轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥裝置的節(jié)能技改

楊環(huán)成，丁玉紅，謝　強(qiáng)

(1.湖北源豐化工有限公司　湖北隨州　441326；2.臨沂藝光工程咨詢有限公司　山東臨沭　276700)

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轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥裝置的節(jié)能技改

楊環(huán)成1，丁玉紅1，謝強(qiáng)2

(1.湖北源豐化工有限公司湖北隨州441326；2.臨沂藝光工程咨詢有限公司山東臨沭276700)

為滿足企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)換代要求，采用氨酸法造粒工藝對(duì)100 kt/a轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥裝置進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。該改造項(xiàng)目一次試車成功，所生產(chǎn)的復(fù)合肥產(chǎn)品含氮配比高、顆粒光滑圓潤(rùn)且不易結(jié)塊。實(shí)踐證明，在轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥生產(chǎn)裝置上采用氨酸法工藝進(jìn)行節(jié)能技改，具有工藝先進(jìn)、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的三廢經(jīng)處理后均能達(dá)到國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

轉(zhuǎn)鼓造粒氨酸法造粒節(jié)能技改

為減輕環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本、滿足企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)換代的要求，2015年12月，湖北源豐化工有限公司采用氨酸法造粒工藝對(duì)100 kt/a轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥生產(chǎn)裝置進(jìn)行了節(jié)能技術(shù)改造，即采用稀硫酸與尿素加成反應(yīng)生成尿素加合物溶液(硫酸脲)，然后在管式反應(yīng)器中將該溶液與氣氨進(jìn)行中和反應(yīng)，生成對(duì)造粒物料黏結(jié)性較強(qiáng)的硫酸銨及尿素加合物料漿(硫酸銨脲)，并利用其反應(yīng)熱提高物料成球溫度，利用其未固化的液態(tài)硫酸銨脲提高來(lái)自原料工序的固體物料的液相量，最后在造粒機(jī)的作用下滾動(dòng)團(tuán)聚成粒，生產(chǎn)出含氮配比高、顆粒光滑圓潤(rùn)且不易結(jié)塊的復(fù)合肥料新產(chǎn)品。該節(jié)能技改項(xiàng)目于2016年2月底竣工投產(chǎn)，一次試車成功，裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)品達(dá)產(chǎn)、達(dá)標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期的效果。

1　改造前工藝流程及存在的問(wèn)題

1.1改造前工藝流程

改造前，該復(fù)混肥生產(chǎn)裝置采用轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒、一烘一冷、二級(jí)篩分、防結(jié)包膜工藝，其工藝流程如圖1所示。

圖1　改造前工藝流程

來(lái)自原料工序的尿素、磷酸一銨、氯化鉀(或硫酸鉀)、氯化銨(或硫酸銨)、黏結(jié)劑等各種生產(chǎn)原料經(jīng)計(jì)量、混合、破碎后進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)內(nèi)，利用來(lái)自鍋爐所產(chǎn)的低壓飽和蒸汽(0.6 MPa，139.6 ℃)對(duì)造粒機(jī)內(nèi)的物料進(jìn)行滾動(dòng)增濕；造粒后的顆粒物料(65 ℃)與來(lái)自熱風(fēng)爐的熱風(fēng)(400 ℃)一起進(jìn)入干燥機(jī)中進(jìn)行并流干燥，出干燥機(jī)的顆粒復(fù)混肥(65～70 ℃)經(jīng)一級(jí)篩分后進(jìn)入冷卻機(jī)中冷卻至38～43 ℃，然后進(jìn)行二次篩分、防結(jié)塊包膜處理、計(jì)量、包裝，得到合格的復(fù)混肥產(chǎn)品；篩分后的大顆粒經(jīng)破碎與小顆粒以及旋風(fēng)除塵器、重力除塵室回收的粉塵一起作為返料返回造粒機(jī)中重新造粒；干燥過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸氣、煙道氣(100 ℃)及部分粉塵通過(guò)旋風(fēng)除塵器、重力除塵室二級(jí)除塵后，再經(jīng)水洗塔噴淋洗滌，尾氣達(dá)標(biāo)排放。

1.2改造前存在的問(wèn)題

(1)造粒過(guò)程需消耗大量蒸汽，且造粒后物料水分含量高，干燥系統(tǒng)負(fù)荷大，干燥所需熱量多，增大了蒸汽和燃煤消耗；二氧化碳排放量相對(duì)較高，存在一定的廢氣污染。

(2)尾氣洗滌液無(wú)法返回系統(tǒng)使用，只能直接排放，不僅造成原料消耗高，而且會(huì)污染環(huán)境。

(3)出造粒機(jī)物料成球率低，系統(tǒng)返料量和設(shè)備負(fù)荷大，耗電量高；在生產(chǎn)過(guò)程中需添加黏結(jié)劑，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。

(4)在干燥過(guò)程中，由于溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)生產(chǎn)高氮復(fù)混肥時(shí)，部分尿素容易轉(zhuǎn)化生成縮二脲。

2　改造后工藝流程[1]

本節(jié)能技改項(xiàng)目是在原工藝流程的基礎(chǔ)上，增設(shè)硫酸脲和硫酸銨脲反應(yīng)工序以及造粒工序的尾氣處理系統(tǒng)，其改造后的工藝流程如圖2所示。

來(lái)自硫酸罐區(qū)的硫酸和來(lái)自庫(kù)房的尿素經(jīng)計(jì)量后在反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋、攪拌，發(fā)生如下反應(yīng)并放出熱量：

H2SO4+CO(NH2)2=CO(NH2)2·H2SO4

圖2　改造后工藝流程

反應(yīng)生成的硫酸脲依靠管道重力輸送至硫酸脲儲(chǔ)罐內(nèi)備用。為控制反應(yīng)溫度保持在85～95 ℃，將冷卻水送入反應(yīng)釜夾套內(nèi)移走多余的反應(yīng)熱，升溫后的冷卻水一部分用作造粒機(jī)尾氣洗滌和干燥機(jī)尾氣洗滌的工藝補(bǔ)充水，其余經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用。

來(lái)自原料工序的磷酸一銨、氯化鉀(或硫酸鉀)、氯化銨(或硫酸銨)、填充料等各種固體原料經(jīng)計(jì)量、混合、粉碎后，與篩分返料一起進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)內(nèi)。來(lái)自硫酸脲儲(chǔ)罐的硫酸脲溶液與來(lái)自氨站的氣氨在管式反應(yīng)器中發(fā)生如下反應(yīng)：

2NH3+CO(NH2)2·H2SO4=CO(NH2)2·(NH4)2SO4

該反應(yīng)瞬間放出大量的反應(yīng)熱，形成的高溫、高壓硫酸銨脲料漿(230 ℃，約2 MPa)依靠背壓自動(dòng)噴入轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)內(nèi)，使原料中的尿素快速熔融，未固化的硫酸銨脲料漿又對(duì)造粒機(jī)內(nèi)的固體物料進(jìn)行增濕，使之團(tuán)聚成粒。

在離心風(fēng)機(jī)的作用下，造粒機(jī)內(nèi)形成負(fù)壓，造粒過(guò)程中產(chǎn)生的含有粉塵、過(guò)量氣氨和水蒸氣的尾氣經(jīng)管道輸送至文丘里洗滌器和填料吸收塔中進(jìn)行兩級(jí)噴淋洗滌、吸收，達(dá)標(biāo)后排放，產(chǎn)生的洗滌液部分在廢氣吸收工序循環(huán)使用，其余進(jìn)入硫酸脲反應(yīng)工序用作工藝水，達(dá)到工藝水的平衡，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。

造粒后的顆粒物料(65～75 ℃)與來(lái)自熱風(fēng)爐的熱風(fēng)(200 ℃)一起進(jìn)入干燥機(jī)中進(jìn)行并流干燥，產(chǎn)生的粉塵、煙道氣、水蒸氣通過(guò)旋風(fēng)除塵、沉降室除塵和水洗塔噴淋洗滌后達(dá)標(biāo)排放。出干燥機(jī)的顆粒物料經(jīng)篩分機(jī)一級(jí)篩分后，小顆粒及細(xì)粉作為返料返回造粒機(jī)重新造粒，合格顆粒經(jīng)冷卻機(jī)冷卻、二級(jí)篩分、防結(jié)塊包膜處理、計(jì)量、包裝后獲得合格的復(fù)合肥料產(chǎn)品，二級(jí)篩分中的不合格大顆粒經(jīng)破碎后與旋風(fēng)除塵器回收的細(xì)粉被送至返料皮帶輸送機(jī)。

3　改造后裝置特點(diǎn)與效果

3.1投資省，施工周期短

在原轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥生產(chǎn)裝置上，僅需新增硫酸儲(chǔ)罐、氨站、電磁流量計(jì)、酸泵、水泵、離心風(fēng)機(jī)、硫酸脲反應(yīng)釜、中和反應(yīng)器、文丘里洗滌器、尾氣洗滌塔等設(shè)備，在造粒機(jī)兩端增設(shè)密封裝置并配置尾氣輸送管道即可，投資相對(duì)較省，施工周期相對(duì)較短。湖北源豐化工有限公司完成該節(jié)能技改工作僅耗時(shí)2個(gè)月，且在銷售淡季實(shí)施改造，

不影響企業(yè)年度整體銷售工作。

3.2節(jié)能效果顯著

本節(jié)能技改項(xiàng)目充分利用反應(yīng)熱，并將生成的高溫、高壓熔融態(tài)硫酸銨脲料漿霧化噴入造粒機(jī)中以增加固體造粒物料的液相量，故無(wú)需再向造粒機(jī)中添加蒸汽，降低了蒸汽鍋爐的煤耗。該工藝成球效果好，相對(duì)降低了造粒物料含水量，減輕了干燥機(jī)的負(fù)荷，降低了干燥工序的煤耗；返料比可由原工藝的3倍降至2倍,相對(duì)降低了生產(chǎn)過(guò)程中的煤和電的消耗，節(jié)能效果顯著[2]。

3.3生產(chǎn)成本低

氨酸中和反應(yīng)生成的硫酸銨脲料漿可代替黏性造粒填充料，在生產(chǎn)中無(wú)需另外加入黏土類黏結(jié)劑，而且其造粒效果優(yōu)于黏土類黏結(jié)劑，大大提高了裝置的生產(chǎn)能力，降低了生產(chǎn)成本。由于改造后生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生含原料的廢水排放問(wèn)題，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本[3]。

3.4產(chǎn)品質(zhì)量好

節(jié)能技改項(xiàng)目實(shí)施后，由于采用化學(xué)法生產(chǎn)工藝，所得產(chǎn)品養(yǎng)分均勻、質(zhì)量穩(wěn)定、含氮配比高，且顆粒光滑、圓潤(rùn)、強(qiáng)度高、水分低、不易結(jié)塊，便于機(jī)械化施肥。

在生產(chǎn)過(guò)程中，硫酸脲與氣氨反應(yīng)速率快且瞬時(shí)霧化噴入固體物料中，實(shí)現(xiàn)了硫酸銨脲料漿的快速降溫，避免了部分硫酸銨脲轉(zhuǎn)化為縮二脲，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；由于顆粒物料水分含量低，可采用低溫干燥，從而減少了干燥過(guò)程中縮二脲的生成量。

4　結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，在轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒復(fù)混肥生產(chǎn)裝置上采用氨酸法工藝進(jìn)行節(jié)能技改，具有工藝先進(jìn)、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的三廢經(jīng)處理后均能達(dá)到國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]范秀凱，許士明，魏民一，等.硫酸脲氨化造粒復(fù)合肥生產(chǎn)技術(shù)[J].磷肥與復(fù)肥，2013(6)：48-50.

[2]萬(wàn)連步，曹廣峰.氨酸造粒法生產(chǎn)復(fù)合肥技術(shù)總結(jié)[J].化工礦物與加工，2008(9)：30-31.

[3]謝強(qiáng)，李廣濤，王恒濤，等.采用氨酸造粒法生產(chǎn)氯基復(fù)合肥的實(shí)踐[J].化肥工業(yè)，2009(4)：49-51.

Energy-Saving Modification of Compound Fertilizer Device of Rotary Drum Steam Granulation

YANG Huancheng1, DING Yuhong1, XIE Qiang2

(1.Hubei Yuanfeng Chemical Co., Ltd.Hubei Suizhou441326；2.Linyi Yiguang Engineering Consulting Co., Ltd.Shandong Linshu276700)

In order to meet the requirements of upgrading and updating of products of the enterprise, the ammonia and acid granulation process is adopted in energy-saving modification of compound fertilizer device of 100 kt/a rotary drum steam granulation process. The renovation project is successful at the first time of commissioning, the produced compound fertilizer product has high nitrogen ratio, the product particles are smooth and round and do not cake easily. Practice has proved that energy-saving modification of compound fertilizer device of rotary drum steam granulation process adopting ammonia and acid granulation process has features of advanced process, mature technology, and after treatment “three wastes” generated in production process can meet the requirements of relevant national emission standards.

rotary drum granulationammonia and acid granulation processenergy-saving modification

楊環(huán)成(1968—)，男，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，湖北源豐化工有限公司董事長(zhǎng)，中國(guó)化工學(xué)會(huì)化肥專業(yè)委員會(huì)委員、理事及磷復(fù)肥學(xué)組專家。

TQ444

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1006-7779(2016)03-0012-03

2016-03-06)