基于机械造粒的大颗粒尿素的制备

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摘 要：机械造粒的尿素产品主要是大颗粒尿素，粒径在2~8mm。由于大颗粒尿素具有更高的强度及更好的防潮性，因此成为肥料混合的首选原料。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。目前世界上大颗粒尿素的制备技术中，比较有代表性的技术有挪威海德鲁公司的流化床造粒技术，本文简单谈谈此项技术。

关键词：机械造粒 大颗粒尿素 制备

20世纪60年代以来，受优质混合肥料的强劲需求，尿素大颗粒造粒技术得到了发展；20世纪80年代，流化床造粒技术的发展进一步推动了大颗粒尿素的生产。世界大颗粒尿素的产能的增长速度快于小颗粒尿素。从1980到2003年，大颗粒尿素占世界尿素总能力的比例从11%增长到22%，预计未来大颗粒尿素将占世界尿素总能力的26%。

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。目前世界上大颗粒尿素的制备技术中，比较有代表性的技术有挪威海德鲁公司的流化床造粒技术、荷兰斯塔米卡邦公司的流化床造粒技术、斯那姆公司的降帘式滚筒成粒技术、日本东洋工程喷流床造粒技术、法国K-T公司流化床转鼓造粒技术等。我国自主开发并已经建成多套工业化大颗粒尿素造粒装置的组合双转鼓大颗粒尿素技术。

一、挪威海德鲁（Hydro）流化床造粒技术

1.流化床造粒技术基本原理

流化床造粒用于制备大颗粒尿素。在造粒机中，先加入细粒子作为晶种，然后从分布板之下通入热空气使形成流化床。埋在床层中的喷嘴将浓度大于95％的料液喷入。料液在喷嘴中被热空气雾化为极细的雾滴，均匀地喷洒到床层中，附着在尿素晶种的表面上，经过一定的时间．便可长大到规定大小的尺寸，从床层排出。从分布板下通入的载气利用尿液的结晶热把料液水份蒸发掉，并将水分带出。排出的物料其温度较高，在另一流化床中用空气冷却到包装或贮存温度。通过筛分机对产品进行筛分，符合粒度标准的作为产品，过大的颗粒经过粉碎，连同筛下来的细粉料一起乍为晶种返回造粒机，多余者返回蒸发系统

为保持产品的流动性并减少粉尘和结块，在喷入的料液中配入少量的甲醛溶液。

大颗粒尿素的优点是生产过程基本上无环境污染，运输及施用中粉尘损失少。贮存方便，使用有缓效作用。

2.Hydro 流化床造粒工艺流程

Hydro 流化床造粒工艺是将尿素质量分数为96％的溶液通入造粒机中的喷头总管，经雾化空气雾化后，喷洒在处于流化状态的晶种上，使大量微小液滴在晶种表面进行连续蒸发和固化，从而得到一定大小的颗粒状尿素。

如图1所示，流化床位于造粒机上壳体的下部，造粒机从左到右分为6 个腔室。晶种被送到第1 室，在此受到尿素溶液的喷洒，当尿素颗粒从第1 室转入第2 室再转入第3 室时，其粒径由于累积而不断长大（这种累积模式使颗粒均匀长大），并利用结晶热以最快的速度使水分蒸发，因而颗粒结构致密均匀、硬度高。后面3 个腔室用于冷却颗粒。图2为Hydro流化床造粒工艺流程 。

流化床造粒系统分为：给料和造粒系统、冷却系统、筛分及返料系统、尘洗系统。下面以某公司年产52万吨尿素的流化床造粒系统为例进行说明。

给料和造粒系统包括的设备主要有静态混合器、流化空气风机、流化空气加热器、造粒机、雾化空气压缩机、抽料机、安全筛、雾化空气加热器等。从蒸发系统来的96%尿素溶液在静态混合器前加入标准甲醛溶液后进入静态混合器混合，再到尿素总管，分成9组进入造粒机。每一组分配管上有23个喷头，尿素溶液进喷头后被雾化空气压缩机送来的压力为49~54Kpa（G），温度为135℃的空气雾化成小液滴，然后喷到细小的晶种上。由于造粒机下箱有流化空气的作用和多孔板的特殊构造，使尿素粒子有一个向前推力而进入下一个室，再继续长大。经过3个室长大后再经3个室冷却至90~95℃，就到了造粒机的出料口，经抽料机抽到安全筛，将10mm以上的大块尿素筛去，其余都到冷却系统去冷却。

冷却系统包括的设备主要有流化床冷却器、空气风机、空气冷却器等。从安全筛下来的尿素粒子进入流化床冷却器后，被流化空气风机送来的冷空气冷却至60℃，同时由于多孔板的特殊结构，使尿素粒子能向前移动而进入斗提机。该系统是在微负压下操作。尿素粉尘经流化床冷却器上部风道抽去尘洗系统。空气冷却器主要用来给流化空气除湿。

筛分及返料系统的主要设备有：斗提机、振动筛、振动筛给料机、破碎机等。从流化床冷却器来的温度为60℃左右的尿素进入斗提机提升至45m高处，然后分两路进入振动筛给料机再到振动筛，将尿素粒子筛分成3种规格的产品。粒径大于4~4.25mm的尿素粒子在上层筛网去破碎机，经破碎后去作返料或去溶解槽；粒子直径小于2.0~2.45mm的尿素直接作返料去造粒机；粒径在2.0~4.00mm的尿素作为最终产品送去计量和进入散库或包装。

尘洗系统的主要设备有：造粒机洗涤器、冷却器、除尘风机洗涤器、洗涤器贮槽、循环洗涤泵、抽风机及溶解回收槽。从L150顶部出来的空气中含有约占装置产量4%(质量分数)的尿素粉尘直接到造粒机洗涤器，被循环洗涤泵送来的稀尿素溶液和造粒机洗涤器的除沫器所用的工艺水洗涤吸收，最后浓度达到45％后送溶解回收槽，然后泵送到蒸发系统。

流化床造粒的工艺参数控制主要有：尿素溶液的温度、压力、浓度、甲醛含量；雾化空气的温度、压力、流量；造粒机的流化空气的温度、压力、流量；造粒机内温度、料位高度、真空度；返料比（指返回造粒机的细粉量与成品量之比）。

二、该造粒工艺特点

1.造粒机采用空气雾化和流化床相结合的技术，造粒效率高，生产能力大，成品质量好，颗粒大，强度高。

2.操作简单。开停车时间短，可在设计负荷的30%~120%操作，调节灵活，弹性大，适应性高。

3.采用添加甲醛及雾化流化造粒技术，流化床形成的粉尘少，含尘尾气采用分段湿式洗涤，吸收率高，放空尾气中尿素粉尘含量低于20mg/Nm3。

参考文献：

[1]李珊珊. 尿素合成工艺的比较[J]. 科技情报开发与经济, 2010, (11) .

[2]沈华民. 工业尿素合成理论(一)[J]. 化肥工业, 2009, (05).