滾筒造粒復(fù)合肥裝置半料漿雙氨化工藝技術(shù)升級(jí)改造

崔尚寶，董正遠(yuǎn)，王洪富，王婷婷，高進(jìn)華，解學(xué)仕

（1.史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，山東 臨沂 276700；2.臨沂市測(cè)土配方（企業(yè)）重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 臨沂 276700）

0 引言

自2012年首套應(yīng)用半料漿雙氨化（管式反應(yīng)器）造粒技術(shù)的20萬(wàn)t/a復(fù)合肥裝置建成投產(chǎn)以來(lái)，多家復(fù)合肥企業(yè)選用此技術(shù)新建了數(shù)套生產(chǎn)裝置；同時(shí)數(shù)家復(fù)合肥生產(chǎn)企業(yè)也選用此技術(shù)對(duì)其原有裝置進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，均取得了一次開車成功［1］。

史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱史丹利）對(duì)蒸汽團(tuán)粒法滾筒造粒生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)一條生產(chǎn)線可靈活運(yùn)行半料漿雙氨化（管式反應(yīng)器）造粒技術(shù)、氨酸法造粒技術(shù)、氨化造粒技術(shù)，兼容在線硫酸脲造粒技術(shù)，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)介紹如下。

1 半料漿雙氨化工藝技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 半料漿雙氨化工藝生產(chǎn)原理

肥料造粒過(guò)程中的液相量和溫度是保證成粒的關(guān)鍵條件［2］。在一定范圍內(nèi)，液相量增多，顆粒就會(huì)增大，成粒率就越高。但液相量過(guò)多將產(chǎn)生大團(tuán)塊，并使顆粒水含量升高；液相量不足，成粒率偏低。

半料漿雙氨化造粒技術(shù)是應(yīng)用硫酸與氨反應(yīng)、磷銨料漿與氨反應(yīng)所放出的大量反應(yīng)熱及固體磷銨氨化這一特性來(lái)實(shí)現(xiàn)造粒的。生產(chǎn)過(guò)程中主要是調(diào)節(jié)管式反應(yīng)器及噴氨軸二次氨化產(chǎn)生的液相量，其控制的基本原則如下［3］：（1）在液相量略有不足的情況下，視造粒狀況，調(diào)節(jié)進(jìn)入噴氨軸的蒸汽量，或通過(guò)調(diào)節(jié)配方增大固體原料帶入的液相量；（2）在液相量嚴(yán)重不足的情況下，視造粒狀況，調(diào)節(jié)管式反應(yīng)器的負(fù)荷，即固定管式反應(yīng)器通氨量，增大管式反應(yīng)器料漿投入量或硫酸投入量，同時(shí)增大噴氨軸通氨量；（3）根據(jù)磷銨的組成，確定噴氨軸的通氨量，視造粒狀況，調(diào)節(jié)噴氨軸所加入的蒸汽量；（4）根據(jù)配方調(diào)節(jié)管式反應(yīng)器的磷銨中和度；（5）根據(jù)配方確定中和耗氨率（見表1）。

表1 不同物料中和耗氨率

1.2 半料漿雙氨化工藝特點(diǎn)

半料漿雙氨化造粒技術(shù)氨反應(yīng)充分，氨一次利用率高；造粒成粒率高、可操控性強(qiáng)，裝置的自動(dòng)化程度高；產(chǎn)品接近于中性、水含量低、顆粒強(qiáng)度高，因而產(chǎn)品結(jié)塊性降低，抗結(jié)塊能力強(qiáng)；造粒無(wú)須添加黏土，實(shí)現(xiàn)了無(wú)填料造粒，產(chǎn)品水溶性好。

2 改造前滾筒造粒生產(chǎn)工藝

改造前裝置為10萬(wàn)t/a滾筒造粒復(fù)合肥裝置，該裝置原工藝技術(shù)為蒸汽團(tuán)粒法轉(zhuǎn)鼓造粒技術(shù)，工藝配置為雙烘、雙冷工藝方案，設(shè)備平（立）面布置。

2.1 改造前生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述

生產(chǎn)所需的氮、磷、鉀等原料分別經(jīng)過(guò)計(jì)量后，經(jīng)混料傳送帶、提升機(jī)、鏈破粉碎后進(jìn)入原料倉(cāng)，料倉(cāng)內(nèi)的物料經(jīng)由原料計(jì)量秤計(jì)量后與篩分下來(lái)的小顆粒、粉面及破碎后的返料同時(shí)進(jìn)入造粒機(jī)，輔料經(jīng)螺旋計(jì)量秤計(jì)量后也進(jìn)入造粒機(jī)。造粒機(jī)內(nèi)的物料經(jīng)過(guò)蒸汽造粒后經(jīng)由輸送帶進(jìn)入一級(jí)烘干機(jī)，烘干后由輸送帶傳送進(jìn)入一級(jí)冷卻機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻后的物料經(jīng)過(guò)傳送帶上、提升機(jī)進(jìn)入粗篩，篩分后的大顆粒經(jīng)粗料傳送帶傳送至破碎機(jī)粉碎并落在總返料傳送帶上，成品及粉面經(jīng)過(guò)兩級(jí)傳送進(jìn)入細(xì)篩，細(xì)篩篩分出的小顆粒及粉面經(jīng)過(guò)細(xì)返傳送帶傳送至總返料傳送帶傳送進(jìn)入造粒機(jī)，細(xì)篩篩分后合格的物料顆粒直接進(jìn)入二級(jí)烘干機(jī)，經(jīng)過(guò)第二次烘干后的物料進(jìn)入二級(jí)冷卻機(jī)冷卻，然后經(jīng)過(guò)精篩、包膜機(jī)包膜、成品振篩后進(jìn)入料倉(cāng)，通過(guò)自動(dòng)包裝秤包裝后由機(jī)械手碼垛入庫(kù)。工藝流程見圖1。

圖1 史丹利10萬(wàn)t/a滾筒造粒復(fù)合肥工藝流程

一級(jí)烘干、一級(jí)冷卻、二級(jí)烘干、二級(jí)冷卻的尾氣分別經(jīng)過(guò)布袋除塵、水洗除塵后達(dá)標(biāo)排放，篩分及造粒機(jī)的尾氣經(jīng)布袋收塵后達(dá)標(biāo)排放。

2.2 改造原因分析

原蒸汽團(tuán)粒法滾筒生產(chǎn)工藝，主要利用蒸汽熱量進(jìn)行成球造粒，然后進(jìn)行烘干和冷卻，原工藝生產(chǎn)存在的不足主要有以下幾點(diǎn)：（1）能耗相對(duì)較大，造粒機(jī)內(nèi)蒸汽用量相對(duì)較多，后續(xù)烘干溫度相對(duì)要高，一般烘干爐頭溫度在300～500℃，造成生產(chǎn)成本相對(duì)較高；（2）產(chǎn)品顆粒強(qiáng)度不高，產(chǎn)品易板結(jié)和粉化，一般強(qiáng)度為15～25 N；（3）臺(tái)時(shí)產(chǎn)量不高，再提高受限，尿基工藝臺(tái)時(shí)產(chǎn)量一般為15～20 t。

3 技術(shù)升級(jí)改造

3.1 造粒部分

將原裝置蒸汽團(tuán)粒法造粒改造為半料漿管式反應(yīng)器造粒，同時(shí)，還兼容管式反應(yīng)器+氨軸生產(chǎn)技術(shù)（半料漿）、在線混酸器+氨軸生產(chǎn)技術(shù)、氨化造粒技術(shù)（氨軸）。具體改造措施如下：（1）造粒機(jī)內(nèi)加裝半料漿管式反應(yīng)器，調(diào)節(jié)管式反應(yīng)器中和度，有利于減少管式反應(yīng)器堵塞和提高氨的利用率，同時(shí)增加床層二次氨化，以保證料漿的中和度，這有利于增高造粒床層溫度，減輕烘干負(fù)荷及提高氨的利用率；（2）造粒機(jī)內(nèi)加裝最新型噴氨軸，將其固定于管梁，由出料側(cè)伸入造粒機(jī)內(nèi)，操作位于現(xiàn)有造粒平臺(tái)，造粒操作可直接控制噴氨軸；（3）造粒機(jī)內(nèi)加裝在線混酸器，通過(guò)在線濃硫酸稀釋調(diào)配，有效利用濃硫酸的稀釋熱，提高床層溫度，提高反應(yīng)效果，以保證低品位產(chǎn)品的生產(chǎn)，增加裝置的生產(chǎn)彈性；（4）增加氨管、硫酸管、洗液流量計(jì)；（5）增設(shè)磷銨料漿制漿系統(tǒng)，新增地下料漿槽一個(gè)、料漿中間槽一個(gè)及料漿流量計(jì)量、控制設(shè)備；（6）總返料傳送帶加裝托輥秤，以計(jì)量系統(tǒng)返料量，為造粒液固比控制提供參數(shù)。

3.2 濃硫酸輸送部分

在硫酸罐區(qū)新增2臺(tái)濃硫酸泵（氟塑磁力泵，變頻器調(diào)節(jié)流量），將濃硫酸直接送入管式反應(yīng)器，流量計(jì)量采用電磁流量計(jì)。

3.3 控制與計(jì)量

磷銨料漿配制部分新增一臺(tái)尾洗液定量控制儀，以保證料漿的相對(duì)密度穩(wěn)定。

3.4 烘干部分

一級(jí)烘干機(jī)前段加設(shè)抄板，以防二次成粒。同時(shí)修補(bǔ)一級(jí)烘干機(jī)出料箱與筒體的鱗片密封。另外，出料箱加導(dǎo)流板，以增加干燥的有效風(fēng)量。

3.5 尾氣處理工序

固料部分原尾氣處理采用旋風(fēng)除塵+重力除塵+噴淋水洗的技術(shù)方案，造粒尾氣處理后氣體進(jìn)入固料部分的重力沉降室；造粒尾洗液進(jìn)入固料部分的洗液池。此部分改造為：造粒尾洗液與固料部分的洗液分開，造粒尾氣文丘里洗液槽獨(dú)立運(yùn)行，其洗液除作為文丘里循環(huán)液外，另引出至磷銨制漿槽（見圖2）。

圖2 改造后尾氣處理洗液流向

固料系統(tǒng)的各旋風(fēng)除塵器加裝橡膠排灰閥、清掃鏈等組件，保證其工況正常，同時(shí)有效地保證干燥及冷卻的有效通風(fēng)量，避免系統(tǒng)風(fēng)短路，提高除塵效率，減少粉塵后移，降低粉塵排放量。

3.6 改造新增設(shè)備

改造新增設(shè)備見表2。

表2 改造新增設(shè)備

4 技術(shù)升級(jí)改造后流程

4.1 磷銨料漿制備

選擇用地下料漿槽配制磷銨料漿，經(jīng)液下泵送入料漿中間槽，以備造粒機(jī)的管式反應(yīng)器使用。具體方案如下：

（1）按設(shè)定的磷銨料漿相對(duì)密度，設(shè)定地下磷銨料漿槽投入的洗滌液量，然后啟動(dòng)尾洗液定量控制儀，向槽內(nèi)加入洗滌液；同時(shí)，向地下料漿槽投入定量的固體磷銨。配制過(guò)程中，須進(jìn)行料漿密度及溫度的測(cè)定，以保證能夠滿足管式反應(yīng)器工藝需求，若溫度低，則利用蒸汽進(jìn)行直接加熱。

（2）打開地下料漿槽液下泵至混酸槽的閥門，將磷銨料漿送入混酸槽，實(shí)現(xiàn)氨化轉(zhuǎn)鼓硫基功能。

（3）打開地下料漿槽液下泵至新增料漿中間槽的閥門，將磷銨料漿送入料漿中間槽，實(shí)現(xiàn)半料漿雙氨化（管式反應(yīng)器）功能。在料漿進(jìn)入料漿中間槽前設(shè)置一過(guò)濾網(wǎng)，以便去除料漿中的異物，防止料漿中間槽的料漿泵堵塞。為保證磷銨料漿進(jìn)入管式反應(yīng)器時(shí)，其溫度、黏度、密度等關(guān)鍵參數(shù)穩(wěn)定，料漿中間槽配置蒸汽加熱盤管。

4.2 造粒部分

4.2.1 氨化轉(zhuǎn)鼓硫基復(fù)合肥

混酸槽經(jīng)泵送的混酸，由變頻器調(diào)節(jié)流量后進(jìn)入管式反應(yīng)器；氨站的氣氨經(jīng)計(jì)量控制后分別進(jìn)入噴氨軸和管式反應(yīng)器，通過(guò)調(diào)節(jié)一次氨和二次氨的加入量，控制造粒成粒效果。

4.2.2 半料漿雙氨化（管式反應(yīng)器）造粒技術(shù)

磷銨料漿中間槽經(jīng)泵送的磷銨料漿，由變頻器調(diào)節(jié)流量后進(jìn)入管式反應(yīng)器；同時(shí)，w（H2SO4）98%的濃硫酸也經(jīng)計(jì)量后加入管式反應(yīng)器內(nèi)。氨站的氣氨經(jīng)計(jì)量控制后分別進(jìn)入噴氨軸和管式反應(yīng)器，通過(guò)調(diào)節(jié)一次氨和二次氨的加入量，控制造粒成粒效果。

4.2.3 氨酸法造粒技術(shù)

硫酸罐區(qū)經(jīng)泵送的濃硫酸（變頻器調(diào)節(jié)流量）和來(lái)自尾洗系統(tǒng)的洗液分別經(jīng)計(jì)量送入在線混酸器，經(jīng)在線混酸器調(diào)配濃度后，直接將高溫稀硫酸噴到造粒床層上。氨站來(lái)的氣氨與蒸汽一起進(jìn)入噴氨軸，并噴入造粒床層，對(duì)床層內(nèi)的硫酸和固體磷銨進(jìn)行氨化，通過(guò)調(diào)節(jié)在線混酸器的負(fù)荷和噴氨軸的氨與蒸汽量，控制成粒。

4.2.4 尾洗系統(tǒng)

造粒機(jī)及固料部分尾氣洗滌液均經(jīng)各自的尾洗泵（在泵出口去各自洗滌器的管線上增設(shè)旁路）送入地下料漿槽，供磷銨料漿制備使用。在此洗液管線上加設(shè)籃式過(guò)濾器，以去除洗液中的異物。由于造粒機(jī)及固料部分尾氣洗滌液用于制備料漿，造粒機(jī)及固料部分尾氣洗滌系統(tǒng)須外補(bǔ)水。

5 改造后生產(chǎn)中異常情況及處理

5.1 粉料

針對(duì)粉料發(fā)生時(shí)造粒床層溫度分3種情況進(jìn)行分析。

（1）造粒床層溫度低，產(chǎn)生粉料的原因是氨化不足，料漿量小，原料帶入水含量高?？赏ㄟ^(guò)加大噴氨軸通氨量、增大管式反應(yīng)器料漿投入量、調(diào)節(jié)配方、增大干氯化銨的配方量等措施進(jìn)行調(diào)整。

（2）造粒床層溫度高，產(chǎn)生粉料的原因是配方物料成粒性差，反應(yīng)區(qū)位置不當(dāng)，原料帶入水含量少。一是可通過(guò)將反應(yīng)區(qū)后移，延長(zhǎng)管式反應(yīng)器料漿對(duì)造粒物料改性時(shí)間，改善造粒物料的氨化性能；二是調(diào)節(jié)配方，增大濕氯化銨的加入量。

（3）造粒床層溫度正常，產(chǎn)生粉料的原因是配方物料成粒性差，反應(yīng)區(qū)位置不當(dāng)。除將反應(yīng)區(qū)后移外，可調(diào)節(jié)配方，在配方中加入粉狀尿素，生成四脲磷酸鹽及四脲硫酸鹽以改善造粒物料的黏性，增強(qiáng)造粒操作彈性。

5.2 出料粒度普遍偏大或偏小

出料粒度的主要影響因素為液相量、返料量、反應(yīng)區(qū)集中度。粒度偏大時(shí)可減小料漿、蒸汽加入量，增大噴氨軸通氨量；反之則增大料漿、蒸汽加入量，減少噴氨軸通氨量。

6 改造后效果分析

6.1 裝置生產(chǎn)操作彈性強(qiáng)，可生產(chǎn)多種復(fù)合肥產(chǎn)品

經(jīng)過(guò)工藝技術(shù)升級(jí)改造，將原裝置由單一氨酸法造粒工藝改造為兼具硫磷酸銨半噴漿造粒及氨化技術(shù)和氨酸法造粒技術(shù)等，使裝置生產(chǎn)操作彈性充分放大，可生產(chǎn)幾乎所有的復(fù)合肥產(chǎn)品。

6.2 生產(chǎn)成本下降

造粒無(wú)須添加黏土，原料成本降低。以28-6-6和18-18-18產(chǎn)品為例，噸原料成本可降低20元以上，最高可達(dá)75元。

6.3 裝置生產(chǎn)能力有所提升

從已進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造的生產(chǎn)裝置運(yùn)行情況看，在同等配方、同種原料的情況下，裝置生產(chǎn)能力可提高10%～25%。

6.4 造粒機(jī)出口物料水含量下降，降低了烘干負(fù)荷

造粒機(jī)出口物料水含量下降，一般情況w（H2O）在3%以下，降低了烘干負(fù)荷，降低了煤耗。

6.5 除塵尾洗液得到全部回收

以史丹利臨沭公司為例，裝置應(yīng)用半料漿雙氨化（管式反應(yīng)器）造粒技術(shù)升級(jí)改造后，每日裝置回收尾洗液25 t，既解決了濕法除塵尾洗液回收困難的問(wèn)題，又極大降低尾洗液濃度，有效地提高了濕法除塵效果，保證尾氣達(dá)標(biāo)排放，從根本上解決了困擾復(fù)合肥生產(chǎn)的環(huán)保達(dá)標(biāo)排放問(wèn)題，同時(shí)雨污分流池的水回用，降低了用水成本。

6.6 產(chǎn)品質(zhì)量提升

產(chǎn)品顆粒強(qiáng)度顯著提高，達(dá)到30 N，抗結(jié)塊能力顯著增強(qiáng)。目前，已運(yùn)行裝置基本無(wú)產(chǎn)品結(jié)塊問(wèn)題發(fā)生。

7 結(jié)論

半料漿雙氨化造粒技術(shù)采用管式反應(yīng)器+氨軸+在線混酸器工藝，具有氨酸法造粒的特性，同時(shí)對(duì)原料變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，易于對(duì)粒子外觀進(jìn)行調(diào)整，可大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，利用反應(yīng)熱，降低生產(chǎn)能耗，節(jié)約成本。