摘要:论述了尿素塔式造粒与流化床造粒的原理、工艺流程及主要设备,并从工艺流程、投资、环保、能耗及产品性能方面进行比较。
关键词:尿素;塔式造粒;流化床造粒;比较
目前,尿素生产企业的造粒方式大致分为两种,一种是塔式造粒,另一种是挪威海德鲁公司的流化床大颗粒造粒工艺。塔式造粒主要生产普通小颗粒的农用粒状尿素。国内大颗粒起于20世纪70年代末80年代初,最具代表性的为海南富岛化工有限公司引进的挪威海德鲁公司流化床造粒装置。
1 造粒原理
1.1 塔式造粒
99.7 %的熔融尿液经泵打到尿素造粒塔顶部,塔内装有喷头,通过喷嘴在塔内形成微小液滴而向下落,与此同时,由塔下部进入的冷空气与之逆流接触,小液滴被冷却固化成小颗粒尿素(φ1mm~2 mm),由皮带送出造粒塔。
1.2 流化床造粒
流化床造粒采用喷涂造粒方式,返料尿素的微小粒子(晶种)在流化空气的作用下,在流化床内剧烈搅动,处于沸腾状态。95 %~96 %的尿液由喷嘴喷出,在雾化空气的作用下形成一个雾化区(尿液小液滴),两个区域互相交错,尿液细雾喷涂在返料尿素的晶种上,经冷却固化成为一个较大的颗粒。形成的大颗粒尿素由于重力的作用沉降到多孔板上(流化床下部),借助流化空气在多孔板锥形斜孔产生的水平推力,将大颗粒推到下一室冷却后送出造粒机。
2 工艺流程
2.1 塔式造粒
从二段蒸发器分离器来的99.7 %的尿液,由熔融泵打入造粒塔内设置的喷嘴,喷嘴喷出的微小雾滴与塔下部进入的冷空气逆流接触,最终形成小颗粒尿素,经塔下部的产品皮带送出去包装,废气经塔顶排出。
2.2 流化床造粒
2.2.1 尿液流程(见图1)
从一段蒸发器分离器来的95 %~96 %的尿液,由熔融泵打到静态混合器中与37 %的甲醛混合后送往造粒机的喷嘴,在雾化空气的作用下,尿液成雾状小液滴与流化沸腾状态的晶种结合喷涂成大颗粒。长大后的颗粒在流化空气与多孔板的作用下送入冷却室,经冷却后出造粒机。
2.2.2 固体物料的循环
造粒机出来的物料经振动出料器送往安全筛,筛分后的超大块物料入循环尿液贮槽溶解,一般物料去第一冷却器,再入斗提机,进振动筛,合格产品(φ2 mm~φ4 mm)经最终冷却器后送皮带入包装工段。大于φ4 mm的物料入破碎机粉碎后入斗提机,小于φ2 mm的物料作为晶种入造粒塔。
2.2.3 废气的处理(见图3)
大颗粒造粒过程中产生的粉尘,如斗提机、破碎机、振动筛、冷却器等部位的粉尘,由除尘风机抽送至洗涤器内。另外,造粒机上箱体上部产生的粉尘也送入洗涤器内用工艺水湿法洗涤回收,洗涤液循环增浓后送入一段蒸发器重新蒸发,洗涤后的尾气由洗涤器引风机抽至烟囱后放空。
3 主要设备
3.1 塔式造粒
主要设备为1座圆柱形造粒塔,钢筋砼结构。
3.2 流化床造粒
主要设备为1台造粒机,它由上箱体、下箱体、多孔板、喷嘴及挡板组成。以多孔板为界面,上边为上箱体,下边为下箱体。在上箱体下部由挡板分成多个小室,主要包括造粒室和冷却室两个部分,挡板下部是相通的。挡板的作用是防止尿素颗粒返混。喷嘴位于多孔板上,具有一定高度,并与上箱体内壁保持一定距离,防止尿素雾滴粘在内壁上。多孔板为锥形斜孔,除保证尿素粒子呈流化状态外,还提供一个向前的推动力。多孔板下部是流化空气通道,由此为上箱体的造粒室和冷却室提供流化空气。
4 塔式造粒与流化床造粒的比较
4.1 塔式造粒所需尿液浓度为99.7 %,尿液需经过两段蒸发方可达到;而流化床大颗粒造粒所需尿液浓度为95 %~96 %,经一段蒸发即可达到。可见,后者较前者节能,合成装置部分流程短,可以节约一半多的蒸汽,同时可减少工艺冷凝液,并大大降低冷却水用量。
4.2 流化床大颗粒造粒工艺操作环境好,造粒过程
所产生的粉尘经洗涤器洗涤,溶液可循环使用,当溶液达到一定浓度后,送尿素合成装置中的一段蒸发器浓缩。经洗涤后的尾气含尘量小于20 mg/m3~30 mg/m3,远低于塔式造粒(65 mg/m3)的尾气含量,且尾气排放量减少了约20 %,这样尿素粉尘回收率高,杜绝了粉尘对环境的污染。
4.3 与塔式造粒相比,流化床造粒有以下不足之处(指造粒部分):一是设备多。除进口造粒机下箱体外,还有造粒机上箱体、产品冷却器、斗提机及洗涤器等20多台设备,而塔式造粒仅1座造粒塔。二是运行成本较高。后者较前者增加电耗50 kwh/t产品,甲醛12 kg/t产品。三是后者投资较大。以年产13万t尿素装置为例,塔式造粒投资为165万元,而流化床造粒投资达1 750万元(主要是专利费和进口造粒机费用)。
4.4 塔式造粒适宜年产13万t以下小规模生产,而流化床大颗粒造粒工艺较适宜大中型规模的生产。
5 结束语
综上所述,虽然流化床大颗粒造粒工艺投资和电耗较塔式造粒有所增加,但前工序合成装置去掉了二段蒸发器、分离器、冷凝器及二段喷射器,使流程缩短,可节省投资50万元。由于二段蒸发所需真空度较高,耗蒸汽量大,所以省掉二段蒸发后可节约大量蒸汽。此外该工艺环保措施好,既回收了废气中尿素,又治理了环境污染,可谓一举两得。流化床大颗粒造粒采用空气雾化和流化相结合的造粒技术,造粒效率高,产品质量好,尿素产品中水分及缩二脲含量较低,产品深受用户青睐。大颗粒尿素适合于各种施肥,随着以后由单一品种施肥到多品种(即复合肥)的施用,大颗粒尿素的市场将越来越广阔,流化床造粒技术必将得到越来越广泛的应用。
|
