高塔熔融造粒工藝復合肥產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)

李英翔，吳長瑩，念吉紅

(云南云天化股份有限公司 云南昆明 650228)

云南云天化股份有限公司云峰分公司硝酸裝置采用國際上先進成熟的雙加壓法生產(chǎn)工藝，裝置核心設(shè)備——四合一機組是首套國產(chǎn)化機組，設(shè)計生產(chǎn)能力為300 t/d(以100% HNO3計)，年產(chǎn)硝酸90 kt。為了提高經(jīng)濟效益，云峰分公司決定利用現(xiàn)有的硝酸銨裝置生產(chǎn)高濃度復合肥，設(shè)計產(chǎn)能為110 kt/a。

1 復合肥母液的配制及造粒

復合肥母液的配制及造粒工藝流程如圖1所示。

圖1 復合肥母液的配制及造粒工藝流程

硝酸銨熔融液、磷酸一銨和硫酸鉀按比例送入硝銨磷槽，形成的復合肥料漿通過硝銨磷泵送至造粒塔造粒，在塔底獲得粒狀復合肥產(chǎn)品。

高塔熔融造粒工藝是在總結(jié)國內(nèi)外同類產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上通過不斷完善和改進的復合肥生產(chǎn)技術(shù)，填補了國內(nèi)熔體料漿造粒技術(shù)的空白，也是目前發(fā)達國家生產(chǎn)高濃度復合肥的理想方法之一。

2 高塔熔融造粒工藝生產(chǎn)復合肥產(chǎn)品[1]

高塔熔融造粒工藝生產(chǎn)復合肥是指先用配制好的復合肥母液按正常生產(chǎn)流程送至造粒塔六樓混合罐，混合罐中的熔融料漿送入雙軸差動旋轉(zhuǎn)造粒機中進行造粒，造粒塔塔底得到的顆粒經(jīng)三合一設(shè)備(皮帶輸送機、振動篩、流化床)后得到符合工藝指標要求的產(chǎn)品再進行包裝。高塔熔融造粒復合肥生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。

圖2 高塔熔融造粒復合肥生產(chǎn)工藝流程

2.1 生產(chǎn)控制

復合肥母液的配制：在硝銨磷槽中加入質(zhì)量分數(shù)90.5%的硝酸銨熔融液1.5 m3，再加入1.5 t/袋包裝的工業(yè)磷酸一銨3.79 t和硫酸鉀7.30 t。

正常生產(chǎn)情況下，硫酸鉀加入量為3.1 t/h，工業(yè)磷酸一銨的加入量為2.3 t/h，生產(chǎn)負荷控制在15.5 t/h。

投用一、二級振動篩，確保產(chǎn)品粒徑在Ф 1.6～4.2 mm的質(zhì)量分數(shù)≥70%。投用三合一設(shè)備，物料經(jīng)1#～3#皮帶輸送機送至一、二級振動篩篩分后，粒徑在Ф 1.00～4.75 mm的顆粒進入流化床沸騰冷卻降溫，溫度降至≤55 ℃進行包裝，確保復合肥產(chǎn)品溫度≤55 ℃。

在生產(chǎn)過程中，原料崗位每班專人負責統(tǒng)計實際加入的硫酸鉀和磷酸一銨的原料袋數(shù)以及硝酸銨熔融液的計量數(shù)，并每小時向中控匯報3種物料的實際加入量；成品崗位每小時向中控匯報包裝的復合肥數(shù)量，中控再校驗加入的原料量。

2.2 具體措施

(1)復合肥產(chǎn)品粒度的控制[2]

影響復合肥產(chǎn)品粒度的主要因素是造粒機轉(zhuǎn)速，造粒機內(nèi)外噴頭的轉(zhuǎn)速決定了產(chǎn)品粒度、顆?？箟簭姸群头哿系牧?。原造粒機內(nèi)外噴頭的轉(zhuǎn)速均為260 r/min，制得的復合肥產(chǎn)品粒徑在Φ1.0～2.5 mm的質(zhì)量分數(shù)為88.0%，粒徑≤Φ0.3 mm的質(zhì)量分數(shù)為2.8%。現(xiàn)將內(nèi)噴頭的轉(zhuǎn)速由260 r/min降至65 r/min，外噴頭轉(zhuǎn)速由260 r/min提高至330 r/min，以增大逆向旋轉(zhuǎn)差動值。造粒機內(nèi)外噴頭轉(zhuǎn)速調(diào)整后，制得的復合肥產(chǎn)品粒徑在Φ1.0～2.3 mm的質(zhì)量分數(shù)≥95.0%，粒徑≤Φ0.5 mm的質(zhì)量分數(shù)≤0.6%，取得了明顯的效果。

(2)富余養(yǎng)分的控制

影響復合肥產(chǎn)品富余養(yǎng)分的主要因素是磷酸一銨加入量不穩(wěn)定。為此，根據(jù)復合肥班產(chǎn)量，在考慮疤塊率、退化率(生產(chǎn)過程中部分水溶性磷轉(zhuǎn)變成枸溶性磷)等因素后，計算出每小時需加入的磷酸一銨理論包數(shù)；根據(jù)原料磷酸一銨的粒度、水分含量不同對螺旋給料機下料量的影響，在與實際加入包數(shù)比較后及時調(diào)整磷酸一銨給料機轉(zhuǎn)速，并縮短點袋時間，確保加入量最大程度地接近理論值；根據(jù)原料磷酸一銨養(yǎng)分的變化，及時調(diào)節(jié)加入量。采取上述措施后，2016年復合肥產(chǎn)品富余養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)控制在36.5%～43.5%，有效降低了生產(chǎn)成本。

(3)蒸汽消耗量的控制

影響復合肥生產(chǎn)過程中蒸汽消耗量的主要因素：復合肥打塊(復合肥裝置結(jié)疤后停車打疤，此時系統(tǒng)使用蒸汽的地方需保溫)頻繁、時間長，蒸汽損耗大；稀硝酸和中和溶液濃度低，溶液循環(huán)蒸發(fā)量大；蒸汽管道疏水閥出現(xiàn)故障，疏水效果差；硝銨磷槽和蒸發(fā)溫度指標控制過于寬松。為此，采取以下措施：中控操作人員對進硝銨磷槽蒸汽流量和硝酸銨熔融液上塔量進行監(jiān)控，通過調(diào)節(jié)溶液泵電機頻率合理控制上塔量，以減少溶液循環(huán)量；嚴格控制成品酸濃度(質(zhì)量分數(shù)51%～67%)、硝酸銨蒸發(fā)溫度(140～175 ℃)、中和器溫度(110～135 ℃)、硝銨磷槽溫度(140～170 ℃)、除氧水溫度(90～99 ℃)等工藝指標，縮小控制范圍，以降低蒸汽消耗。優(yōu)化措施實施后，噸產(chǎn)品硝銨磷槽蒸汽消耗量由454 kg降至365 kg。

3 開發(fā)過程的優(yōu)化

針對硝酸、復合肥生產(chǎn)過程中存在的薄弱環(huán)節(jié)，通過增設(shè)氧化氮分離器液位自調(diào)閥副線、取消除氧器回流、硝酸銨地下槽脫鹽水改為中和冷凝液、硝酸排酸泵出口管線改造等措施，解決了生產(chǎn)過程中存在的瓶頸，確保裝置安全穩(wěn)定運行，并實現(xiàn)蒸汽消耗等大幅下降。

在硝酸銨改性生產(chǎn)硝銨磷過程中，最初在硝銨磷泵入口管配置吹掃蒸汽，目的是在硝銨磷泵啟動前或停泵后對硝銨磷管線進行吹掃、泵體進行預熱或?qū)⑵涔軆?nèi)殘余溶液吹凈，以防溶液結(jié)晶堵塞管道。但在實際生產(chǎn)過程中用蒸汽吹掃硝銨磷泵需預熱較長時間才能投用，如因異常情況停泵而無法及時對管線進行吹掃，管線就會發(fā)生堵塞，不僅影響裝置的開車時間，而且消耗增加、操作風險增大。為此，將硝銨磷泵入口管吹掃蒸汽閥更換為夾套保溫閥，不僅操作方便、快捷，硝銨磷管線再未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，而且硝銨磷泵體吹掃徹底，減輕了顆粒物的磨蝕，延長了機械密封的使用周期，確保裝置長周期穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

實踐證明，高塔熔融造粒復合肥生產(chǎn)工藝具有諸多優(yōu)點[3]：產(chǎn)品合格率高，返料量少；產(chǎn)品顆粒表面光滑、圓潤，水分含量低(質(zhì)量分數(shù)<2%)，不易結(jié)塊，顆粒抗壓強度大(>41 N)，具有較強的市場競爭力；可生產(chǎn)高氮硝基復合肥產(chǎn)品；充分利用熔融硝銨磷的熱能，物料水分含量低，無需干燥過程，降低了能耗。