孫秀芳 朱志暉

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司,河南濮陽 457004)

顆粒肥產(chǎn)品水含量的影響因素及控制

孫秀芳 朱志暉

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司,河南濮陽 457004)

從真空度、大氣溫度和濕度、通風(fēng)量等方面分析了顆粒肥產(chǎn)品水含量的影響因素,并提出了控制措施及注意事項。

顆粒肥;水含量;尿素;復(fù)合肥

0 引 言

顆粒肥產(chǎn)品的質(zhì)量,主要取決于生產(chǎn)過程中對水分、粒度和粉塵的有效控制。其中,以顆粒肥產(chǎn)品中水含量的高低最為重要,它不僅與系統(tǒng)控制本身有關(guān),同時受氣候因素的影響也較大。在顆粒肥產(chǎn)品質(zhì)量事故中,大部分是由于顆粒肥水含量超標(biāo)所造成的。因此,在不同的工況和氣候條件下控制好顆粒肥產(chǎn)品中的水分尤為重要。

1 顆粒肥產(chǎn)品的造粒有多種工藝方法

1.1 噴漿造粒

噴漿多是指氮肥噴漿,是把氮肥熔融后噴淋達(dá)到造粒裝置通常是常見的造粒塔中,減少氮肥粉碎環(huán)節(jié),能耗低、顆粒外形好看;缺點是顆粒小、密度偏低易粉化。

1.2 滾筒造粒

滾筒造粒又叫轉(zhuǎn)鼓造粒,造粒裝置是個傾斜的筒,就象多個圓盤重疊,造粒效率得到了提高。另外可以使用蒸汽,在反應(yīng)釜內(nèi)物料之間粘性小的也可以由于水汽充盈而使造粒效率提高。配方限制相對上面的較小。

1.3 圓盤造粒

所有原料混合后進(jìn)入造粒裝置,它是個傾斜的圓盤,圓盤轉(zhuǎn)動象滾元宵,要靠粘性物料(性狀好的一銨或者添加劑就是有粘性的土)再加上噴淋水滾成顆粒后烘干篩分就是肥料了,優(yōu)點是設(shè)備投資小,有一定的配方限制。

1.4 高塔

高塔是把復(fù)合肥原料高溫熔漿或者變成熔漿混合物,從高空拋撒,在散落時由于表面張力原因變成球狀,再篩分。顆粒因為經(jīng)受高溫過程水分少,不容易結(jié)塊。物料充分混合反映,顆粒晶瑩,品相好。

我廠生產(chǎn)的尿素采用的是高塔噴漿造粒工藝,該工藝一次性投資較大,但運(yùn)行成本低,產(chǎn)品質(zhì)量好?，F(xiàn)就以我廠尿素的生產(chǎn)來探討顆粒肥產(chǎn)品水含量的影響因素及控制。

2 尿素產(chǎn)品水含量的影響因素

2.1 蒸發(fā)溫度

尿素的結(jié)晶溫度為132.7℃,為保證蒸發(fā)系統(tǒng)的生產(chǎn)安全,蒸發(fā)系統(tǒng)一般在高于尿素結(jié)晶溫度3～5℃的工況下運(yùn)行。蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段設(shè)計溫度分別為128～132℃,實際操作中蒸發(fā)一段溫度一般控制在128～132℃,蒸發(fā)二段溫度一般控制在136～140℃。在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制好蒸發(fā)系統(tǒng)的工藝指標(biāo),對保證最終的尿素產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。溫度控制過高,容易導(dǎo)致尿素產(chǎn)品質(zhì)量中另一主要控制指標(biāo)縮二脲含量增高;溫度控制過低,系統(tǒng)的真空度會有一定程度的降低,尿液得不到充分濃縮,尿液中的水分不能很好地蒸發(fā),嚴(yán)重時,還會導(dǎo)致噴頭尿液濃度過低,在降溫過程中結(jié)塊,出現(xiàn)質(zhì)量事故。

2.2 真空度

蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度是成品尿素水分控制的關(guān)鍵。在真空度較低的狀態(tài)下,尿液中的水分不能被充分閃蒸。尿液的濃度就比較低。造粒后尿素中水分含量就有可能超標(biāo)。所以,生產(chǎn)中一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)真空度被破壞,應(yīng)立即停止造粒,及時查明原因,待系統(tǒng)真空度恢復(fù)正常后再停送造粒。蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段真空度的設(shè)計指標(biāo)分別為0.035MPa和0.003MPa。

2.3 大氣溫度和濕度

熔融尿素從造粒噴頭至塔底要經(jīng)過三個過程,即熔融體降溫、相變和冷卻過程。這三個過程放出的熱量被通過塔底進(jìn)入的空氣吸收。夏季當(dāng)環(huán)境溫度較高、空氣相對濕度較大、入塔空氣中水蒸氣分壓大于固體尿素表面水蒸氣的分壓時,大氣中的水分就向成品尿素中轉(zhuǎn)移,整個造粒過程中尿素以吸濕為主,此時成品中水含量就容易超標(biāo)。因此,在高溫、高濕的夏季,操作中應(yīng)盡量將蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度提高些;相反,當(dāng)環(huán)境溫度較低、空氣相對濕度較小時,入塔空氣中水蒸氣的分壓小于固體尿素表面的水蒸氣分壓時,則尿素中的水分向大氣中轉(zhuǎn)移,整個造粒過程中尿素以放濕為主。此時成品中水分會降至很低,甚至在0.15%左右。為防止因尿素水分含量降低而產(chǎn)生粉塵量增大的問題,操作中應(yīng)適當(dāng)降低系統(tǒng)的真空度,以提高成品尿素中的水分,并減少能耗。

2.4 通風(fēng)量

本裝置采用的是塔式自然通風(fēng)造粒,尿素從塔頂經(jīng)過噴頭自由下落,空氣從塔底風(fēng)窗進(jìn)入與塔頂下落的高溫尿素逆向接觸,達(dá)到尿素冷卻降溫的目的。在尿素顆粒下降的過程中,塔底進(jìn)風(fēng)量越大,尿素冷卻效果越好,造粒塔下部成型尿素的溫度就會越低;相反,塔底進(jìn)風(fēng)量越少,尿素冷卻效果越差,造粒塔下部成型尿素溫度就越高。造粒塔下部成型尿素溫度一般不超過50℃為宜。

不同季節(jié)塔的通風(fēng)量對成品尿素的水含量影響各不相同,通常用熱量平衡的方法計算進(jìn)風(fēng)量。造粒塔的通風(fēng)量可根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷,環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在負(fù)荷較低時,若通風(fēng)量過大,容易增加塔頂?shù)姆蹓m量,但風(fēng)窗開度過小,空氣量不夠,尿素得不到充分冷卻,容易使下塔尿素溫度升高。

2.5 其他因素

此外,尿素顆粒的大小與蒸發(fā)系統(tǒng)相連的沖洗水或蒸汽閥門內(nèi)漏以及尿素的貯運(yùn)過程都有關(guān)系,可能造成成品尿素中水含量超標(biāo)。

3 應(yīng)對措施

3.1 造粒溫度

當(dāng)真空度不能再提高時,在溫度可控范圍內(nèi)提高蒸發(fā)系統(tǒng)兩段的溫度。最高可控制在一段132℃、二段140℃。當(dāng)尿液被離心式噴頭噴出時,尿液中仍有0.15%～0.2%的水分,此時適當(dāng)提高造粒熔融尿液的溫度有利于造粒時與空氣接觸時水分的揮發(fā),溫度高揮發(fā)速度越快,可降低成型產(chǎn)品尿素中的水含量,但要避免溫度過高引起的縮二脲含量超標(biāo)。

3.2 真空度

實際生產(chǎn)中,隨負(fù)荷和季節(jié)的變化蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段的真空度一般控制在0.05～0.035MPa和0.006～0.003MPa,另外增加表面冷凝系統(tǒng)的冷卻效率同樣也能增加真空度,對此做了以下改進(jìn):

(1)2002年大修期間在一段蒸發(fā)表面冷凝器后串聯(lián)一臺換熱面積為210m2的立式換熱器,其工藝介質(zhì)走殼程,管程用中壓氨冷器的二次用水。改造后增加了表面冷凝器的換熱面積,提高了真空度,擴(kuò)大了對真空度的操作空間。

(2)在一段蒸發(fā)表面冷凝器頂部,加入適當(dāng)?shù)南礈焖?以降低表面冷凝器的溫度,提高了真空度。

3.3 尿素粒度

由于尿素顆粒在降落的過程中,表面水蒸氣分壓與大氣中水分的分壓是個動態(tài)的平衡。在夏季高溫潮濕的氣候條件下,尿素顆粒在降落過程中表面水蒸氣分壓小于大氣中水分分壓,熱量傳出的冷卻過程中,大氣中的水分向尿素顆粒移動,尿素顆粒呈吸濕狀態(tài),這時大顆粒的尿素比小顆粒的尿素具有更小的單位比表面積,大氣中水分的影響相對較小;在冬季寒冷干燥的氣候條件下,尿素顆粒在降落過程中表面水蒸氣分壓大于大氣中水分分壓,熱量傳出的冷卻過程中,尿素顆粒中的水分向外部運(yùn)動,尿素顆粒水分逐漸減少,這時小顆粒的尿素比大顆粒的尿素具有更大的單位比表面積,尿素產(chǎn)品的含水量降的更低。

因此,我們采用夏季較多使用大顆粒噴頭,冬季采用小顆粒噴頭,更好的對產(chǎn)品尿素水分進(jìn)行控制。

3.4 通風(fēng)量

本裝置采用大葉片調(diào)節(jié)風(fēng)窗,不同狀態(tài)下風(fēng)窗開度對尿素水含量的影響,如下表1。

由表1可以看出,凌晨由于環(huán)境溫度較低,空氣含濕量較大,尿素水含量較高,可關(guān)小風(fēng)窗開度但此時下塔尿素溫度較高;白天環(huán)境濕度較低,空氣含濕量較少,尿素水含量較低,可把風(fēng)窗開到最大風(fēng)量,以降低下塔尿素溫度。

表1 不同狀態(tài)下風(fēng)窗開度對尿素水含量的影響

造粒塔的通風(fēng)量、系統(tǒng)負(fù)荷、大氣溫度之間相對關(guān)系,如下表2。

表2 造粒塔的通風(fēng)量、系統(tǒng)負(fù)荷、大氣溫度之間的關(guān)系表

在調(diào)節(jié)風(fēng)窗時,一定要根據(jù)當(dāng)時的負(fù)荷、環(huán)境濕度、大氣濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。夏季濕度較大時,風(fēng)窗關(guān)小或全關(guān);濕度較小時,風(fēng)窗開度可調(diào)為3-4格。冬天天氣干燥,為保持尿素水分在正常范圍內(nèi),且又考慮到尿素顆粒通過風(fēng)窗葉片時飄落情況,可把風(fēng)窗內(nèi)翻,即調(diào)為7-9格。

TQ444

A

1003-6490(2010)01-0009-03

2009-12-15

孫秀芳(1981-),女,2005年畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè),助理工程師,主要從事煤化工生產(chǎn)工作。聯(lián)系電話: 13721756761