双转鼓大颗粒尿素生产技术

    1 技术背景
    尿素是一种农业上广泛使用的优质氮肥。与其它氮肥相比，尿素的有效养分浓度高（含氮质量分数＞46.4％），具有一定的吸湿性，性能良好，长期使用对土壤无不良影响。因此国内多数厂家对尿素装置进行挖潜改造，同时随着尿素生产能力的逐渐扩大及尿素市场的不断转好，尿素装置改产大颗粒尿素的技术越来越成熟，大颗粒尿素的市场也越来越好，其主要原因如下。
  （1）采用造粒塔生产的普通尿素颗粒较小，抗破碎强度较低，在运输贮存中易破碎形成尿素粉尘，因而损耗较大。针对上述问题，采用先进技术生产的大颗粒尿素，产品质量得到很大改善。尿素粉尘含量极低，不易结块，流动性好，颗粒强度高，施肥后溶解慢，植物吸收期延长，肥料的利用率大大提高。2.5mm粒度的颗粒，其抗碎强度是造粒塔喷淋造粒的5 倍，而且粒度可以在2～8mm范围内调节，很容易包装贮存和运输。
  （2）在复配肥料BB 肥中，由于颗粒的物理性质所致，塔式小颗粒尿素与磷、钾肥掺混后，在运输和施肥中很容易分层。使用大颗粒尿素作为原料，能满足复配肥料（BB 肥）的需要。
  （3）由于尿素装置生产能力不断增加，小尿素装置的能力已经从年产40 kt 改造到年产150kt，原小造粒塔已经限制了生产能力的进一步增加，在生产运行过程中粘塔的现象十分严重。2 大颗粒尿素生产技术及双转鼓造粒工艺目前国内应用大颗粒尿素生产技术，主要有荷兰海德鲁的流化床造粒技术和双转鼓造粒技术。
    海德鲁的流化床造粒技术比较成熟，但投资较大。
    双转鼓造粒技术近几年发展比较迅速，已有多套装置投入运行，技术和应用上都已有较成熟经验。如中石化巴陵公司20kt/a、山西丰喜肥业50kt/a 和150kt/a、山东华鲁恒升化工集团150kt/a、山东鲁南化肥厂200kt/a、山东鲁西化工集团50kt/a 和100kt/a 等。其流程如下：由尿素造粒塔和振动筛来的小颗粒尿素及超大颗粒尿素破碎后，经由输送机送入造粒转鼓作晶种。
   由熔融尿素泵来的熔融尿液，通过造粒转鼓内的尿液喷嘴喷至滚动的料帘上并与晶种接触，以使晶种长大。流化空气由流化空气鼓风机送入造粒转鼓内的流化床。开车时流化空气经流化空气加热器加热到设计温度后再送造粒转鼓。
   由造粒转鼓送出的成品尿素输送入双层振动筛。在最上层筛网筛出的超大颗粒尿素经破碎后，与在最下层筛下的小颗粒尿素一起进入造粒转鼓作晶种（如超大颗粒尿素颗粒规整，也可单独销售）。在两层筛网中间引出的颗粒尿素即为成品，经由输送机送入转鼓冷却机经冷却水冷却至≤50℃后，送往成品包装车间包装出厂。引风机排出的含尿素粉尘气体送入尾气洗涤塔，尾气中的尿素粉尘被填料层上部喷淋下来的洗涤液吸收，再经二次洗涤后排入大气。尾气中尿素粉尘含量将低于国内现有自然通风造粒塔的尾气粉尘含量，含尘量≤30mg/m3。当洗涤液中尿素的质量分数达到43％～45％时，洗涤液送往尿素装置真空预浓缩器。洗涤液由水解解吸系统工艺冷凝液补充，保持洗涤塔下部的液位。3 50kt/a 大颗粒尿素装置两种工艺技术及投资比较。
3.1 工艺技术对比（见表1） 
  
 3.2 投资对比
    双转鼓造粒装置总投资约599 万元人民币。其中含专利费40 万元，工艺包费、2 台专利设备计295 万元，工程设计费40 万元，其余设备135 万元，包装及输送40 万元，电器仪表6 万元，土建13 万元，安装费21 万元，防腐保温9 万元。而同等规模的流化床造粒装置总投资在1 200 万元左右。
4 生产规模及产品规格
 4.1 生产规模
日产大颗粒尿素：170t；
年产大颗粒尿素50 000t；
 4.2 大颗粒尿素产品规格
（1）颗粒直径Φ2～4.75mm，其质量分数≥97％；
（2）含水质量分数：＜0.3%；
  含缩二脲质量分数：＜0.9%（与原装置喷淋尿素相关）；颗粒抗压强度：≥30N（Φ3mm颗粒）；含N 质量分数：≥46.2％；含亚甲基二脲（以甲醛计）质量分数≤0.35％（生产本身无须加甲醛，如考虑长期储存的结块问题，须加甲醛）。
5 转鼓造粒技术关键设备简介
 5.1 转鼓流化床造粒机
    转鼓造粒机是本造粒技术的关键设备。造粒转鼓内设有流化床以实现良好的气固相接触，快速及时地使进料降温和移走熔融尿素结晶潜热，使尿素液滴逐层包复在晶种尿素颗粒上。在转鼓流化床造粒机中，晶种尿素颗粒和返料颗粒以及熔融尿素从一端通入，流化空气从两端排气出口排出。熔融尿素经喷嘴喷洒在转鼓内的悬浮颗粒上。在结晶和冷却过程中，颗粒由）内层到外层，形成均匀紧密的结构，尿素颗粒直径不断增大，直至达到要求的粒度。
 5.2 转鼓冷却机
   这是一种全新的冷却设备，在转鼓内有1 台设计独特的不锈钢颗粒尿素/ 水冷却器，在冷却过程中，转鼓将颗粒尿素多次投入冷却器，这样就保证了冷却器内颗粒尿素和换热器表面的接触时间，保证了冷却效果。从转鼓造粒器出来的大颗粒尿素经筛分后进入水冷器，被冷却水冷却至≤50℃，即得到大颗粒尿素成品。
6 装置运行中的一些情况及解决措施
  （1）喷头滴液会造成造粒转鼓严重粘鼓的情况。应及时解决喷头滴液问题，以延长大颗粒尿素系统的运转周期，为整个生产的安全运行打下坚实的基础。
  （2）为了适应瞬息万变的市场，提高产品竞争力，根据市场对大颗粒尿素的粒度要求，建议采用先进的平面回转筛，以保证粒度要求。
  （3）尿液管上加装专用过滤器，以清除尿液中的杂质，延长喷头的使用周期。
  （4）为适应环保的要求，减少造粒转鼓内和粒子中的粉尘，注意加强造粒转鼓两侧密封及冷却转鼓进料端的密封。提高造粒转鼓的真空度，减少成品中的粉尘量，降低粉尘对于周围环境的影响。
 （5）逐步完善和确定最终工艺指标，包括造粒转鼓、冷却转鼓的转数，尿液温度控制，返料比控制，造粒转鼓内温度控制等。
7 效益分析
    根据市场调查，大颗粒尿素较小颗粒尿素价格高出80 元/t，成本中固定资产折旧约6～10 元/t，其它成本增加约18 元/t，总增加成本28 元/t，以增加效益52 元/t。年产按5×104t 计， 5×104t×52 元/t=260 万元。按此计算预计2 年多可收回投资。