大颗粒尿素工艺流程特点介绍

 

　　大颗粒尿素指粒径>2mm的粒状尿素。同普通造粒塔造粒制得的尿素相比，大颗粒尿素硬度高、肥效好、用途广，在国内市场上需求量不断增加；另外，大颗粒尿素能有效地提高产品质量，方便用户，改善生产环境，对开拓市场，增强产品的竞争力，提高经济效益，有着十分重要的意义。

　　近年来， 国内大颗粒尿素生产工艺发展迅速，从1996年海南富岛化肥厂引进第一套挪威海德鲁大颗粒尿素装置起到现在，国内已经先后引进了数十套各种先进的造粒工艺。因此，探讨和研究大颗粒尿素的各种制备技术及其特点，并将其进行相互比较，对我们今后无论是工艺选型、开发研究还是装备制造都是很有必要的。

　　世界上各种大颗粒尿素生产工艺都具有基本相似的工艺流程，主要由造粒、筛分、冷却和洗涤几部分组成，每种工艺的特点取决于其造粒机理和技术。目前，工业化的大颗粒尿素造粒技术主要有流化床造粒技术、喷射流化床造粒技术、转鼓流化床造粒技术以及高温盘式造粒技术等。

　　流化床造粒技术

　　其主要的造粒设备为造粒室和冷却室。造粒室内尿素经分配管进入雾化喷嘴，被雾化空气喷雾成细液滴，喷洒在返料晶种细粒上，悬浮于流化床中包裹结晶，逐步成长为多层结构的尿素粒子。当床层内的颗粒长大到要求的粒径后，经筛分获得合格产品，不合格小颗粒尿素经破碎后返回造粒室。

　　造粒室内的多孔板(斜孔板)使流化空气除了起到除尿素结晶热、蒸发水分和凝固、冷却、干燥的作用外，还推动尿素粒子在造粒室内朝一方向移动，最终冷却至70℃ 后，离开造粒机。

　　流化床造粒的优点是产品中缩二脲含量低，颗粒的强度大，圆整性好，工艺操作简单，返料比小，运转稳定。产品的粒度可控制在3．5ram-8．0mm。流化床造粒比盘式及转鼓造粒生产能力大，是当今世界大颗粒尿素大型生产工艺的主流。

　　目前，国际上具有竞争能力且广泛应用于大型化装置的流化床大颗粒尿素生产工艺的主要公司有挪威海德鲁公司(Hydro)和日本东洋工程公司(Tec)。相比较而言，海德鲁公司建厂数多，经验丰富，投资费用低，具有较强的竞争力。

　　喷射流化床造粒技术

　　喷射流化床造粒以Tec公司的技术为代表。新开发的喷射流化床造粒器由喷射床、多孔板、流化床、喷嘴、空气分配管和气室组成。原始设计中的圆锥底已取消。喷射床被多孔板上的流化床所环绕，一个喷射床有一个喷嘴，根据各装置生产规模可以在造粒器内布置多个喷射床，喷射床由喷射空气形成，能使尿素粒子与尿液充分混合，使产品大小均匀，且喷射床合适的空间也不会使颗粒结块； 流化床由流化空气形成，喷射床和流化床的优化组合对颗粒不仅能产生有效地冷却作用，而且由于带压尿液直接经喷嘴喷淋在喷射床上，不需使用加热过的雾化空气，从而也产生了有效的干燥作用。

　　该技术采用的工艺过程与挪威海德鲁公司的流化床造粒技术基本相同，不同之处在于：颗粒在喷流床内处于喷动流化状态，呈有规律的上下环流运动。

　　该工艺能保持适当的床层温度，此外该工艺操作弹性大，通过减少喷嘴数，很容易将生产负荷降至50％以下，而且能快速开、停车，开车后能快速达到稳定状态。另外，该技术的能耗要比挪威海德鲁公司流化床造粒技术的能耗低。

　　转鼓流化床造粒技术

　　该工艺的代表有加拿大联合公司的喷浆转鼓造粒工艺和法国K—T公司的转鼓造粒工艺。熔融尿素喷洒在转鼓内造粒段的粒子上包涂成颗粒。尿素颗粒越过转鼓造粒段的内堰进人冷却段，用逆向流动的空气冷却，出转鼓后经筛分得合格产品，粒径不合格的尿素返回造粒器继续加工。 ．该技术的优点是工艺简单，将转鼓造粒和流化床造粒合二为一，粒径的大小可通过调整流化床的空气流量和颗粒的停留时间来调节，操作较简单。同时不用特殊或额外的添加剂就能大幅度提高产品硬度，比较适合于现有造粒塔装置的改造。

　　该技术的缺点是返料比稍大。另外，长期应用时，为防尿素溶液喷雾穿透料帘、黏接抄板，通常每隔一段时间就要对转鼓壁进行清洗。由于转鼓造粒工艺装置运行周期较短，产品质量较差，目前世界上工业化装置较少。

　　高温盘式造粒技术

　　盘式造粒器是一个浅的、敞口式的圆盘，盘面与水平面成一定夹角并旋转。随着斜盘的转动，质量分数大于98％的熔融尿液通过一排喷嘴喷洒在盘内滚动着的返料层上，将细粒子层层包涂而增大。颗粒长大后．滚到转盘下边进入磨光鼓，通过适度的机械研磨将颗粒磨圆和磨光。该工艺具有良好的适应性，通过改变转速、返料与给料速率、返料温度以及盘的斜度和喷嘴的位置等可变参数，就能生产出不同粒径的大颗粒尿素。与其他造粒技术相比，该工艺的颗粒增大和冷却在2个不同的设备中进行，盘式造粒器和磨光鼓通入的空气量少，粉尘夹带量低，除尘洗涤的负荷也就较低。

　　该工艺以美国TVA的技术为代表，我国上海化工研究院也有类似的技术。此技术的优缺点同转鼓流化床基本一致，每套装置的生产能力一般在10万t／a以下。

　　新型喷动床转鼓造粒技术

　　清华大学在多年造粒实验研究的基础上，开发出了新型喷动床转鼓造粒技术。

　　转鼓抄板将尿素颗粒送入喷动床，从双流喷嘴喷出的尿素溶液与颗粒逆流接触，进行包覆造粒。包覆后的尿素颗粒从喷动床落下后，被抄板抄起，进行新一轮的造粒过程。转鼓出口颗粒经冷却筛分后，得到粒径合格的产品。冷却空气从转鼓一端进入，在流动过程中与尿素颗粒进行高效率的换热。夹带着细颗粒的冷却空气从转鼓另一端出来后进入喷淋造粒塔。喷淋造粒得到细粒尿素直接作为喷动床造粒晶种，可以有效利用原有的喷淋造粒设备。

　　该技术的转鼓结构与转鼓流化床造粒技术的相似。不同之处在于：

　　(1)转鼓内用喷动床代替了流化床，喷动床内没有流化气体，装置简单；(2)采用颗粒与喷雾液滴的逆流接触，避免了尿素溶液对转鼓壁的黏接；(3)大颗粒物料在喷动床内的停留时间比小颗粒的短，有利于尿素颗粒的均匀包覆，可进一步减小返料比；(4)能耗低，除了没有流化床压降外，在放大时可直接用一段蒸发的尿素水溶液造粒；(5)粉尘少，有利于环境保护。

　　新型造粒技术具有很大的优势。清华大学已建立起年产千吨的喷动床转鼓造粒小试设备，但目前尚无大规模生产装置的报道。

　　结 论

　　大颗粒尿素无论在国际市场还是在国内市场均呈现快速发展的势头。各造粒工艺产品粒度、造粒方式、适应范围、投资成本等各有不同，尤其是我国的尿素产品多为喷淋塔造粒，大颗粒尿素生产所占比例偏小，面临着亟需改造的任务。因此，尽快发展我国的大颗粒尿素技术并进行大规模生产有深远的意义。