蒸汽造粒改氨酸法技术简析

蒸汽造粒改氨酸法技术简析

蒸汽造粒复混肥生产装置，经自主创新改造后，有效降低了生产成本，并提高了产品质量。在此基础上，采用硫酸、液氨中和反应直接生产氯基复合肥工艺技术，对原蒸气转鼓造粒复混肥生产装置进行技术改造，开发出氨酸法氯基复合肥新产品，其产品质量达到国家标准，取得了较好经济效果。

1 复合肥生产原理

利用氨酸造粒法生产复合肥，其基本原理分为三个主要步骤（原理）。

1）液氨与硫酸的中和反应。将浓硫酸稀释后，再与定量的液氨在管式反应器中进行中和反应，最后生成硫酸铵料浆，并放出大量的热量。

2）复分解反应与复盐的生成。利用氯化钾、磷酸一铵、硫酸铵间的复分解反应，实现复盐的生成。从配料岗位输送到造粒机内的氯化钾和磷酸一铵，在低温下可进行复分解反应，并生成磷酸二氢钾和氯化铵（该反应在温度低时反应缓慢，生成的磷酸二氢钾量相对较低）。当硫酸与液氨进行中和反应放出大量的热量时，物料温度升高，从而加速了其反应的速度，同时生成的硫酸铵又与物料中的氯化钾进一步发生复分解反应，生成硫酸钾和氯化铵。

3）复盐固溶体的形成。上述物料中氯化钾和磷酸一铵发生复分解反应，生成的氯化氨与原料中的氯化钾将形成氯化铵钾复盐固溶体[(NH4,K)C1]。而硫酸与液氨进行中和反应，生成的硫酸铵又与氯化钾复分解反应产生的硫酸钾形成硫酸铵钾固溶体[(NH4,K)2SO4]。氯化钾和磷酸一铵反应生成的磷酸二氢钾与原料

中的磷酸一铵又形成磷酸铵钾固溶体[(NH4,K)H2PO4]。以上三方面生成的固溶体，就是该肥料所需要的主要成分，它们在造粒的过程中也形成了成球状态。

2 复合肥生产工艺流程

在复合肥的生产过程中，先将浓硫酸和水按比例稀释到一定质量分数后冷却，再经转子流量计计量进入管式反应器。液氨经汽化后，通过涡街式流量计计量，同时也进入管式反应器，瞬间产生中和反应，生成温度较高的硫酸铵料浆，并产生压力将硫酸铵料浆喷入转鼓造粒机内。经配料岗位的计量、混合、粉碎后的氯化钾和磷酸一铵被输送到转鼓造粒机内，粉状物料与硫酸铵料浆混合，形成一定液相的固溶体，并在转鼓造粒机内滚动造粒。与此同时，在高温下各物料间发生复分解反应，生成复盐。在造粒过程中，产生的尾气均经过文丘里洗涤器洗涤后排放。而造粒后的物料再经过烘干、冷却、筛分、计量、包装，最后成为成型的产品—复合肥。在这个筛分过程中，大颗粒物料经粉碎后与筛下的小颗粒物料一起，返回造粒机内重新进行造粒，周而复始，最终都成合格产品出厂。

3 复合肥生产设备的选择与改进

1）管式反应器选择。对于原设计的氨酸反应采用悬埋式双喷管法，而在实际生产过程中经常会出现反应不完全，以致造成局部物料粘结、堵塞等现象的发生，影响了物料的成球速率，而且悬管还容易在高温下弯曲变形，阻挡了物料流动，导致酸管断裂，使氨酸中和反应严重受阻。为保证硫酸与气氨充分反应，并顺利进行。我们采取在造料机入口端安装管式反应器，且将反应器出口管平行伸人造粒机内，这样硫酸与液氨中和反应产生的蒸汽压力将料浆直接均匀地喷到造

粒机内的物料上，使物料与料浆充分混合滚动造粒，有效避免了硫酸与气氨因反应不充分造成造粒机内物料、料浆比例不均造粒困难的现象，从而确保了物料的成球率。

2）造粒机结构的改进。原造粒机内壁衬是用不锈钢板做成，目的是解决介质腐蚀和粘壁问题。但由于气氨、硫酸反应剧烈，物料极粘稠仍然会使造粒机的内壁粘结，经常需要停车进行清理，这样就影响了设备的正常运转和开车率。我们针对这一问题，采取了在造粒机内衬一层耐高温、耐酸、耐磨的天然橡胶板，并在造粒机简体上钻出数个气孔的方法，使物料在设备运转过程中随衬板的震动自然脱落，这样防结壁的效果就明显了。

3）造粒尾气的处理。因为硫酸与气氨在反应过程中有过量的气氨逸出，若直接排放，就会浪费资源，并且污染环境。为此，我们采取了在造粒机一端增加一个密封装置，且新增一台4-72NO14C离心式鼓风机和一套文丘里洗涤装置。再考虑到造粒过程中尾气的温度较高，于是采用了水作洗涤液吸收气氨时，因氨的溶解度受温度影响吸收率较低，且容易饱和造成污染事故。我们用稀硫酸作为气氨的吸收洗涤液对尾气进行处理，这样效果较好，可大大提高了氨的回收率，而且又减少环境的污染。该洗涤液使用一段时间之后，可以泵送到配酸工序作工艺水的使用，从而使资源得到了充分再利用。

4 复合肥工艺指标的确定

采用氨酸造粒法生产氯基复合肥时，由于产品有效养分不同，所用气氨、硫酸的比例、数量也不同，其工艺操作指标也就不相同。现以生产有效养分45％(15-15-15)产品为例，介绍主要工艺指标如下：

1）稀释岗位。硫酸质量分数为98％，稀释时间为45min，氨酸比为8:7，稀释温度＜30℃，稀酸质量分数为52％-54％。

2）造粒岗位。稀硫酸流量为0.26m3/h，蒸汽压力为0.3～0.4MPa，气氨压力为0.6～0.8MPa，计量频率为6Hz，洗涤液流量为0.5-0.6m3/h。

3）烘干、冷却岗位。烘干机进口气体温度为250～300℃，烘干机尾出口气体温度为65～85℃，冷却机出口物料温度＜50℃。

5 氨酸造粒法生产复合肥主要特点

1）投资省，并可实现一机两用。该项目在原转鼓蒸汽造粒复混肥装置上仅需增加管式反应器、造粒尾气洗涤装置、氨酸计量装置和对造粒机内衬进行改造，即可在复混肥生产装置上开发出氨酸造粒法氯基复合肥新产品。该项目投资省，操作范围大，当不采用氨酸造粒法生产复合肥时，装置还能生产出复混肥产品，实现了一机双用的效果。

2）改造后工艺系统节能效果较好。粉状物料需水分、温度和粘结剂三种材料都具备时才能造粒，水分越高成球速率越快，但水分高时将增加烘干负荷，浪费能源，同时产量降低，成本增加。按照前述几点的小改造，该项目利用气氨和硫酸中和反应所产生的氯化铵料浆代替水分进行造粒，不需要向造粒机内物料喷

入了水分，从而降低了造粒机内的物料液相，减轻了烘干负荷，从未提高了产量，并节约了显著地能源。同时，项目利用液氨、硫酸反应产生的温度进行造粒，不需要再向造粒机内补充了蒸汽，从而降低了蒸汽的消耗，其节能效果更佳显著。

3）复合肥生产成本相对较低。氨酸中和反应生成的硫酸铵料浆可代替粘性造粒填加剂，不需要在生产工艺中加入了膨润土或凹凸棒土等粘结剂，并且比增加粘结剂的造粒成球率也高，物料得返料比也低，可大大提高装置得生产能力，有效降低了生产成本。

4）生产的产品质量好。氨酸造粒法生产的复合肥，产品颗粒光滑、圆润，强度高，再配合富邦股份或武汉诺唯凯的防结剂，可解决结块问题，便于机械化施肥。产品质量优于国家GB-15063-2009标准要求。

在转鼓蒸汽造粒复混肥装置上采用氨酸法工艺进行技术改造，生产出的氯基复合肥投资省，产品质量和效果都好，可提高装置的生产能力，降低能源消耗。综合利用后，“三废”排放达标。生产成本低于同等养分的复混肥成本，经济效益前景看好。

武汉诺唯凯生物材料有限公司是中国最大肥料添加剂供应商---富邦股份的全资子公司，在化肥防结块，新型肥料助剂等方面与多所高校共建实验室，同时拥有化肥领域专家数名，向客户提供产品防结、工艺调整、设备改造等整体解决方案，努力为客户创造更多价值。