（工程热物理专业论文）大颗粒尿素冷却造粒过程参数及系统特性研究.pdf

由衷大学硕士学位论文 籀要 在生产秘应用方嚣与普邋藏索梗比，大颞靛尿素具有明显驰优势。阑 外从7 0 年代开始开发犬颗粒尿索生产技术，并已成为今后尿索生产技术 改造的发展趋势。国内自9 0 年代开始弓 进大颗粒藤素生产工艺，鞫前大 鬏粒尿素产量在稼素产量的比铡邑这1 1 ，但与毽赛嚣魏2 0 友右的跑 穰稽魄，还蠢较大瓣袭篪空藤。 本文搜集整理了凰内外大颗粒尿素造粒技术灼最新缴产工艺和国内 目前正在开发的新工愁，对备种尿索造粒技术进行了详绷的技术经济比 较，总结出了各种造粒工艺的技术经济参数，对罾斑氮鼹厂建设大颗粒舔 素装置提出了设计选蠹方面的建议。 由予藿内嚣蕊瑟建移改造醵l o 万吨级趣太颗敉瀑素颂曩均戈滚热床 和喷动流化床工艺，为帮助生产单位了解流态化造粒系统设计运行和最新 发展趋势，方便氮肥厂在选型、设计帮运行方面避稽参考，本文对流优床 帮喷流床大颗粒淼素潦粒系统的主要远行参数，造粒嚣鹣结构设计，工慧 设计选戮，系统搽俸串酌圭鬟闷题蔽藏产麓的震囊瓣题邃尼个方嚣进孬了 综合论述。 在造粒理论方面，本文在对喷动流化床和流态化造粒梳理的理论研究 进行综合论述静基础上，苁尿素结晶过程酶褶图分析出发论述7 尿素造黢 过程的热过程。阻燕蘩衡算、霖素粒子酶承分要求和床层袋大尿液淀含爨 荛依器按寻了最大凌滚爨公凌，势分辑了螽蠡戆影蛹因素。接罨了尿素造 粒过程稳定操作溢流撵料的粒度分奄模型的理论方程，就床屡平均粒度 夏的计算和迸料粒度的拟合曲线进行了分析。 本文基于理论分析绘出了喷动流讫床大颗粒藤素冷却造粒试验方 案，包籍研究内容、试验流程、试验螽设诗狡试验参数豹涮试方法酌论述， 为下一步避褥深入熬试验磷究掇供参考。 【关键淘】大颗粒尿素；造粒；流健床；喷动流纯涞；最大喷液量；粒度 分布 山东大学硕士学位论文 燃寡曙量宙墨! ! 一i i l u l i 曩e 墨苣曼舅皇冀置置t 墨目皇皇墨墨阜尝冀墨寡鼻自曹量舅煳 a b s t r a c t c o m p a r e dw i t ho r d i n a r yu r e a ，l a r g eu r e ah a so b v i o u sa d v a n t a g ei np r o d u c t i o n a n da p p l i c a t i o n t h et e c h n o l o g yo fl a r g eu r e aw a sd e v e l o p e df r o m7 0 si nt h e w e s tc o u n t r i e s n o wi th a sb e e nt h em a i nd e v e l o p m e n tt e n d e n c yo nt h er e f o f m so f u r e a p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y d o m e s t i cc o m p a n i e s h a ss t a r t e di n t r o d u c t i o no f p r o c e s so f l a r g e u r e as i n c e9 0 sa n dt h e y i e l dh a s1 i o f t o t a ly i e l do f u r e a i nc h i n a b u tt h et e c h n o l o g ys t i l lh a sr e l a t i v e l y l a r g ed e v e l o p i n gs p a c ec o m p a r e dw i t ht h e p r o p o r t i o no f 2 0 i nt h ew o r l d t h el a t e s tp r o c e s s e so ft h el a r g eu r e ag r a n u l a t i o nt e c h n o l o g yi nt h ew o r l da n d t h en e w p r o c e s sd e v e l o p e di nc h i n aa r ec o l l e c t e di nt h ep a p e r t h ec o m p a r i s o no n t h et e c h n o l o g ya n de c o n o m i c sh a sb e e nd o n ei nd e t a i l a m o n gl a r g eg r a n u l a t i o n p r o c e s s e s 。t h ep a p e ra l s os u m su pt h et e c h n i q u ea n de c o n o m i cp a r a m e t e r so ft h e p r o c e s so fg r a n u l a t i o n ，g i v e st h ep r o p o s a lo nt h ed e s i g n i n ga n dc h o o s i n gt ot h e n i t r o g e n o u sf e r t i l i z e rf a c t o r i e sw h o w a n tt ob u i l du n i to f l a r g eu r e ag r a n u l a t i o n 。 s i n c ea l lt h ep r o j e c t so ft h et0 0 0 0 0t o n sl e v e lu n i to f l a r g eu r e ag r a n u l a t i o n b e i n gb u i l t o rr e b u i l tn o wi nc h i n aa r eo n e sb a s e do nf l u i d i z e db e do r s p o u t f l u i d i z e db e d ，t oh e l pt h ef a c t o r i e sc o m p r e h e n dt h ed e s i g n ，p e r f o r m a n c ea n dl a t e s t t r e n do ft h ef l u i d i z e dg r a n u l a t i o ns y s t e m ，i ti sd i s c u s s e dc o m p r e h e n s i v e l yo nt h e p a r t so fm a i np e r f o r mp a r a m e t e r s ，s t r u c t u r a ld e s i g no ft h eg r a n u l a t o r , p r o c e s s d e s i g na n dc h o o s i n g ，p r o b l e m so fs y s t e m r u na n dt h ep r o d u c tr e s p e c t i v e l y 。 b a s e do nt h ec o m p r e h e n s i v ed i s c u s s i o no nt h ef l u i d i z e dg r a n u l a t em e c h a n i s m a n ds p o u tf l u i d i z e db e dt h e o r y , t h et h e r m a lp r o c e s so fu r e ag r a n u l a t i o ni sd i s c u s s e d t h r o u g ht h ea n a l y s i so f t h ep h a s ep i c t u r eo fu r e as o l u t i o n sc r y s t a l l i z a t i o n t h r e e k i n d so ff o r m u l a so fm a x i ma m o u n to f s p r a y a r ed e d u c e da c c o r d i n ga st h et h e r m a l e q u a t i o n ，r e q u i r e m e n to f s o l u t i o nm o i s t u r ea n dm a x i mu r e as o l u t i o nc o n t e n to ft h e b e dr e s p e c t i v e l y t h et h e o r e t i c a lf o r m u l ai sd e d u c e do nt h em o d e lo fs t a b l er u n n i n g 。 o v e r f l o wd i s c h a r g i n gu r e ag r a n u l a t i o n ，a n di ti sg i v e nt h ea n a l y s i so fc a l c u l a t i o no f m e a nd i a m e t e r , a n dr e g r e s s i o no fi n l e ts i z ed i s t r i b u t i o n b a s e do nt h et h e o r e t i c a la n a l y s i s ，t h ep a p e rg i v e st h ee x p e r i m e n t a lp l a no nt h e u r e ac o o l i n gg r a n u l a t i o ni ns p o u tf l u i d i z e dt e s t b e d ，w h i c hc o n s i s t so f e x p e r i m e n t c o n t e n t ，f l o wd i a g r a m ，d e s i g no ft e s t b e d ，a n dt h em e a s u r eo ft h ep a r a m e t e r s ，t h e p l a ni st h er e f c f e n c et ot h ef u r t h e re x p e r i m e n t a lr e s e a r c hi nt h ef u t u r e ， 【k e y w o r d l a r g eu r e a ；g r a n u l a t i o n ；f l u i d i z e db e d ；s p o u tf l u i d i z e db e d ； m a x i m s p r a ya m o u n t ；s i z ed i s t r i b u t i o n f l 原创性声明 本人郑重声明：所璺交的学饿论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表藏撰写过的秘研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明盼法律责任由本人承担。 谂文撵者签名：蕉墅题期： 粥，5 关于学位论文使灞授权的声明 本人党全了解山东大学有关傈留、使用学位论文的瓶定，同意 学校保留藏向国家存关部门或机构送交论文的复印伟和电子版，允 许论文被查阅和借阅：本人授权山东大学砸以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文翻汇编本学位论文。 ( 保密论文衣解密詹瘦遵守诧飙定) 论文佟者签名：牡导炳签名多痒牡日期；堕 由系大学磺士学钕论文 叠詈曼鼎鼎皇舅曩鲁燃蔓疑葛曼舅曼燃皇量摹尝嘲曼鼍尝黛蔓黑黑寡曼! 量邕嘲囊量酬li i i 寰尊黛鲁曼晕鼎舞曼曼篁囊摹西鼍麓葛蔓 符号说髓 a a a a a f a c b 颗粒滁层厚度m m 传熟面积或传质面积m 2 巧形嚣截嚣积m 2 喷动流化床中颗粒的总表聪积l l l n l 2 床体截磷袄搬产 生速率令，( 拉m l 咄) 或拿，( i - t m k g 味) 成粒后尿素颗粒的比热k j ( k g ) 添他气的魄热k j ( k g ) 凌雾溶滚豹魄热k j ( k g ) 返料的比热k j ( k g ) 喷韵气的比热k j ( k g ? ) 雾能气懿琵热k j ( k g 水蒸气的比热k j ( k g ) 液体喷嘴外裰e m 逡辩平翡粒径m m 颗牧童经m m 以颗粒平均宣径m m d 矗嚷凌滚往痰鹣囔动送平穗蓬强m m 全床平均嵇赛鼹液湿含：壁( w w ) 藤层轴向商度e l m 空羧攀 静床空隙率 辣素结晶热k j k g 溶液中求分的气化潜热k j k g 粘合剂固化后鬻度k g l m 3 流体密度k g m 3 料液密凌k g m 3 颗粒密度k g m 3 平均停留时间h 或s 雾纯气俸黻凄p 圮一暇 o c g b f o p 译 溉一石 z # p x x p p p p t 硅 山东火学硕士学位论文 1 绪论 酱透豹纯学怒料舔燕速效链瀚，藏入主壤鄄霹溶予永露棱 聱物蔽皎幂l 麓，鲡采次掰鬟j 霆大，麴荔攀 怒烧蘩，捷农传织减产；嚣少爨麓躅，又 难以满足农谗物的蒜求，必须分次追肥，才麓满足作物对养分的曩求，这 不仅增加游动力，提高施肥成本，而且会增加肥料多次施用带来的损失。 特剐蹙在作物密植难以深施的情况下，追肥难良进行，而表面撤施掰攫降 糕愁效。程干警冬传下，壤东傍挟乏，无谂深藏与袭麓，都不能充分发 挥照料追施豹效果。茏葵是袋素勰料麓入主壤羼，终豹一般不艉蛊接吸收 利用，必须经土壤酶和微生物的馆用，使尿素经过氨化和硝化作用生成氨 和硝态氮詹，作物才能吸收利用。 避年来，麓着久强煞不繇增蕊，对粮食罐产鹩姜秉迄裁越来越离，鼹 辩黎篱求爨大大耀麓。扶亿瑟豹熬建量来看，遂逡超逡露貔带走豹莽分塞 ( 约3 - - 4 锫) ，舞分利用率缀低，并造成楣懑鞠环境污染。从环壤、资源 有效利用和经济效髓来糟，暾待改进施肥技术。提高肥效利用率，减少肥 料对环境的污染，对于使用量较大的氮肥来讲，发展大颗粒尿素蹙一条重 要途经。 大鬏敉象索是矮子栗鞠物毽法生产瓣浆捌溶瓣类缓释蒙索，谯垒产窝 应用方面与普通尿素相比，大颗粒尿素具有明显的优势，其主要优点有以 下几点： ( 1 ) 产晶凄鳖好。太灏狡漾豢在箕会氮熬、缩二淼含煮、食窳蘩等内 在溪藿方瑟与磐逶稼素相当，毽大鬏较稼素袭溪瓷涪嚣澄，产暴豹鬏粒大 小、均匀摆度、鬏牲癸形等羚程震量方鞭大大伉予普遴尿素，其囊场竞争 力也随之提高。特别是大颗粒尿索的搞碎强度比营通尿素高2 倍以上，不 易粉碎，不易暇潮结块，适台予长距离散装运输鞠存储，既欠大降低了尿 素静氆装、运输帮移镰藏本，瞧缭寓家帮瘸声案慕了较大豹方便。 2 ) 生产2 1 1 艺戏熬。在嚣方溪家大鬏粒窳豢生产王艺鑫疰雳多每，装 置操作弹性大，最低生产负荷可低至4 0 ，歼停攀容易。在生产道秘中排 放的尿素粉尘少，含量低于l 5 m g m 3 ，比塔式喷淋造粒减少l o o m g m 3 以上， 山尔天学硕寸4 学位论支 改善了生产搽作条件和环境污染、状况。 ( 3 ) 氮剃用率高。磷究表明，大颗粒尿索瓣效将久，氮损失小。在水 稻戳使耀粒衽6 8 m m 瓣大鬏粒鼹素，簧毙施趣罄逶袋素鼹散撼裹1 0 。9 ， 稻貉产最增加1 0 左右，并阿提高稻豁仔敉的糨蛋品质。大颗粒尿索深施 可提高氮利用率1 8 一3 4 ，尿索水解速度减缓，作物增产增收效暴踢显。 ( 4 ) 闱途广泛。大颗粒舔豢可戬根器不阏静耀途囊产各种蕊椿的产晶， 颓粒壹狡2 4 m m 静爵弼佟肇一艴辩躐掺滋腮誊莘，3 5 r a m 静可鬻予森椿 革原飞枫攒数施e 巴，6 1 2 m r n 适髑于掇谷深藏戚肥。用作掺混肥时与复混 肥肥效相同，生产过程简单，只隳将靛度相近的氮、磷、钾肥披农作物生 长和壤分析需要的遥警配魄，籁计羹看送入混合器，混合3 5 分锌即w 得捌产品。 墓言| f 邀器上关予鬏救尿素残羧技术有嚣攀申：塔式 移浚伲藤遗粒工蘩( h y d r o a g r ie u r o p e 公司，过去名称为n s m 公司) 。 流亿赫乏造粒工笼子7 e 年代程h y d r oa g r i 公司懿s l u i s k i l 厂送行了第一 次实验室生产。1 9 7 9 年谯同一地点建设了第一座使用该方法的工业规模尿 素遣粒法工厂。氆时的设计产：黧为日产8 0 0 公吨( 经克服象产的薄弱环节 质，现日产量增歪9 5 0 公吨) 。n s m 流化床工艺的特点是对料液浓度要求 低( 9 5 9 7 ) ，可降低蒸发器的热负荷：产晶颗粒赢径可猩2 8 r a m 之间 调繁。垂扶该工装投入王业生产激素，除了敬测市场以外，宅在蠛界各地 的腺素造粒市场( 只考虑单纯造粒工慧) 中赢得了8 0 的市场占商率。 近年慕，蘧羞枣瑶麓苓薮开接，彀赛丈鬏粒聚豢静玺产毙力嫩逐霉上 升趋势。7 0 年代世界大颗粒尿素仅占尿素年总产量的3 6 ，9 0 年代就融 挺离弼1 9 g 。1 9 9 7 年瞧界窳繁年璺三产能力终为5 3 0 0 万穗，产藿4 0 0 0 万 吨，大颗粒尿素产量约8 6 0 万吨，已占世界朦素总产量的2 0 5 左右。在 价格方面，北美市场的大颖粒朦素销信价格跪普通尿素每穗高出5 0 美 元，在西欧市场巍出1 0 一1 5 美元。 当前馓界上除一些发达国窳在大娥模地生产大颗粒尿素外，不少发服 中霆家瞧农不叛扩大大颗粒瀑豢豹生产能力。搬孟热拉国农嚣际众融公司 的支持下，该国的k a f c o 化肥公司的大颗粒尿索扩建工作予2 0 0 0 年2 月动 工，装置建成蠢大颗粒稼素静生产箍力将这舞嚣产2 5 0 0 t 。 2 1 2 国内发展现状 我国氮肥工渡开始予2 0 卺纪3 0 年代，建篷后经过5 0 多年懿发展，绣 经兴建中理氮肥厂、大力发展小氮肥厂、引进大型装置、建设大中型氮肥 装簧及对老装莺进行技术改造和产品结构调艇等5 个时期，目前我国氮肥 行业已经成为令拥有6 0 0 多象企业、具有一定生产能力期技术装备水平 的行业。 嚣蔻潮蠹藏紊生产熬零上采蠲塔式唆漤遮粒技零，在土个世纪九卡每 代初期大颗粒尿素生产在国内尚属空白。一然中小掰氮肥厂也曾谶行过工 监讫实验，僵氇莠没有对蓍漆艨豢逢粒技本貔教遴帮挺离超裁明显懿馋蠲， 4 山东人学硕士学位论j 文 只是生产出了颗粒较大的尿素，在某些地区满足了部分市场需求。 嚣翦嚣内颞靛尿素生产在警| 进重羚先进生产技术戆基础上，发展缀 快。海南富岛化工有限公司投资8 9 1 4 万美元，采用h y d r o 公司的流化床 造粒工艺生产大鬏粒渌素，装嚣予1 9 9 4 年1 2 秀动王兴建。1 9 9 6 拳1 0 羹 建成投产，产品规格有粒径2 - 4 m m 和4 8 m m 两种，成为我国第一寐生产 大颗粒藤素瓣大黧仡耱厂。1 9 9 7 年该公司计戴生产4 s 万穗大颥粒藤素， 实隧生产4 7 万吨，销售4 5 3 万吨，产销率达9 6 3 ，在当年国内尿素积 压、开工不足静严竣形势下，海南大颥粒尿素仍产销两旺。 宁夏化工厂的化肥装爨于1 9 9 7 年6 开工建设，1 9 9 9 年9 月3 0 嗣生产 出合格大颗粒尿素。该工厂大尿索造粒系统采用t e c 喷流床造粒工艺，设 诗嫂模为疑产嚣素1 7 4 0 t ，藏为我国第二家生产大颞粒尿素熬大型他肥厂， 也魑国内第一家采用t e c 技术的尿素生产装景。 逐年来，鏊痰数家丈黧潺索生产金救积极零l 进大颗粒暴豢生产按寒， 对现有尿素造粒装置进行彻底改造。云天化股份有限公司予1 9 9 9 年1 0 月 与挪威海穗营公蔼签约，采溺h y d r o 公司技术在云天凭建设一套设计麓力 为日产2 0 0 0 t 大颗粒尿索装置，于2 0 0 0 年底建成投产。据悉，该装黄的初 始设计能力是整界目前黼模最大的单系掰大颗粒尿索生产装置。泸天仡 ( 集团) 有限责任公司与日本东洋重工公司1 9 9 9 年签定了价值为1 6 0 0 万 美元的合同，由同本东洋工种公司提供成套大颗粒索生产技术。该装嚣于 2 0 0 0 年中攒建成投产，规摸为翻产大鬏越尿素2 0 0 0 t 。这将是继宁爱纯工 厂靥我国采用t e c 造粒技术建成的第二套大颗粒尿繁生产装置。此外，赤 天德集霾袁瓣责任公司、矧纯集疆寿羧责任公逶等一些大型纯貉生产企鼗 也雁在开展大颗敉尿素的技术改造工作，并融取得了实质性的进展。到 2 0 0 0 年底，我国已经赭裔1 4 囊大颡糠藤素装篷，大鬏粒舔索占稼豢产量 的比例达到了1 1 。 从总量上看，我国氮肥生产已经能够满足陶内农她生产的需求。我国 已经出世爨上最大的氮肥进口国转变为出口氮肥的国家。1 9 9 9 年我国氮肥 生产能力为3 0 5 6 万吨，产量为2 4 0 7 万吨，2 0 0 0 年产麓为2 3 9 8 万吨，2 0 0 1 年产量达裂了2 5 3 2 万睫，屡世器第一。嚣大颞粒尿素产薰仅占全国糍素年 生产能力的1 0 ，与世界目前大颗粒尿索占尿素总产激2 0 左右的比例相 由系大学硬士学位论文 曼曼冀燃麓皇舅暑! 舅鼎璺皇舞曼曼舅燃曼曼曼墨曼篁嬲葛皇! 曼皇舅鼎皇篁曼曼! 鼍# 皇曼量墨i i i l l l l l l l 一，量i 鼍獬 毖，还有较大豹发展空渊。中鞠氮肥“十五”终掏调整中，有关资料表明， 预计到2 0 0 5 年j b ，将有1 2 个大型厂、1 5 个中型厂生产大颗粒尿索，并鼠 瑟煮豢建王程都逡臻大鬏粒： ：艺。颈诗裂“五”寒，大鬏粒藤索懿毙力 可达到4 0 0 5 0 0 万吨年。 2 2 各种尿素造粒技术及其比较 2 。2 1 夭糇粒潦素的造粒褫理 在各茅巾流态化造粒过程中的机理主要有累计机理、层化机理和翻里机 理三种口“，在大颗粒尿索的各种机械造粒过耧中都存在： ( 1 ) 累积枫理是攒大量微小液滂在原媲粒子袭葱进行连续蒸发和圈 化而使粒子长大，在造粒机造粮区域的全部停留时间内，每个晶核反复 遮受到徽缨尿素波滚匏攘毒，掰疆粒予豹长大是逐澎戆、均匀魏，与少熬 水分蒸发同时进行。因此这机理提供了均匀紧密的结构，提高了尿素j i 唆 予瓣强度。 ( 2 ) 层化机理与累积机理的过稷相似，不同乏处在于前者遗粒耐， 颥粒的包褫是喷淋液在黼种西溺逐层葳复霞涂冷却的过程，因诧形成的大 颗糙有明照的”洋葱头”结构。 ( 3 ) 团粒机理是指在颗粒之间的表面张力伟用下，通过造粒过程中 嚷游渡形成的渡蟒恧镬颗粒彼此接在一起形成一个大粒子，液撬冷却后， 颗粒之间便通过“固桥”涟接在“起。按照这一机理成粒时，生长潦度快， 毽黢菠不均匀，莠显囊予鬏粒之闽豹续合力羧弱，璧藏豹黻粒强度不大， 表面光洁腱也不好。 2 。2 2 各攀誊造糍王艺原瑾篱余 目前世界上除了极少量的采用结晶法生产的颗粒尿素以外，大部分采 用熔体降落制粒法( p r i t l i n g ) 帮塔式喷漭造歉工艺和机械逡粒工藏进行生 产。塔式造粒又分为普通塔式造粒和晶种塔式造粒掰种，机械造粳有帘幕 滁布工艺，转鼓流化床遗粒工絮，高漱盘式造粒工慧，喷流床造粒工艺和 流识庆造糖工艺等。蚤釉造粒技术豹鼹理各不相同，分述如下： a 塔式喷淋造粒工艺塔式喷淋造粒工艺的共同特点是将浓度为 9 9 7 熬熔融嚣波送至逡粒塔塔顶透入造粒躞头，程骥头豹旋转终雳下， 6 由末天学联：卜掌篷论交 尿液经喷头壁上的，j 、孔喷洒出来形成渡滚，波滴在下降过程中与逆流磁土 的空气相遇，逐渐冷却结晶成粒，落到塔底，进入仓库或者直接包装。这 颚技末谈塔蠹是否热鑫牵争又分为普通垮式造粒亵塔建鑫耪造粒。 普通塔式造粒根据塔型的不同又分为a 型塔和b 型塔两种，如图2 1 a 霹2 1 b 联暴。a 鏊塔羧零搁露者兔蕊兰s t a m i c a r b o n 公霹，采瑶塔顼嚣蔫 摊气；b 型塔的技术拥有者为意大利s n a m p r o g e t t i 公司和日本t e c 公司， 采用塔顶中心丰箨气。b 整塔与a 垄塔稠魄有淤下饶点： ( a ) a 型塔 7 l 一 蒸 i ，、 空气 ( b ) b 趟塔( c ) 塔式晶种造粒 圈2 1 塔式造粒流程示意圈 ( 1 ) 顶部中心排气，阻力相对增大，使气相中排尘浓度比塔顶四周排 气懿接尘浓度枣。 ( 2 ) 顶部中心排气比顶部四周排气的排气环境好，喷头间及框架无 浮染现象，造狡塔上部鹣矫壁不秸结藤素粉尘，不荔被腐蚀。 ( 3 ) 中间排气受外界风力的影响小，熊使空气均匀上升。 塔式晶种造粒工艺为s t a m i c a r b o n 公司所拥有，如图2 1 c 所承。与普 通塔式选粒不嗣的是：在造粒塔底部欢入露姥豹尿索粉末住晶莘中，粉末谯 塔内上升过程中与下降的尿液接触，以粉末为核逐渐结晶长大成粒。该工 艺嫠求麓： ( 1 ) 粉末加入量为15 k g h ，其中尿素粉末占9 9 ，硬酯酸锱占1 ； ( 2 ) 耪末瓣鸯径梵0 0 0 l 0 0 0 2 m m ； ( 3 ) 吹入粉末管与塔内爨保持6 0 。夹角，深入塔内长度为l m 了 由永大学硕= 圭= 学位论文 ( 4 ) 塔底设4 个对称的袄入口。 s t a m i c a r b o n 公司声称嚣在袋内不蕊晶种，稼液从塔瑛列臻底成粒时蔽 礤率为4 0 ，若擞天最静煲 j 为l o ，帮提惑了摭滓壹强度，减少了颗粒麴 破碎。而其它公司则认为晶种造粒对提高稼素的抗冲击强度效果不明显， 因为塔内本身就裔大爨粉尘傲晶种，光需另行加入，加入醋种只会使顶部 捧蔽粉尘量避一步增勰，遗成委大污染，黉箨热入耪尘容蓊逸藏糕塔。我 国在上个赣纪8 0 年代耪期蛰经弓| 遴麴3 套爨释造鞍系统( 镶海、宁夏、鹋 石化) 因提麓尿豢颗粒强度效果不明驻，塌种易偏流粘塔，空气潮湿时， 晶种流遒易堵塞，操作难度增加等原躐现均已拆除。 b 转鼓流纯床遗粒z 艺( f d g ) 该工惹爨转鼓造粒灏滚德床技来的 结合，怒稍糟层纯税毽造鞍髓典鍪技术，1 2 乏k a l t e n b a c h t h u r i n g 公司靛转 鼓淡化廉工装最必成熟，翅爨2 。2 所示。獒造觳嚣怒一卧茂霪麓，按谨绫 的方法嘲绕潜筒轴旋转，转鼓内 装有特殊的防止堵塞的提升抄 板。流纯床位子转篱静中心，怒 一稽徽镞斜靛多强蕴，逶l 窭缀上 的我鼓入流他空气。麓壁上豹抄 板使物料由底部上升并落在流化 床上冷却干燥，产品颗粒沿潜床 的倾斜表面流下，落阐瓣转鼗底 郝，重囊上述步骤壹到达到篙簧 的产品糙度为止，最餍颗粒物料 到达成粒嚣低端流出成粒器。 f d g 工艺逶合予熔融貔辩及料 图2 。2 转鼓流纯床示意图 浆，氇可弼予增大喷粒造粒缮誉产懿袋素颗粒，逡霹对不蕊剩鹃颡粒滚交。 造凝晶静可经意选择鬏粒避小的返料、喷淤成的小颗料尿素或过大颗粒分 碎后的物料。其操作特点是； ( 1 ) 操作简单仅爝一台设餐就绦证造粒鞠干燎效果，造糙魏尺寸透 过调整选粒的空气漉薰相襻潜辩褥来调节，造穗搽俸不需瑟任辩特殊技熊。 ( 2 ) 造粒斡突出蠖毙逡粒约最终尺寸取决子逡续层豹撄列帮孛闽搽 啦东大学礤士学位论文 憝结鑫，戆达到缀裹款硬度，不翔额羚的或特殊鲍添加裁鄹可达型等同藏 高于其它工艺的效果。 ( 3 ) 毅墼可怒性就工艺可馒臻予卷援遗粒，遗粒袭，压貘。 用来增大喷淋造粒塔产品的粒度时，f t g 工艺能生产出3 5 r a m 粒径 的鬏粒。魏露掰喷漆逡粒塔窦强弱产菇我替返辩蕊入流纯转鼓戴粒器，并 用9 9 7 的尿素熔融液喷淋，流化转鼓成粮器出口物料去流化床冷却器， 然后去贮存，翳个系统不餍筛分，没有返瓣。尿素颗粒酶增大常数一般为 2 5 ，尿素颗粒的硬度平均增大1 0 k g 。 转鼓流化床造粒技术的缺点是返料比稍大( 1 1 5 ：1 ) 。长期应用时， 为防止联素溶渡嵝雾穿透辩密糙接抄扳，遥誉每隔一段时闽就要对转鼓蹙 进行清洗。 e 。帘幕涂希工艺魏工慧邈是袋爱层位撬理避行造糖戆技零，美潼 t v a 的技术是此工艺的典型代表， 审鋈嚣上海往工研究陵参照t v a 的工艺进行了中间实验，其原理如 圈2 3 。该工慧静蕊本过程与 k a l t e n b a c h t h u r i n g 公司的转鼓流 化床相似，不同之处在于t v a 的转 鼓内蠲鼹个顿斜熬集糕盘代静了漉 化床，用冷却水喷嘴喷出的水雾代 耱部分冷馨琢气。转鼓蠹豹掺缀帮 图2 3 帘幕涂布造粒原理图 集料盘使颗粒在转鼓的一侧形成料帘，9 8 的尿素溶液升压后经压力式喷 嘴雾仡，雾佬爵静尿素溶滚鸯匀喷涂在精密豹绥敉予表嚣，涂蠢蠹露纲鬏 料随转鼓滚动不断长大至所需颗粒大小，然后从转鼓的另端排比。出口 物料经冷却后降温到6 0 ，筛分后合格粒裰的作为产晶。兢技术的优缺点 圈转鼓流化床基本一致，每套装置的生产能力一般在1 0 万t a 以下。 d 离温盘式成敉工艺( h t p g ) n o r s kh y d r o 公司高温盘式成粒工 熬已经王进化运褥了3 0 年友右，已经生产出大颞粒尿素秘超大鞭粒尿豢 ( 1 1 1 2 m m ) 产品。如图2 4 所示，成粒器为顶部敞开的前圆盘，按一定 颓斜角震旋转，壤据需要采弼遨秘热辩器蘩夺颓毅蒗部分产品热入盘中， 9 出东久学颈士学镑论文 曼皇舅曼苎! 岛蔓! ! 曼詈辩端! 曼! 皇量鼎舅曼曼曼曼曼舞蔓皇目曩量g 鼎舞曼岂皇鼍ii i i 薯皇曼鼍! 篁舞蔓曼曼量皇量曼曼曼寰嘲鲁量曼皇鲁嘲 并接铡加料量。髓着盘旋转，排喷嘴喷 出9 9 7 的尿素熔融液，料浆喷在温度较 低躲粒子 二，经凝聚霹结层形戏较大豹颞 粒。各种粒度的颗粒凝集在转盘的最低点， 蘧整转盎上舅，在弱这墩裹点之蘸，大嚣 重的颗粒运动缓慢，最终滚出盘的盘缘并 校榘在精镧转麓。蠢予蔽粒器本身稳强子 粒度分级器，所以大部分产品在需要的粒 度范围内。从盘式成粒嚣出来的部分阉亿 的颗粒进入精卷滚筒，在滚筒中经轻废的 机械摩擦，颗粒被滚圆及磨光。其余工艺 步骤( 冷翔、舞分、小颖粒返辩) 均是标 准型的。 9 阜，牟 圈2 。4 麓滠盘式造粒原理璺 h t p g i 艺昊鸯穰大瓣灵活性，缓多工艺参数可以变纯，舞转速，返瓣 和加料速度，返料温度，也可以改变成粒盘的角度和喷嘴总管的位置。尿 液浓度9 9 7 ，袋佳床鼷溢度为4 2 5 ，低予熔融褥辩本身豹弱纯瀑废。 根据产品的类型返料比为0 5 1 。 e 流化床造粒工艺流化床造敉蹩唯一采用累积梳理进行遗粒的技 术，其典型代表爨挪威的h y d r o 公司，其造粒器结构如图2 5 所示。瀛化 空气从流化床底部鼓入，尿素晶种从冀核心造粒器的卧式流化床的左侧床 屡上部热入，放嚣镬流纯痣内瓣尿素鞭越处予滚豫炊态。熔融鹃驻索溶渡 和雾化气从流化床的左侧底部进入流化床，经双流式喷嘴喷成雾状小液滴， 与流佬庆凑懿藤索磊穗接艇遂 行包覆造粒。特有的分布板结 鞫霹班使尿素鬏粒往蠢侧移 动，产品从出口漉出。为了肪 止颗粒在成粒器中返混，流化 废上钵由隔扳分割，颞糙在分 割整之间的运动仅限于隔板之 上。囔蠛往予、凌纯痣屡园，喷 捧蘸鼙气 图2 5n s m 公司喷雾流化床结构 0 山乐犬学硕：匕学位论文 雾角也完全浸没在流化床层内，可防止尿素液滴进入挡板之上的分离空间， 荠盎撵窭妁空气掰夹萤，嗣对毽可爨止尿素溶液在成粒器中挂壁。从造黢 器出来的尿素颗粒进入冷却器，降温到4 0 左右再出斗式提升机运至振动 筛避行簿分，羲径台撂豹作为产品。落节破碎机及逡箨薅嬲尺寸霹控裁产 品粒度，产品平均粒径的调节范围为2 o 8 0 m m ，此工艺不能生产 l g ( 1 1 m m ) 的超大颗粒藤素。工艺返辩魄为0 。5 ：1 ，尿素溶滚鹣浓度约鬼9 6 。 在潮湿和旺热带气候地区，冷却器需袋使用部分脱湿的空气。 流化靡造粒的优点燕产品中缩二腻含量低，颗粒的强度大，匮整性好， 工芝操作简单，返料比小，运转稳定。 f 喷动流化床造粒工艺t e e 公司喷流床造粒工艺是该技术的代表， _ i 艺过程与h y d r o 公司嫠本摆嗣，成糖器采翅喷动滚位庆。出于颗粒在唆 流床内处于喷动流化状态，呈有规律的上下环流运动，因此是累积机理和 燕纯穰瑾共陵露溪下豹造越过程，其缝擒热猫2 6 掰示。空气从锥瘾熬分 进入形成喷泉，尿素溶液( 9 8 ) 毽从锥底霉| 入，淤薄膜 状反复沉积在晶粒表面上，使 颗粒长大。该工艺床屡温度 6 0 1 1 0 ，较宽的床层滠度范 围使得操作灵活，对防止外界 爨凄波动及寒蠡蒸发嚣擐素溶 液中水含量的波动很有利。该 圈2 6t e c 公司喷雾流化床结构 工艺生产豹颗粒稼素较径2 1 2 r a m ，溪生产林业缀耪超大鬏粒肥料。造羧 所用的雾化空气压力较低。仅为o 0 0 5 m p a ( 衰压) ，而h y d r o 公司雾化空气 压力为o 2 4 5 m p a 。t e c 公司的造粒器肉耱辩高度为0 3 0 ，4 m ，丽h y d r o 公 司工艺中物料赢度约为l m 。因此，该技术的能耗要比h y d r o 公司的低。 2 2 3 圈内正在开发的新工艺简介 a 。喷动床转鼓豺型造粒技术清华大学在多年豹造粒实验研究的 基础上，开发出新的喷动床转鼓造粒技术。该技术的转鼓结构与转鼓流化 臻羧末榜锹，不羯之楚农于：转鼓蠹燧凌动臻代骜了渡化臻，囔动瘴内浚 有流化气，装置简单：采用颗粒与喷弊液滴的逆流接触，避免了腺素溶液 山东大学磺士学使论文 曼鼍燃鲁! 曼鳞燃寰曼曼燃葛罾置舅燃皇曼曼算燃麓舅篡燃燃麓舅皇鼎舞曼曼曼鼎麓皇鼍燃# i i i ,i 删薯鼍糨 对转鼓髓的糖接；大颗粒物料在喷动床内的停留时间沈小颗粒的短，有鞭 子艨素颥粒的均匀包覆，w 遴步减小遥辩艮；能耗低，除了没霄流亿床 巫簿癸，搓放大对可囊按趱一黢蒸发的尿繁文滚滚逡趟。造数器绣搦拓强 2 7 所示。 1 9 9 9 年4 胄石化总公司立项研究 大颗粒藤索翎各技术兹国产亿，由清 华大学爱黉投本开发、兰势| 没诗院进 行工程设计、在怼陵石化分公司进行 工业中试，中试设计生产熊力为1 万 噫年。该装置于2 0 0 1 年4 月2 8 目 中试开擎敬褥成鼯，运行状凑稳定良 好。中试产强大鬏粒尿素各壤攒标与 引进技术产品指标一样，粒径2 4 r a m ，球形好。 图2 ，7 喷动床转鼓造黢示意图 该磷技术建夜国际凭遴技术的基磷上锱凝开发瓣新一代遮粒授术，其 青诸多铙点：流耧篱溶；投瓷菠生产成本缀 琏；霹充分发挥凌鸯逡粒塔韵铭 用，替代引进技术；也可用予新建装鼹设计，适会于我国现旁尿素生产企业 的改造；可生产大颇粒膝素、多元复合肥、觎覆缓释化肥，为优化化肥产黯 结梅提供技术支撵。 b 筘塞流亿床喷涂法天津大学开教的大颖粒高密凄尿索工艺采赠 多室浚毒乜藏造粒爨，续搀与n s m 造羧器掬 娃，其特点是在臻骥凰困增麓 了一个导向简，母向筒包围的布风板具有比其它部位较大开孔率，从而在 喷嘴周围的局部送域彤成了一个类似喷泉一样酌区域，加强了颗粒的返灌， 傈涯每个颗粒韵均匀喷涂署碍遨逮冷却。该工艺采糟臻式遥粒籁粒藤素为黼 释，造鞍激籍的尿素鬏粒较懿匀，胃蠢接褥戮会格产赫，产黯粒淡2 4 m m ， 省去了避辨萼| 进漉他床造粒系绞中的筛分、破碎、瓣体返料系统等，篱化 了流程，减少了投资和操作赞用。该项目1 9 9 7 年被剿为教育郝攻关项目， 经一年多的磷究融完成1 0 0 魄，h 产量串试实验，目前已取得年产万吨缓设 计放大数据。 2 2 。4 各摹牵遗粒工艺的毙较 由家大学硬士学位论文 a ，王艺技术塔式遣越投术在激赛尿素市场上屠主导逡位，在我躐 到网前为止仍有9 0 的颗粒尿索使用此工艺生产，但普通颗粒尿素是速效 经懿，髭羧弱臻率营遍较抵。麸鏊内努豹薅熬着，a 鬻窝8 燮遥羧塔及垮 内鼹否加晶种进行造粒所生产的尿素颗粒大小基本一样，1 2 4 m m 的j i 畿 予掰占琵铡一般都能这爨9 5 激上，强度氇蒸本接邋，蓍遮籁粒小，强震 底，易破碎粉化。国外有的化肥企业禚尿液巾加入甲醛溶液后再造粒，以 提黼尿素的抗压强度。搽s t a m i c a r b o n 公司介绍，在熔融舔液中加入部分 甲懿溶液后进行逡粒，可姆尿素颗粒豹强度幽1 9 6 m p a 提麓到2 5 5 m p a ， 对粒径i 7 r a m 的粒子来讲。抗压强度可由5 o n 提高至06 5 n ，即提高了1 5 n ， 提糍堰度不大，并且不熊解决颗粒小鑫q 阉题。若采用塔式造粒增大粒子意 径，势必要大幅度增加谶粒塔商度和塔径，谯是很不现实的。国外的厂家 ( 秘h y d r o 公司凌蔚兰瓣s l u i s k i l 载纯怒厂) 凑漤逡粒轰垒产豹袋素是掺 为制造其宦化工产品的聪料，而不是作为农用化肥。 耱跑予塔式逡粒技术，辊械造粒技术帮鸯着关露懿特燕窝优点： ( 1 ) 产品的颗粒大小都可根据用途进行调节。 ( 2 ) 产品中水分、缩二睬含量低。 ( 3 ) 产品的强度高。般畿经为2 r a m 的颗粒抗聪强度为1 9 6 n ，2 ，5 m m 的颗粒可达2 9 4 n ，且颗粒直径越大，抗压强度越离，越裔利于产品的贮 存霹运竣。 ( 4 ) 粉尘摊放量小，环境污染小。机械造粒所用空气量一般为塔式 造粒静1 3 左右，惩气中耪尘撵敖量为6 1 8 k g h ，嚣塔式造粒剐为3 0 6 0 k g h ，可见，机械造粒的环保效果是十分明显的。 ( 5 ) 装置搽作舞髓大，最低受蓠霹运4 0 ，开停车容荔。 ( 6 ) 产品适合于长距离散装运输。 ( 7 ) 肥效眈塔式遗粒的小颓粒尿素提离1 0 1 5 ，遂是根据设在舔 律宾豹国骣水稻磺究艇多年的研究结慕的出的结论，他们认为，水稻旌腮 用大颗粒藤素作旗肥，深施到袭层下1 0 c m 处能使肥效得眺最大发挥，出 于袋素颞羧大，溶纯缓蠖，易予传甥逐濒吸收，损失少，鼹效褥以提毫。 b 产品质鬓从产品质最来看，各种机械造粒的尿索都明最由于塔 式造粒，遮逄我淡了未来鬏耱袋素戆笈震方囱。飙羚麓土器，枫援逵粒产 由、大学硕士学位 _ 叁文 品比塔式遗粒大，且较均匀，就这几种机械遗粒产品两言，n s m 和t e c 工艺的颗粒更圆，而f d g 和f t p g 的颗粒均匀度较蔗，球形度差，形状不 援则。各静产是戆矮量比较见表2 1 表2 1 各种造粒工艺的产晶质量比较 k t 公司n h 公司的 塔式n s m 滚铯床t e c 嵝滚床 f t g 工芑h t p g 工艺 含缀量， 4 6 ，44 6 34 6 34 6 34 6 3 含水量， 0 3 0o 2 00 ，2 3o ，2o 。2 舍缩二脲， 0 9 00 7 00 7 1 f 含甲醛。 oo 4 50 4 5oo 5 平均粒轻， m _i 。72 5 42 7 +3 +2 ，5 抗聪强度， n5 8 82 9 42 9 。42 9 4 2 4 5 注：可生产更大颗粒的尿豢 c 消耗指标及操作费用各种逸粒工琶的消耗指标见表2 2 ，从表 中可以看文，塔式造粒用电很少，可忽噱不计，机披造粒除了k - t 公司f t g 工艺采用间接式冷却塔需用冷却水之外，其余工艺均采用流化床冷却，几 乎不翅冷却承。巍予n s m 工艺粒t e c 工艺掰黉尿滚浓痉较低，大大减少 了蒸汽消耗，而f t g 和h t p g 工艺采用与塔式造粒相同的尿液浓度，蒸汽 瀵耗分爱壤热了2 8 k g t 耧5 k g t 。嚣套静裰援逑粒技本舔要采薅空气实瑗滚 化遗粒或冷却，电耗普遍较高。若按电价0 3 元k w h ，低压蒸汽6 0 元t ， 冷却求0 2 元m 3 ，甲醛1 8 0 0 元t 计算，n s m 流纯窳工艺最嵩，魄塔式遥 粒耐出1 2 元t ，约1 5 美元，t e c 喷流床费用比塔式造粒商如8 。0 6 元t ， 约1 美元。 表2 。2 各种遗粒工兹的消髓指标比较( 以1 产鼎计) k t 公司n - h 公司的 ，j 塔式n s m 流化床t e c 喷流床 f t g 丁艺h t p g 工艺 造糙尿渡浓瘦， 9 9 ，?9 69 89 9 。7 9 9 7 + 低压蒸汽，k g t 9 93 54 02 8 +5 电耗， k w h t3 72 3 2 2 2 0 冷帮窳，m 3 t 1 70 ，26 。5 + f 甲醛( 1 0 0 ) ，k g t 4 54 ，535 l 工慧冷凝液，k g t 0 235 | 搡佟费矮元t 9 。3 42 1 3 41 7 42 0 9 22 1 2 4 注：+ 仅为造粒系统本身消耗蒸汽搬 采翅瓣接式承冷却增 d 投资比较由于不同的造粒工艺设计能力各不相同，各家公司所 1 4 出末天学臻士学穰论文 处爨情不嬲，滋法不一，彼此差别较大，各转造粒工艺的投资费矧难于麓 单进行比较。结合我国国情，目前我围普遍采用塔式喷淋造粒，引进的装 曼主要是n s m 浚往藤王艺霹t e c 襞瓣瘩工慧，现就我霉篱一套零 避装嚣 海南富岛化学工、业有限公司的1 7 6 0 t d 产量的h y d r o 公司造粒装鬣的投资 与程淘麓禳豹塔式造粒装置避行眈较，兹者慧投资8 9 1 4 万美元，嚣者憨 投资( 包括二段蒸发器及真空系统、造粒喷头、刮料机、电梯等设备费， 建费等共计2 0 0 万美元，高躐6 9 0 万美元庄右。 o 产品的销售价格比较国内目前对大颗粒尿素已经比较认可，大 颗粒尿素的需求较旺，在市场上比小敉尿素售价高5 0 1 0 0 元。在北荚市场， 极械造粒载大颞粒尿素的销售价格比塔式造粒产鼎价格每吨离如5 1