氨酸管式反应器喷浆造粒技术应用

近几年来，随着一大批硫基复合肥装置的投运，目前硫基复合肥产品已趋于饱和，市场销售难度加大，竞争激烈。硫基复合肥装置，由于工艺技术限制，产品品种单一，难以满足市场多样化的需求。近期由于硫酸、合成氨、氯化钾、磷铵等原料持续高价运行，目前生产成本处于市场难以接受的高价位，企业利润降低，甚至处于亏损状态。

由于以上几方面原因，目前国内大部分硫基复合肥装置处于停产或半停产状况。采用氨酸管式反应器喷浆造粒新技术对现有硫基复合肥装置进行优化改造，生产市场需求量较大、行情较好的高氮氯基复合肥品种应对目前的困局，不失为一种可行的方法。

1、氨酸管式反应器喷浆造粒技术

1.1、酸氨管式反应器造粒技术的工艺过程

1）、工艺流程简述

来自配料工序的各固体原料（氯化钾、磷酸一磷、固体尿素、氯化铵、硫酸钙、普钙、填充剂等）和系统的返料进入转鼓造粒机，由贮罐来的浓硫酸、稀磷酸和尾气洗涤系统的洗涤液，经计量后加入到特制的管式反应器的混合段进行混合稀释；来自氨站的气氨经计量后分为两路，一路通过，经管式反应器混合段进入反应段，通过特制的分布器快速与混合后的混酸反应，生成的高温硫酸铵、磷酸一铵溶液经雾化喷头均匀喷涂到造粒机料床上。另一路气氨与蒸汽混合气化后，由混合分布器进入料层与料层中的磷酸一铵、普钙等继续在造粒机内进入化学反应，同时释放出化学反应热，干湿物料在造粒机的转动作用下团聚成粒。

管式反应器排出的水蒸汽以及料层中排出的水蒸汽随造粒尾气排出，造料尾气经复喷管和洗涤塔进行洗涤吸收，经洗涤后的净化尾气经尾气风机烟囱排空，洗涤液用泵送至洗涤塔和管式反应器，洗涤水通过管式反应器后形成过热蒸汽及高温料浆予以回收。

出造粒机的物料经干燥、筛分、冷却、筛分、包膜处理后进入成品库进行包装，大粒返料经破碎后与细粉返料一起返回造粒系统，干燥、冷却尾气以及吸尘尾气分别经旋风除尘器、重力沉降和水浴洗涤三级处理后达标排放。

1.2、氨酸管式反应器喷浆造粒新技术的主要特征

1)、造粒工况明显改善和稳定

造粒部分利用气氨与硫酸、磷酸一铵的化学反应热来提高造粒物料温度和改善物料特性，提温幅度可达15-30℃，而并非主要靠蒸汽和尿液来提高造粒温度，造粒温度可高达75-85℃，物料水份小于2.5%，成球率高达80%以上。

2)、实现一段干燥工艺、简化工艺过程

由于造粒物料温度较高，水份较低，一段干燥便于使产品水份降至1.5%以下，实现了一段干燥工艺生产高氮尿基复合肥工艺过程，简化了工艺过程。

3)、实现热筛分、热破碎工艺、提高能源利用率

由于干燥后产品水份较低（小于1.5%）可满足热筛分和热大粒破碎工艺，同时也提高了热返料的热量利用效率，以及降低了冷却负荷，缓解了产品的热结块倾向。

4)、实现无填充剂造粒、提高产品质量

由于利用气氨与硫酸、磷酸一铵的反应生成硫酸铵和部分磷酸二铵来改善物料特性，提高原料间的配伍性，有效解决了尿基复合肥物性差的问题，无需增加膨润土等粘性填充剂，可大量利用廉价的氯化铵氮源取代不溶性膨润土等填充剂和部分尿素，实现不溶性填充剂造粒，产品外观洁白、光滑圆润，无不溶性残渣，避免了填充剂颜色不稳定对产品外观的影响，提高了产品的外观形象和市场竞争力，同时还可利用低品位的国产氯化钾、普钙等原料，可进一步降低原料成本。

5)、简化尿素加工过程，避免缩二脲含量超标引起毒害

可直接利用固体颗粒尿素生产高氮尿基复合肥，而无需固体尿素融溶装置和尿素企业长距离尿液输送装置，减少了尿素融熔和输送部分的固定资产投资和较高运行费用，尤其是避免了以上装置易出现的产品缩二脲含量超标而导致的农作物烧苗现象。

6)、洗涤液得以回收利用，实现污水零排放

尾气处理的洗涤液用于造粒机管式反应器得以回收，即解决了传统工艺湿法除尘系统洗涤液的回收问题，又降低了原料损耗，可实现污水零排放。

7)、可有效防止不良副反应的发生并明显改善造粒物性

传统的硫酸、氨喷管（TVA氨化造粒技术），由于硫酸是在物料床层中与氨反应，因此，不可避免地出现硫酸与其它原料发生副反应；如硫酸与氯化钾反应在造粒机内生成大量氯化铵烟雾，无法看清造粒机内部物料运行状况，严重影响造粒操作；硫酸与尿素反应生成硫酸脲，硫酸脲有较大的溶解度，会导致造粒机内发生“和泥”现象，致使造粒无法进行，同时也会出现颗粒在干燥机内的二次粉化问题，影响生产能力的提高。

采用氨酸管式反应器和二次氨化技术代替传统的硫酸、氨喷管技术，由于管式反应器喷出的料浆为硫酸铵，无游离硫酸存在，可彻底避免以上副反应的发生,同时又通过二次氨化生成了部分磷酸二铵,有效改善了造粒物料特性,提高了原料间的配伍性,解决了干燥机、溜槽、破碎机、筛分机等设备的结疤，堵塞严重问题，保证了装置的连续稳定运行。

9)、产品质量显著提高、形成独特的产品特色

产品不溶性残渣少，产品外观洁白、光滑、圆润，有较强的市场竞争力；产品强度大于30N，产品水份小于1.5%，颗粒粒度均匀，有较强的抗结块能力；造粒工况稳定，产品内在养分波动小。

10)、生产综合成本明显降低

生产能力提高50%，使吨肥产品的各种固定成本明显下降。

产品质量的提高和产品的多样化，有利于产品品牌的创建，提高了产品的市场竞争力，尽而吨肥销售成本有所降低。

    充分利用原料间的化学反应热和系统的返料热量，吨肥产品的煤耗可降低30%以上。

产品抗结块能力的增加，消耗防结块剂的成本也有所下降。

洗涤液得到充分利用，原料消耗有所降低。

利用廉价的氯化铵原料代替填充剂和部分尿素，同时也可使用低品位、低价格的氯化钾、普钙等原料，使产品原料成本有所降低。

可采用一段干燥、热筛分、热大粒破碎工艺和直接利用颗粒尿素进行生产，简化了生产过程，固定投资和运行费用有所降低。

装置的连续稳定运行，降低了设备的事故率和维修费用。

以上几方面综合考核，吨肥综合生产成本与尿液喷浆工艺相比可降低120元左右，有较好的经济效益和社会效益，同时由于实现污水零排放，也有较好的环保效益。

1.3、主要工艺指标

1）管式反应器操作温度90-140℃

2）管式反应器操作压力02.-0.3Mpa

3）造粒物料温度75-85℃

4）造粒物料水份2.0-3.0%

5）造粒物料PH值6.0-6.5

6）干燥进风温度120-150℃

7）干燥出风温度70-90℃

8）产品水份≤1.5%

9）吨肥氨耗30-35kg/t

10）吨肥硫酸耗20-30kg/t

11）吨肥磷酸消耗60-100 kg/t

1.4、主要产品品种及特征

16-16-16    17-17-17    18-12-20    20-15-10   28-6-6    30-5-5

产品颗粒光滑、洁白、圆润、均匀，强度≥25N，产品水份≤1.5%，经简单包膜处理，不结块。

1.5、产品原料消耗及生产成本分析

1.5.1、16-16-16常规产品

2、采用硫基复合肥装置改产高氮氯基复合肥装置实例

国内某大型复合肥企业于2007年12月份将一套年产10万吨料浆法硫基复合肥装置采用氨酸管式反应器喷浆造粒技术将其改造为氯基复合肥装置，并成功运行，现将其改造情况介绍如下：

2.1技改的主要内容

1)新增一套原料投料系统。包括：2台园盘搅拌机、1台原料破碎机、2台原料皮带机、1台原料提升机、1台原料小料仓和1台原料计量秤。

2)利用原系统的包膜机φ2000X8000、30KW，做为造粒机，并增加1台造粒皮带机和一套氨酸管式反应器及配套装置。

3)利用原有的φ4.25X16m喷浆造粒干燥机改为干燥机。

4)利用原有的大粒滚筒、细粉滚筒筛和大粒破碎机，并新增一台成品细粉筛。

5)利用原有的流化床冷却机做为冷却机。

6)在包装前新增一台φ1.6X6.0包膜机和一条皮带机。

7 )尾气处理部分：利用原有的干燥尾气风机及洗涤除尘器，并新增一台φ2500X7500旋风除尘器和1台重力沉降室，尽可能减少尾洗负荷，返料以干态在线返回生产系统。

2.2技改新增设备型号及投资概况

1)、投料部分：24.5万元

①φ2200园盘搅拌机     18.5KW      2台      2X3.5万元

②LP-800原料破碎机     22KW    1台      2.5万元

③B800X15m原料皮带机    5.5KW    2台    2X3.0万元

④TH400X20m原料提升机   11KW    1台    5.5万元

⑤B650X4.0原料计量秤   1.5KW    1台    3.5万元

2）、造粒部分：28.5万元

①新增FG-15氨酸管式反应器及配套设施 1套   25万元

②新增φ600管道风机      2.2KW   1台      0.5万元

③新增B800X12m造粒皮带机5.5KW     1台    3.0万元

3）、筛分部分：6.5万元

新增FZS-16X50、2X2.5KW细粉振动筛    1台    6.5万元

4）、包膜部分：17.5万元

①新增φ1.6X6.0包漠机及配套设施     1套    15万元

②新增B650X15皮带机    4KW      1台    2.5万元

5)、尾气处理部分：8万元

①新增φ2500X7500旋风除尘器      1台    6万元

②新增4000X8000X4000重力沉降室    1台      2万元

6)、土建、电器、工艺管道及安装                  20万元

合计技改投资约                        105万元

目前新建一套年产10万吨复合肥装置，固定资产总投资约1000万元，本项技改与新建项目相比可节约固定资产投资约900万元。

2.3、技改后运行状况

1）、主要工艺指标

造粒出口物料温度：60-75℃

管式反应器温度：90-120℃

物料PH值：6.0-6.5

干燥机尾气进口温度:120-150℃

干燥机尾气出口温度:70-80℃

造粒机出口物料水份:1.5-2.5%

成品水份:≤1.0%

造粒机出口成球率:60-90%

生产能力:15-20t/h

2）、产品品种及特性

技改后本套装置既可利用原有工艺生产硫基复合肥，又可采用新工艺生产多品种氯基复合肥，还可生产有机-无机复合肥。

目前该公司生产的主要品种有：15-15-15、16-16-16、17-17-17、16-20-0等（因该公司有高塔复合肥生产装置，故本套装置目前未进行N＞17%以上产品生产）。

产品特征：水份≤1.0%,颗粒强度≥25N,颗粒光滑、洁白，不易结块，产品质量优于国标，达到国际先进水平。

3）、技改后存在的问题

由于现有硫基复合肥装置干燥机电机、尾气风机电机功率较大，吨肥电耗较传统工艺偏高，建议采用变频控制，以降低电耗。

3、结论

采用氨酸管式反应器喷浆造粒新技术对现有的硫基复合肥装置进行升级优化改造，生产高氮氯基复合肥，以应对目前硫基复合肥出现的困局，是一种可行的方案。

氨酸管反应器喷浆造粒新技术既可应用于硫基复合肥装置，又可应用于传统团粒法复合肥生产装置，还可应用于有机-无机复合肥装置，扩大了生产装置的生产弹性，提高了产品品质