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雙轉鼓大顆粒尿素生產(chǎn)技術(shù)

    1 技術(shù)背景
    尿素是一種農業(yè)上廣泛使用的優(yōu)質(zhì)氮肥。與其它氮肥相比，尿素的有效養分濃度高（含氮質(zhì)量分數＞46.4％），具有一定的吸濕性，性能良好，長(cháng)期使用對土壤無(wú)不良影響。因此國內多數廠(chǎng)家對尿素裝置進(jìn)行挖潛改造，同時(shí)隨著(zhù)尿素生產(chǎn)能力的逐漸擴大及尿素市場(chǎng)的不斷轉好，尿素裝置改產(chǎn)大顆粒尿素的技術(shù)越來(lái)越成熟，大顆粒尿素的市場(chǎng)也越來(lái)越好，其主要原因如下。
  （1）采用造粒塔生產(chǎn)的普通尿素顆粒較小，抗破碎強度較低，在運輸貯存中易破碎形成尿素粉塵，因而損耗較大。針對上述問(wèn)題，采用先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的大顆粒尿素，產(chǎn)品質(zhì)量得到很大改善。尿素粉塵含量極低，不易結塊，流動(dòng)性好，顆粒強度高，施肥后溶解慢，植物吸收期延長(cháng)，肥料的利用率大大提高。2.5mm粒度的顆粒，其抗碎強度是造粒塔噴淋造粒的5 倍，而且粒度可以在2～8mm范圍內調節，很容易包裝貯存和運輸。
  （2）在復配肥料BB 肥中，由于顆粒的物理性質(zhì)所致，塔式小顆粒尿素與磷、鉀肥摻混后，在運輸和施肥中很容易分層。使用大顆粒尿素作為原料，能滿(mǎn)足復配肥料（BB 肥）的需要。
  （3）由于尿素裝置生產(chǎn)能力不斷增加，小尿素裝置的能力已經(jīng)從年產(chǎn)40 kt 改造到年產(chǎn)150kt，原小造粒塔已經(jīng)限制了生產(chǎn)能力的進(jìn)一步增加，在生產(chǎn)運行過(guò)程中粘塔的現象十分嚴重。2 大顆粒尿素生產(chǎn)技術(shù)及雙轉鼓造粒工藝目前國內應用大顆粒尿素生產(chǎn)技術(shù)，主要有荷蘭海德魯的流化床造粒技術(shù)和雙轉鼓造粒技術(shù)。
    海德魯的流化床造粒技術(shù)比較成熟，但投資較大。
    雙轉鼓造粒技術(shù)近幾年發(fā)展比較迅速，已有多套裝置投入運行，技術(shù)和應用上都已有較成熟經(jīng)驗。如中石化巴陵公司20kt/a、山西豐喜肥業(yè)50kt/a 和150kt/a、山東華魯恒升化工集團150kt/a、山東魯南化肥廠(chǎng)200kt/a、山東魯西化工集團50kt/a 和100kt/a 等。其流程如下：由尿素造粒塔和振動(dòng)篩來(lái)的小顆粒尿素及超大顆粒尿素破碎后，經(jīng)由輸送機送入造粒轉鼓作晶種。
   由熔融尿素泵來(lái)的熔融尿液，通過(guò)造粒轉鼓內的尿液噴嘴噴至滾動(dòng)的料簾上并與晶種接觸，以使晶種長(cháng)大。流化空氣由流化空氣鼓風(fēng)機送入造粒轉鼓內的流化床。開(kāi)車(chē)時(shí)流化空氣經(jīng)流化空氣加熱器加熱到設計溫度后再送造粒轉鼓。
   由造粒轉鼓送出的成品尿素輸送入雙層振動(dòng)篩。在最上層篩網(wǎng)篩出的超大顆粒尿素經(jīng)破碎后，與在最下層篩下的小顆粒尿素一起進(jìn)入造粒轉鼓作晶種（如超大顆粒尿素顆粒規整，也可單獨銷(xiāo)售）。在兩層篩網(wǎng)中間引出的顆粒尿素即為成品，經(jīng)由輸送機送入轉鼓冷卻機經(jīng)冷卻水冷卻至≤50℃后，送往成品包裝車(chē)間包裝出廠(chǎng)。引風(fēng)機排出的含尿素粉塵氣體送入尾氣洗滌塔，尾氣中的尿素粉塵被填料層上部噴淋下來(lái)的洗滌液吸收，再經(jīng)二次洗滌后排入大氣。尾氣中尿素粉塵含量將低于國內現有自然通風(fēng)造粒塔的尾氣粉塵含量，含塵量≤30mg/m3。當洗滌液中尿素的質(zhì)量分數達到43％～45％時(shí)，洗滌液送往尿素裝置真空預濃縮器。洗滌液由水解解吸系統工藝冷凝液補充，保持洗滌塔下部的液位。3 50kt/a 大顆粒尿素裝置兩種工藝技術(shù)及投資比較。
3.1 工藝技術(shù)對比（見(jiàn)表1） 
  
 3.2 投資對比
    雙轉鼓造粒裝置總投資約599 萬(wàn)元人民幣。其中含專(zhuān)利費40 萬(wàn)元，工藝包費、2 臺專(zhuān)利設備計295 萬(wàn)元，工程設計費40 萬(wàn)元，其余設備135 萬(wàn)元，包裝及輸送40 萬(wàn)元，電器儀表6 萬(wàn)元，土建13 萬(wàn)元，安裝費21 萬(wàn)元，防腐保溫9 萬(wàn)元。而同等規模的流化床造粒裝置總投資在1 200 萬(wàn)元左右。
4 生產(chǎn)規模及產(chǎn)品規格
 4.1 生產(chǎn)規模
日產(chǎn)大顆粒尿素：170t；
年產(chǎn)大顆粒尿素50 000t；
 4.2 大顆粒尿素產(chǎn)品規格
（1）顆粒直徑Φ2～4.75mm，其質(zhì)量分數≥97％；
（2）含水質(zhì)量分數：＜0.3%；
  含縮二脲質(zhì)量分數：＜0.9%（與原裝置噴淋尿素相關(guān)）；顆粒抗壓強度：≥30N（Φ3mm顆粒）；含N 質(zhì)量分數：≥46.2％；含亞甲基二脲（以甲醛計）質(zhì)量分數≤0.35％（生產(chǎn)本身無(wú)須加甲醛，如考慮長(cháng)期儲存的結塊問(wèn)題，須加甲醛）。
5 轉鼓造粒技術(shù)關(guān)鍵設備簡(jiǎn)介
 5.1 轉鼓流化床造粒機
    轉鼓造粒機是本造粒技術(shù)的關(guān)鍵設備。造粒轉鼓內設有流化床以實(shí)現良好的氣固相接觸，快速及時(shí)地使進(jìn)料降溫和移走熔融尿素結晶潛熱，使尿素液滴逐層包復在晶種尿素顆粒上。在轉鼓流化床造粒機中，晶種尿素顆粒和返料顆粒以及熔融尿素從一端通入，流化空氣從兩端排氣出口排出。熔融尿素經(jīng)噴嘴噴灑在轉鼓內的懸浮顆粒上。在結晶和冷卻過(guò)程中，顆粒由）內層到外層，形成均勻緊密的結構，尿素顆粒直徑不斷增大，直至達到要求的粒度。
 5.2 轉鼓冷卻機
   這是一種全新的冷卻設備，在轉鼓內有1 臺設計獨特的不銹鋼顆粒尿素/ 水冷卻器，在冷卻過(guò)程中，轉鼓將顆粒尿素多次投入冷卻器，這樣就保證了冷卻器內顆粒尿素和換熱器表面的接觸時(shí)間，保證了冷卻效果。從轉鼓造粒器出來(lái)的大顆粒尿素經(jīng)篩分后進(jìn)入水冷器，被冷卻水冷卻至≤50℃，即得到大顆粒尿素成品。
6 裝置運行中的一些情況及解決措施
  （1）噴頭滴液會(huì )造成造粒轉鼓嚴重粘鼓的情況。應及時(shí)解決噴頭滴液?jiǎn)?wèn)題，以延長(cháng)大顆粒尿素系統的運轉周期，為整個(gè)生產(chǎn)的安全運行打下堅實(shí)的基礎。
  （2）為了適應瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)，提高產(chǎn)品競爭力，根據市場(chǎng)對大顆粒尿素的粒度要求，建議采用先進(jìn)的平面回轉篩，以保證粒度要求。
  （3）尿液管上加裝專(zhuān)用過(guò)濾器，以清除尿液中的雜質(zhì)，延長(cháng)噴頭的使用周期。
  （4）為適應環(huán)保的要求，減少造粒轉鼓內和粒子中的粉塵，注意加強造粒轉鼓兩側密封及冷卻轉鼓進(jìn)料端的密封。提高造粒轉鼓的真空度，減少成品中的粉塵量，降低粉塵對于周?chē)�環(huán)境的影響。
 （5）逐步完善和確定最終工藝指標，包括造粒轉鼓、冷卻轉鼓的轉數，尿液溫度控制，返料比控制，造粒轉鼓內溫度控制等。
7 效益分析
    根據市場(chǎng)調查，大顆粒尿素較小顆粒尿素價(jià)格高出80 元/t，成本中固定資產(chǎn)折舊約6～10 元/t，其它成本增加約18 元/t，總增加成本28 元/t，以增加效益52 元/t。年產(chǎn)按5×104t 計， 5×104t×52 元/t=260 萬(wàn)元。按此計算預計2 年多可收回投資。