蓝孟
广州丽盈塑料有限公司
摘要：本文重点分析塔式尿素造粒技术。首先提出塔式尿素造粒喷头选择，之后分析塔式尿素造粒技术，最后提出该项技术在国内的应用情况。仅供参考。
关键词：塔式造粒技术；尿素；喷头
引言
尿素新系统采用斯那姆氨汽提工艺，合成氨系统净化工序来的CO2及氨合成工序来的液氨通过CO2压缩、尿素合成(+汽提)、中压分解、低压分解、一段真空蒸发浓缩、二段真空蒸发浓缩、造粒等7个工序得到成品尿素。随着市场需求的变化，安化公司尿素新系统经过不断地技术革新、扩能改造，逐渐开发出多肽尿素、聚能肽尿素、加锌尿素、腐殖酸尿素、玉米专用肥、车用尿素等多元化产品，目前尿素产品生产能力已达240kt/a，产品远销海外。
1造粒塔喷头选择
造粒塔造粒喷头在多年发展中也出现了变化。最初塔式尿素造粒喷头是以固定喷头形式为主，喷头工作原理与淋浴相类似，喷头所安装的储液槽内液位高度会直接影响喷头生产水平。由于此类喷头喷洒区域凭借喷头孔直径决定，所以在实际应用当中需内置多个喷头才能保障生产质量。但是此类喷头由于成本高、生产效益低，因此不推荐使用。现今，旋转式造粒喷头作为一种新型喷头技术，也是当今造粒塔生产中主要应用的喷头形式，在造粒塔中心位置安装一个可以旋转的喷头，此喷头可以通过旋转熔融尿液的喷洒与造粒，喷头结构与尺寸会直接影响造粒塔直径，而喷头上的造粒能力、产品颗粒大小受到喷头孔直径、孔数、转速的影响。在旋转式喷头技术应用中，其最大的生产效能可达200t/h，使用效益非常高。
2塔式喷淋造粒技术
2.1普通塔式造粒
这项技术的拥有者有荷兰Stamicarbon公司、意大利Snamprogetti公司和日本东洋工程公司(Tec)。各公司所使用的造粒塔塔型有所不同,其中Stamicarbon公司所使用的是A型塔,Snamprogetti公司和Tec使用的是B型塔。
B型塔与A型塔相比具有下列优点:
a.塔顶中心排气,阻力相对增大,使气相中排尘浓度比塔顶四周排气的排尘浓度校
b.顶部中心排气比顶部四周排气的排气环境好,喷头间及框架无污染现象。造粒塔上部的外壁不粘结尿素粉尘,不易被腐蚀。
c.中间排气受外界风力的影响小,能使空气均匀上升。
2.2塔式晶种造粒
此项技术为Stamicarbon公司所拥有,与普通塔式造粒不同是:在造粒塔底部吹入磨碎的尿素粉末作晶种,粉末在塔内上升过程中与下降的尿液接触,以粉末为核逐渐结晶长大成粒。
工艺要求为:①粉末的加入量为15kg/h,其中尿素粉末占99%,硬酯酸钙占1%;②粉末的直径为0.001～0.002mm;③吹入粉末管与塔内壁保持60°夹角,伸入塔内长度为1m;④塔底设4个对称的吹入口。
根据Stamicarbon公司介绍,尿素颗粒的强度包括抗冲击强度和抗压强度,抗冲击强度是指塔顶的尿素液滴在下落过程中逐渐成粒到塔底的破碎情况,一般是以破碎率来衡量的;而抗压强度是指颗粒所能承受的压力,通常是以单个颗粒所承受的压力来衡量。在我国,颗粒尿素的强度一般都指抗压强度。Stamicarbon公司称:若在塔内不加晶种,尿液从塔顶到塔底成粒时,破碎率为40%,若加入晶种,破碎率为10%,即提高了抗冲击强度,减少了颗粒的破碎。而其它公司则认为,晶种造粒对提高尿素的抗冲击强度效果不明显,因为塔内本身就有大量粉尘作晶种,无需另行加入,若再加入晶种,只会使顶部排放的粉尘量进一步增加,造成更大污染,另外,加入粉尘容易造成粘塔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国在80年代初期曾经引进的3套晶种造粒系统(镇海、宁夏、乌石化)因提高尿素颗粒强度效果不明显,晶种易偏流粘塔,空气潮湿时,晶种流道易堵塞,操作难度增加等原因,现均已拆除。
从国内外的情况看,以上两种型式的造粒塔及塔内是否加晶种进行造粒所生产的尿素颗粒大小基本一样,1～2.4mm的粒子所占比例一般都能达到95%以上,强度也基本接近,普遍颗粒孝强度低、易破碎粉化。国外有的化肥企业在尿液中加入甲醛溶液后再造粒,以提高尿素的抗压强度。据Stamicarbon公司介绍,在融熔尿液中加入部分甲醛溶液后进行造粒,可将尿素颗粒的强度由1.96MPa提高至2.55MPa,对粒径1.7mm的粒子来讲,抗压强度可由5.0N提高至6.5N,即提高了1.5N,提高幅度并不大,并且不能解决颗粒小的问题。若采用塔式造粒增大粒子直径,势必要大幅度增加造粒塔高度和塔径,这是很不现实的。国外有的厂家(如挪威Hydro公司在荷兰Sluiskil的化肥厂)喷淋造粒后生产的尿素是作为制造其它化工产品的原料,而不是作为农用化肥。
3尿素造粒技术的比较
3.1操作费用比较
若按电价0.3元/kWh、低压蒸汽60元/t、冷却水0.2元/m3、甲醛1800元/t计算,则Hydro流化床造粒比塔式喷淋造粒增加操作费用为(以每吨尿素计):11.96元人民币;约1.5美元。
3.2投资比较
对1760t/d尿素的造粒装置,塔式造粒的投资(包括二段蒸发器及真空系统、造粒喷头、刮料机、电梯等设备费,土建费等)共计约200万美元。而对相同规模的机械造粒装置而言,由于在国外考察期间,各家公司所处国情不同,说法不一,彼此相差较大。海南富岛化学工业有限公司所采用的Hydro流化床造粒技术的投资总计为891.4万美元。
可见,对于1760t/d的尿素造粒装置来说,Hydro机械造粒的投资比塔式喷淋造粒高出690万美元左右。
3.3产品的销售价格比较
3.3.1国内市场
由于国内仅有海南富岛化学工业有限公司一家机械造粒装置,大颗粒尿素在国内还属新产品,用户需有一个认识过程。目前,该厂产品的销售价格与塔式造粒产品基本持平,但出口价格每吨尿素为210～220美元,高于国内销售价格。
3.3.2国际市场
据考察了解:在北美市场,机械造粒的大颗粒尿素的销售价格比塔式造粒尿素价格每吨高出5～10美元,在西欧市场高出10～15美元。
3.3产品外观比较
从考察情况看,机械造粒的尿素颗粒比塔式造粒的大,且较均匀;就3种机械造粒产品而言,Hydro和Tec的颗粒更圆,而Snamprogetti的颗粒不均匀,球形度差,形状不规则。
3.4消耗指标
目前的尿素机械造粒技术,Hydro工艺最具代表性,因此下面的操作费用和投资比较中以Hydro技术和塔式喷淋造粒进行比较。
结语
对于塔式尿素造粒技术来说，近些年该项技术在我国应用十分广泛，并且有关科研机构、企业不断加强造粒塔喷头设计与改良工作。如今造粒塔喷头也逐渐摆脱了对进口产品的依赖，国产喷头不仅设计更加本土化，并且性能优越，可以作为重点考虑对象。
参考文献
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论文作者:蓝孟
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：尿素论文; 造粒论文; 喷头论文; 颗粒论文; 技术论文; 强度论文; 抗压强度论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;