海德魯大顆粒造粒技術(shù)及其優(yōu)化研究

程建華

（中海石油化學(xué)股份有限公司，海南東方 572600）

1 大顆粒尿素的優(yōu)點(diǎn)

通常把平均粒徑大于2.5mm 的尿素稱為大顆粒尿素。大顆粒尿素和普通造粒塔造粒制得的尿素相比，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

1.1 產(chǎn)品質(zhì)量提高，儲(chǔ)存性能更好

普通丸粒尿素生產(chǎn)工藝要求尿液蒸發(fā)至99.7%濃度，而生產(chǎn)大顆粒尿素采用的是95%～96%濃度的尿液，專用的噴嘴在壓力作用下把尿液以極微小的液滴狀態(tài)噴出，它們凝聚在流化狀態(tài)下循環(huán)晶種上，水分蒸發(fā)速度很快，比起采用高溫高真空濃縮二段蒸發(fā)工藝的噴淋造粒，可以降低縮0.1%～0.2%縮二脲含量，從而減少了對(duì)作物有害的成分含量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。且大顆粒尿素比一般噴淋工藝的尿素強(qiáng)度提高了6～8倍，因而運(yùn)輸過(guò)程不易破碎和結(jié)塊，且由于減少了與空氣接觸的單位面積，降低了吸潮的現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)了儲(chǔ)存時(shí)間[1]。

1.2 肥效更好，應(yīng)用范圍廣

大顆粒尿素因其比表面較小，從而減緩了其在土壤中的溶解速度；同時(shí)大顆粒尿素質(zhì)量較重，有利于在水中施肥時(shí)進(jìn)入到更深的土壤中，減少揮發(fā)；在造粒過(guò)程中添加甲醛劑生成了具有緩釋作用的冷水不溶氮肥一亞甲基二脲和二亞甲基三脲等，并且尿素粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到改變，從而使大顆粒尿素具有緩釋作用，降低了其溶解損失。這幾方面的作用下降低了氨的揮發(fā)損失并有效提高了氮肥利用率，增產(chǎn)效果明顯。比如用于水稻施肥可以提高約30%的氮利用率，使水稻增產(chǎn)達(dá)10.9%。大顆粒尿素可廣泛應(yīng)用于撒施、深施、森林、草原施肥等領(lǐng)域。

1.3 更加環(huán)保

與普通噴淋造粒工藝相比，大顆粒尿素造粒工藝不但減少了尾氣排放的粉塵含量，由120～150mg/m3降低至30mg/m3，而且減少了20%以上的尾氣排放量，從而達(dá)到減排的目的，有利于環(huán)境保護(hù)；并且大顆粒尿素的緩釋作用可以改善區(qū)域氮流失所導(dǎo)致的環(huán)境污染，大顆粒造粒是一種更加環(huán)保且具有社會(huì)效益的尿素生產(chǎn)工藝。

2 海德魯大顆粒造粒技術(shù)概述

流化床造粒以熱空氣作為流化劑和霧化劑，將濃度＞95%的尿液微粒噴灑于流化床中，當(dāng)顆粒在流化床中生長(zhǎng)到一定的粒徑后，再篩分出來(lái)合格產(chǎn)品，將不合格的小顆粒尿素進(jìn)行破碎并返回到造粒器。流化床是目前國(guó)際上主流的大顆粒尿素生產(chǎn)工藝，其產(chǎn)能比盤(pán)式與轉(zhuǎn)鼓造粒大。目前被廣泛應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的流化床大顆粒尿素造粒工藝主要有挪威海德魯公司（Hydro）和日本東洋工程公司（TEC）兩種。其中，海德魯造粒工藝經(jīng)驗(yàn)豐富，可靠性強(qiáng)，建廠數(shù)量多，投資成本低，有著更高的競(jìng)爭(zhēng)力。

海德魯流化床造粒工藝是將蒸發(fā)系統(tǒng)的含尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～96%的尿液，加入甲醛溶液防結(jié)塊劑后，被輸送到霧化流化床造粒系統(tǒng)中，尿液被霧化噴嘴噴霧成細(xì)小液滴，這些霧化尿素小液滴包覆在懸浮于流化床中的晶種細(xì)粒上，逐漸增大。流化空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)入多孔板，保持流化床的流化狀態(tài)。尿素顆粒從造粒機(jī)出來(lái)以后經(jīng)初步冷卻后進(jìn)入振動(dòng)篩，將超大顆粒尿素篩出并經(jīng)破碎機(jī)破碎后與分離出的細(xì)小顆粒尿素一起送入造粒機(jī)作為返料晶種，篩分出來(lái)的粒徑符合要求的顆粒尿素產(chǎn)品經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻后，被送入到成品庫(kù)。造粒機(jī)與冷卻器排出的含尿素粉塵的空氣被送到洗滌塔進(jìn)行回收后再返回到尿素生產(chǎn)裝置，剩余尾氣被排放出去。

3 海德魯造粒技術(shù)的問(wèn)題及其優(yōu)化

3.1 造粒機(jī)“坐床”（床層堵塞）問(wèn)題與改進(jìn)優(yōu)化

尿液在霧化噴頭壓力作用下噴射出來(lái)并結(jié)晶的過(guò)程中，產(chǎn)生的粉塵會(huì)慢慢地在造粒機(jī)的側(cè)壁、隔板以及造粒機(jī)氣管口上堆積，這些粉塵量越積越多最后產(chǎn)生掉塊，這些粉塵掉塊會(huì)堵住噴頭及多孔板，影響了尿液的霧化以及床層的流化，從而產(chǎn)生了“坐床”問(wèn)題。此外，當(dāng)流化空氣量過(guò)?。ǎ?×104m3/h）時(shí)也會(huì)由于床層尿素顆粒不能流化而導(dǎo)致“坐床”。為此可以采取以下改進(jìn)優(yōu)化措施。

（1）調(diào)整隔板高度，隔板的目的了為了避免返混，使造粒機(jī)每個(gè)室的流化層高度保持一致，從而促進(jìn)形成均勻的尿素顆粒。為了盡快排除造粒機(jī)中的尿素粉塵塊，減少“坐床”的發(fā)生，可以調(diào)整隔板的高度并且采取一些輔助措施，以保證較大的粉塵塊可以得到排除，減少由于粉塵掉塊導(dǎo)致的造粒機(jī)坐床現(xiàn)象。

（2）改造大顆粒除塵系統(tǒng)，提高除塵效率，造粒機(jī)氣相管道在開(kāi)車的初期會(huì)經(jīng)常堵塞，發(fā)生粉塵掉落而致使發(fā)生造粒機(jī)“坐床”問(wèn)題。對(duì)此，可以調(diào)整造粒機(jī)氣相管道的360°噴頭，從而可以高效地稀釋造粒過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，降低造粒機(jī)氣相管堵塞發(fā)生的概率，并且有效回收造粒機(jī)粉塵。其次，可以改造振動(dòng)篩除塵管。將原來(lái)的2部振動(dòng)篩共用1根除塵管的設(shè)計(jì)，優(yōu)化改造成每臺(tái)振動(dòng)篩除塵管都對(duì)接到除塵風(fēng)機(jī)入口總管上，提高除塵效率，有效吸收篩分過(guò)程中的粉塵。

（3）原用于調(diào)節(jié)流化空氣的風(fēng)機(jī)進(jìn)出口流量的風(fēng)門(mén)所用的材料是碳鋼，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)換成不銹鋼材料，可以有效防止由于尿素粉塵導(dǎo)致的風(fēng)門(mén)銹蝕而發(fā)生的堵塞現(xiàn)象，保證風(fēng)門(mén)的正常靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）通過(guò)優(yōu)化改造流化風(fēng)道使流化風(fēng)量提高，并且使造粒機(jī)每個(gè)室分布的流化風(fēng)量更加均衡。將長(zhǎng)方體形的流化風(fēng)道出口總管改成倒錐形，從而使風(fēng)機(jī)湍流現(xiàn)象得到抑制，使進(jìn)入造粒機(jī)的流化風(fēng)量更加均衡，提高了造粒機(jī)的流化效果和粉塵的吸收率。

3.2 大顆粒尿素防結(jié)塊技術(shù)優(yōu)化

尿素結(jié)塊是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，比如環(huán)境溫度、空氣濕度大等因素會(huì)導(dǎo)致尿素結(jié)塊發(fā)生。因?yàn)閺牧骰渤鰜?lái)的尿素顆粒溫度偏高，冷卻器起不到較好的冷卻效果，從冷卻器出來(lái)的尿素進(jìn)入輸送機(jī)時(shí)的溫度也較高，再經(jīng)過(guò)包裝后的尿素因?yàn)榱捷^大，大顆粒尿素里面的熱量在包裝后逐漸散發(fā)出來(lái)，因此在堆放或運(yùn)輸過(guò)程都會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。為此可以采取以下改進(jìn)優(yōu)化措施。

3.2.1 增設(shè)軸流風(fēng)機(jī)

因?yàn)閺哪蛩卦炝堑桨b樓間的距離不長(zhǎng)，所以從冷卻器出來(lái)的尿素進(jìn)入輸送機(jī)后很快就進(jìn)入包裝程序，導(dǎo)致輸送過(guò)程中得不到有效的冷卻。為了進(jìn)一步降低大顆粒尿素顆粒的溫度，可以在輸送機(jī)上面增加配置若干臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，從而達(dá)到對(duì)尿素包裝前的降溫效果。

3.2.2 改造甲醛混合器

由于原來(lái)缺少甲醛混合器，甲醛從高位槽直接加到尿素熔融泵進(jìn)口管線上，導(dǎo)致尿液和甲醛的混合時(shí)間比較短、混合不夠均勻，影響了尿素顆粒的強(qiáng)度。通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)使用甲醛混合器，延長(zhǎng)了甲醛和尿液的混合時(shí)間，使尿素顆粒的強(qiáng)度得到提高。

3.3 其他優(yōu)化措施

3.3.1 更換振動(dòng)篩篩網(wǎng)

原來(lái)設(shè)計(jì)的振動(dòng)篩上、下層篩網(wǎng)尺寸偏小，導(dǎo)致篩分出的晶種及尿素成品較少，使得過(guò)多的尿素顆粒進(jìn)入到破碎機(jī)破碎后又返回到造粒，影響了正常的返料比，還會(huì)導(dǎo)致成品尿素顆粒粒度不足90%，造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。為此可以采取以下改進(jìn)優(yōu)化措施：①增大振動(dòng)篩上、下層篩網(wǎng)尺寸（如上層篩網(wǎng)5mm×10mm，下層篩網(wǎng)3mm×6mm），將方形網(wǎng)改成長(zhǎng)條形網(wǎng)，將木頭框架改成金屬框架（方便清洗篩網(wǎng)），從而保證了正常返料比，并提高了大顆粒尿素產(chǎn)品合格率。

3.3.2 增加超大顆粒安全篩

造粒機(jī)在出料過(guò)程中會(huì)伴隨一些超大顆粒尿素及結(jié)塊尿素，它們通過(guò)斗提機(jī)送到頂部經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，從而會(huì)導(dǎo)致斗提機(jī)過(guò)重的負(fù)荷，并出現(xiàn)跳車的問(wèn)題；尿素結(jié)塊還會(huì)造成振動(dòng)篩篩網(wǎng)堵塞，降低篩分能力、增大負(fù)荷，使振動(dòng)篩出現(xiàn)跳車問(wèn)題。為此可以采取以下改進(jìn)優(yōu)化措施：在造粒機(jī)取料皮帶機(jī)頭下料處增設(shè)1臺(tái)超大顆粒安全篩（比如20mm×30mm的尺寸），從而將結(jié)塊尿素及超大顆粒尿素篩分到循環(huán)槽溶解。從而有效解決斗提機(jī)過(guò)重的負(fù)荷導(dǎo)致跳車的現(xiàn)象，并提高了篩分效果。