文档介绍：大颗粒尿素技术的现状和发展
李思强
一、尿素成粒原理
大颗粒尿素(机械造粒尿素)与小颗粒尿素(造粒塔造粒尿素)的成粒原理是不同的。简单地说,大颗粒尿素是依靠机械方法将尿素熔融物雾化为细小液滴,在特定环境下以固体尿素颗粒为晶种,多个细小液滴结晶固化在一粒晶种上,使这个固体颗粒越长越大,最终成为大颗粒尿素。大颗粒尿素粒子形成是多次结晶的结果,结晶的方向交错分布,成粒的大小与细小液滴数量(结晶次数)相关。
小颗粒尿素(造粒塔造粒尿素)是利用旋转的尿素造粒喷头(也可使用固定的尿素造粒喷头,但尿素熔融物要有一定的静压头)的小孔将尿素熔融物以液柱形式喷出,尿素熔融物的表面张力使液柱断裂,形成球型液滴。在造粒塔中球型液滴与空气逆流接触降落,降落过程中冷却结晶,结晶的方向单一,成粒的大小与冷却过程相关,由于造粒塔高度有限,粒子不能过大,否则落到塔底还未固化,就无法完成造粒过程。相比较可以看到:
1、大颗粒尿素(机械造粒尿素)的结晶方向交错分布,小颗粒尿素(造粒塔造粒尿素)的结晶呈单一方向,这个差别使两者的颗粒强度明显不同。
2、大颗粒尿素成粒的大小只与结晶次数相关,从工程角度看,没有约束条件,小颗粒尿素成粒的大小与尿素造粒塔高度相关,从工程角度看,存在硬性约束条件,这个差别使两者的颗粒大小不同。
大颗粒尿素的优越性是无庸置疑的:颗粒强度高,破碎少;表面粗糙,可与磷钾等颗粒肥料混配;氮素利用率高等,是市场欢迎的化肥品种,但是大颗粒尿素制造成本高于小颗粒尿素,影响了用户使用的积极性。作为化肥生产企业,选择一个好的技术,以较小的投资,较低的运行成本,给用户提供质量优良、价格合理的产品是我们义不容辞的责任。
二、国外的两种大颗粒尿素技术简介
生产大颗粒尿素的方法主要有流化床造粒、转鼓造粒、圆盘造粒、钢带直冷造粒等。这些方法大多是成熟的,有效的。以下重点介绍两种能力比较大,有工业装置的国外工艺。
挪威海德鲁公司的流化床造粒
挪威海德鲁公司(Norsk Hydro) 的流化床造粒器为矩形设备,由上室、下室、多孔分布板和溶液喷嘴组成,上室用档板隔成若干部分,档板的作用是防止尿素粒子返混;多孔分布板起到均匀分配流化空气的作用;溶液喷嘴位于多孔分布板上方,具有一定高度,并和器壁保持一定距离,防止尿液雾滴粘附在器壁上。95% ~ 96%的添加有甲醛的尿液经喷嘴被低压空气雾化后喷洒到流化床内形成一个倒锥形的细雾区,为避免喷嘴堵塞,雾化用低压空气需先加热到略高于尿液的结晶温度;返料的细粒尿素被流化空气吹起在流化床内剧烈搅动形成一个沸腾区;2 个区域互相交错,尿液细雾即喷涂在尿素粒子上,经冷却与干燥作用,成为一个较大的粒子。在流化床搅动的过程中,又产生另一个喷涂过程,使较大的粒子不断增大成为大颗粒尿素,大颗粒尿素由于重力作用沉降到底部多孔分布板上,借助于流化空气在多孔板锥形孔产生的水平推力进到下一室。根据所需的粒径要求,可在若干个室内依次喷涂、依次沉降后推到下一室,直到达到要求的粒径,再从造粒器内排出。
挪威海德鲁技术的优点是推出的历史长久,建设装置业绩多,技术成熟,缺点是投资高,能耗高。适于新建大型装置。
日本东洋工程公司的喷射流化床造粒
日本东洋工程公司(TEC )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。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,使产品形状更加圆整、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的冷却作用,而且由于带压尿液直接经喷嘴喷淋在喷射床上,可减少
雾化空气加热需要的能量。TEC技术的能耗略低于海德鲁技术,但是工业业绩少,投资高,投入产出比不甚合理。
三、北京达立科公司的双转鼓流化床技术
以下介绍我公司具有自主知识产权的双转鼓流化工艺(DDG)及相关技术新的进展。
国外的大颗粒尿素技术是成熟的,但也有一些局限性。例如床造工艺复杂,投资和能耗都比较高,这个两高,限制了国内大颗粒尿素的生产,也影响了科学施肥工作的进展。
1998年我公司提出了双转鼓流化床技术的基本方案,与清华大学的院士、教授一起研究完善,并共同申请了由双方共同所有,我公司独家经营的国内专利(一种尿素转鼓造粒装置 ;一种尿素转鼓冷却装置 ;;),该专利在清华大学进行了造粒转鼓的验证性试验。2001年,