溶解、吸附、分子间作用力等，使得物料的粘性增加，产品的致密度和强度提高，尤其是可以降低物料存储过程中的再次反应和晶型转变，使得产品的性质稳定，不容易发生粉化和结块。 3.2湿度的影响。 造粒的液相量与物料湿度有最直接的关系，随着湿度的提高各种物料的溶解量增加，液相量增多。