尿基NPK工艺流程简介

NCIDI深圳辽河通达化工份有限公司10万吨/年尿基NPK复合肥装置技术改造工艺流程说明南化集团设计院建设部设计证书编号：1001021（甲级）国家计委工程咨询资格证书编号：工咨甲94120172001年9月南京第一章技术改造工艺流程说明技术改造后的工艺流程说明尿基NPK生产装置一般包括：——原料的配料、计量工序 造粒、干燥工序——筛分与冷却工序——粉尘和尾气处理工序成品包装、贮存工序10改20万吨/年尿基NPK装置的工艺流程简要叙述如下：（1） 原料的配料、计量工序由厂外购进的各种粉状固体原料：磷铵（MAP）、普钙（SSP）、重钙（TSP）、氯化钾（KCl）、硫酸钾（K2SO4）和添加剂等分别堆存在各自的原料贮区。生产前，袋装物料先由人工拆包，再由铲车分别送到各自的贮斗备用。生产中，贮存在贮斗内的固体原料经过电脑计量皮带秤（原WB1、WB2、WB3、WB4、WB5），按规定的配比均匀地加到原料胶带输送机（原WB10）上。经过原料斗提机（原1LA）、胶带输送机（原1L-1、1L-2、1L-3、1L-4）进入复合肥主厂房生产装置。由原料胶带输送机（原1L-4）送来的原料加入到复合肥生产装置的原料斗提机［A0201（原1L）］内，经过原料胶带输送机［A0214（原1LB）］，送入转鼓造粒机［X0201（原3A）］。尿素溶液（浓度〜95%的尿液）用保温管道从尿素装置送来，暂时存放在尿液缓冲槽中。对尿液缓冲槽需采取保温、防结品、防水解等措施。生产时，尿液由尿液泵经计量、调节送到转鼓造粒机内，用特制的尿液喷嘴雾化喷洒在滚动的物料床上。（2） 造粒、干燥工序来自原料工段的各种原料通过原料胶带输送机［A0214（原1LB）］进入转鼓造粒机［X0201（原3A）］。由硫酸泵送来的硫酸和来自气氨缓冲罐（V0206）的气氨经计量、调节后加入管式反应器（R0201）。为平衡管式反应器内的热量和调节系统内的水量，需要根据管式反应器的工作温度和工作压力情况，适当加入来自洗涤液循环泵（P0203a/b）的洗涤液。管式反应器从造粒机的端部伸入造粒机内。尿液喷嘴、氨化喷嘴等也从造粒机的端部伸入造粒机内。在适宜的温度、含水率、颗粒度等工艺指标下，十、湿物料在造粒机的转动作用下团聚成粒。当需要时也可以用蒸汽加热喷嘴向造粒机滚动料床中喷入低压蒸汽以湿润物料、提高造粒温度。成粒后的物料通过下料溜管加入到1段干燥机［X0202（原4E）］中与热炉气并流接触，使物料的含水量降到规定的指标。热炉气由来自2段干燥尾气风机（C0204）的2段干燥尾气和来自热风炉［F0201（原4D）］的部分热炉气经配风室（F0202）混合后获得。热炉气由燃气热风炉［F0201（原4A、4D）］提供。干燥后的物料由1段干燥机出料胶带输送机［A0202（原6B）］、1段干燥斗提机（A0203）提至中间筛（D0201单层筛）。全尿液加入方案是尿基NPK生产中较难掌握的一种工艺方案。由于造粒机内的水平衡、热平衡和粒度平衡等原因，全尿液加入方案的成粒率较低，造粒机出口物料含水率较高，湿颗粒的强度较低，不利于干燥工序的正常操作。为解决上述问题，在成品筛下设置了成品返料翻板，在需要时可将部分成品返回造粒系统。有时由于造粒机内缺少颗粒核心，使得所形成的颗粒内外一样湿，这就需要有足够长的干燥停留时间才能将成品颗粒的含水率降到规定值。因此，采用二段干燥工艺是必要的。（3）筛分与冷却工序物料经中间筛（D0201）筛分后，筛下物一一细粉和小颗粒由1#返料胶带输送机（A0204）送至2#返料胶带输送机［A0205（原18B）］，然后进入转鼓造粒机再次在此造粒。筛上物一一成品颗粒和大颗粒直接去2段干燥机［X0203（原8C）］。成品颗粒和大颗粒物料在2段干燥机（X0203）中与来自热风炉（F0201）的热炉气并流接触，使物料的含水量进一步降低到规定的指标。热炉气由燃气热风炉提供。干燥后的物料由2段干燥斗提机［A0206（原10L）］提至成品筛（D0202双层筛）进行筛分。物料经筛分后，筛下细粉和小颗粒用3#返料胶带输送机（A0207）送转鼓造粒机。合格的颗粒经溜槽去振动流化床冷却机（X0204），筛上大颗粒经溜槽和大块物料胶带输送机（A0208）进入破碎机（B0201），大颗粒经破碎后去2#返料胶带输送机［A0205（原18B）］。在振动流化床冷却机（X0204）中，冷空气与物料接触换热，使物料温度降至所要求的温度，再经冷却机出料胶带输送机（A0209）和溜槽进入包裹机［X0205（原15G）］中。在包裹机中喷入来自包裹油泵（P0204a/b）的包裹油，加入包裹粉、剂，将颗粒涂覆包裹使之成为合格的成品。这些成品经包裹机出料口处的成品胶带输送机［A0215（原16#）］送入成品斗提机［A0210（原B—1）］，而后送入成品贮斗［V0205a/b（原B—2/3）］中。成品经自动定量电脑包装机计量、包装后送入成品仓库中贮存。（4）粉尘和尾气处理工序含有少量粉尘和氨的造粒机尾气，经造粒尾气洗涤塔（T0201）洗涤后的净化尾气，经过造粒尾气风机［C02206（原25E）］送入干燥尾气烟囱［S0201（原26#）］放空。造粒尾气是由循环洗涤液经洗涤液循环槽（V0203）、洗涤液泵（P0203a/b）通过特殊的喷嘴喷淋洗涤使之净化的。将经过计量的硫酸加在洗涤液循环槽中，控制循环洗涤液的浓度和pH值以保证循环洗涤液的洗涤效果，达到一定浓度要求的循环洗涤液用泵送至管式反应器（R0201），在管式反应器中经过计量、调节的硫酸与气氨、循环洗涤液反应生成含有部分硫酸铵的高温料浆，喷洒在造粒机滚动的料床上。当造粒机内造粒物料的液相量含量高，返料量少，系统的水平衡难以控制调节时，可以将部分循环洗涤液经特殊的喷嘴喷入2段干燥机。1段干燥机［X0202（原4E）］的含尘尾气经旋风除尘器［X0206（原23A）］分离部分粉尘后进入1#袋式除尘器（X0207），进一步回收粉尘后净化了的干燥尾气由1段十燥尾气风机（C0207）经干燥尾气烟囱［S0201（原26#）］排空。由1#袋式除尘器（X0207）回收的粉尘经1#袋滤器收尘胶带输送机（A0211）送至1#返料胶带输送机（A0204），再经过2#返料胶带输送机［A0205（原18B）］进入转鼓造粒机［X0201（原3A）］重复造粒过程。由于1段干燥机出口尾气的温度较低、尾气中含湿量均较高，采用一般的布袋除尘器无法满足长周期运行的要求。目前使用的薄膜滤袋除尘器需要采取相应措施，减少尾气中的粉尘含量，加强除尘系统的保温和热风保护是保证薄膜滤袋除尘器正常运行的关键。2段干燥机［X0203（原8C）］的含尘尾气经沉降室（X0209）回收粉尘后，经2段干燥尾气风机（C0204）送到靠近1段干燥机进口的热风配风室（F0202），与来自1段干燥热风机（C0202）的热炉气一起在配风室内调温配风后作为1段干燥机［X0202（原4E）］的干燥用气。振动流化床冷却机（X0204）的含尘尾气经2#袋式除尘器（X0208）除尘净化后，由冷却尾气风机［C0208（原23B）］，经排气管排空。由2#袋式除尘器回收的粉尘经2#袋滤器收尘胶带输送机（A0212），送至1#袋滤器收尘胶带输送机（A0211）。复合肥厂房内的尿素溶液缓冲槽（V0201）、洗涤液循环槽（V0203）、中间筛（D0201）、成品筛（D0202）等有含氨气体、含尘气体逸出的部位都设有抽风管道，这些含氨、含尘气体分别经尾气洗涤塔、1#、2#袋式除尘器净化、除尘后排空。各除尘器收得的粉尘，经各输送设备送至1#返料胶带输送机（A0204）、2#返料胶带输送机［A0205（原18B）］再与来自原料胶带输送机［A0214（原1LB）］的原料一起进入转鼓造粒机［X0201（原3A）］重复造粒过程。（5）氨蒸发及空气除湿冷却为了降低复合肥成品包装时的温度，避免贮存时产品吸湿、结块，在生产过程中需要对干燥后的产品进行冷却。来自外管的液氨和低压蒸汽通过减压、计量、调节分别进入空气除湿器（E0201）和液氨蒸发器（E0202）。正常生产时，当环境温度高、空气的湿含量高的时候，需使用空气除湿器，在使空气冷却除湿的同时，又使液氨蒸发成气氨供造粒工序使用。当环境温度低、空气的湿含量也低的时候，可以不使用空气除湿器，而仅使用液氨蒸发器提供气氨，或两者都用。在空气除湿器（E0201）中，含有一定压力的液氨在空气除湿器的换热管内通过减压、吸收热量而使液氨蒸发、气化成气氨。出空气除湿器的气氨进入气氨缓冲罐（V0206）供造粒系统使用。与此同时，流过换热管间的空气被换热冷却，温度降到露点以下，从而结露分离出冷凝水，然后再通过蒸汽加热段，将已经除去了部分水分的空气的温度适当提高，从而降低这些空气的相对湿含量。通过冷却鼓风机［C0205（原24B）］将已除湿的冷却用空气送往振动流化床冷却器（X0204），冷却已干燥了的产品。在液氨蒸发器（E0202）中，液氨在蒸发器的管间，低压蒸汽走管内，使液氨受热蒸发成气氨供造粒工序使用。由于空气除湿器（E0201）和液氨蒸发器（E0202）使用的是易燃易爆的氨介质，在正式使用前要对相关设备和管道进行置换处理，对岗位操作人员要进行安全教育和岗位培训。技术改造方案的可行性1.2.1. 技改方案所用工艺技术成熟可靠生产粒状NPK复肥，通常有料浆法和固体混合法两类。料浆法工艺主要包括：（1）磷酸与氨的中和；（2）返料与造粒；（3）物料干燥；（4）筛分、破碎；（5）成品的冷却、包装；（6）含NH3、含粉尘气体的洗涤净化。关键的工艺条件是造粒料浆和洗涤液的N/P分子比、造粒水份和干燥温度的严格控制。当使用管式反应器时，化学反应热被充分利用，反应料浆含水少，从而可以降低能耗，减小干燥设备的规格尺寸。固体混合法的特点：固体混合法与料浆法相似，主要差别是加入造粒机的含N、PR、K2O的原（配）料全部为固体，生产中仅需加入少量的蒸汽和水作粘合剂。在条件许可的情况下，在造粒时补充适量的氨和硫酸，对调节产品组份，提高造粒温度，控制造粒水份是有帮助的。以上两种工艺，国外从七十年代已有大规模的工业生产装置。料浆法以美国的Jacobs工艺、法国的AZF工艺为代表，固体混合法以挪威NorskHydro流程和西班牙T.R公司流程为代表。在世界各地建有单系列日产千吨以上的工厂若干个。表3—1为国外一些专利公司的流程比较：

表3—1 国外一些专利公司的流程比较工艺专利公司名称挪威NorskHydro西德Uhde美国Jacobs法AZ流程特征DAP为加压中和料浆°NPK系先制成MAP（塔法）再用固体混合法造粒造粒机、干燥机内各一根管式反应器，生产DAP用2根，生产NPK时用1根料浆法，予中和槽和管式反应器相结合制DAP时造各要一根器主要产品规格18-4618-18-1818-4617-17-1718-4619-19-191816-1需求的磷酸浓度%P2O5N48%%P2O543〜45%%P2O545%%PO525造粒机形式回转滚筒回转滚筒回转滚筒回转干燥机形式回转滚筒回转滚筒回转滚筒回转冷却机形式流化床流化床流化床/回转滚筒流化尾气洗涤方式空塔三空塔串流洗涤文丘里、旋风文丘里返料比DAP/NPK4:1/2:14:1/2.7:14:1/3:14:1/DAP/NPK产量比1:1.071:1.51:1.251:1中国石化集团南化集团设计院编制我国在60年代进行了磷铵技术的开发工作，并由南化设计院完成工程设计，建成了年产3万吨磷铵的示范装置，生产氮、磷二元复合肥。由于农业的需求和国家对发展复合（混）肥料的重视，从80年代起国内陆续建成了数以千计的小复合（混）肥厂。又采用引进国外技术和引进关键设备的方法，相继建成了南化、大连、云峰、贵溪等规模为年产24万吨的复合肥生产装置。在秦皇岛还建成了中外合资年产48万吨的大型复合（混）肥厂。经过多年的生产实践和技术改造，南化和贵溪的24万吨/年磷铵装置已分别改造成20万吨/年硫基NPK复合肥和30万吨/年高浓度NPK复合肥。秦皇岛的生产能力达到了60万吨/年。通过与国外专利商的技术交流、合作与考察，以及国外复肥生产技术的引进，使我国对中、大型规模复合肥生产装置的设计和生产操作，积累了一定经验，并成功地应用到国内不同规模复合肥装置的设计、建设、生产之中。辽通公司复合肥厂现有复合肥装置是采用引进技术设计、建设的，所用工艺流程为：转鼓造粒、一段滚筒干燥、滚筒冷却、干、湿二级收尘。本次技术改造方案选用的工艺流程为：全尿液转鼓造粒、一段、二段滚筒干燥、振动流化床冷却、二级干法收尘。从工艺流程上看，技术改造方案仍采用的是转鼓造粒流程，但实施二段干燥工艺后，干燥机的总体容积增大，物料的停留时间延长，更加符合尿基NPK复合肥的干燥特性，有利于产品水分的控制，既可保证产品质量，又可使产量大幅度提高。主要设备能满足20万吨/年生产能力的要求辽通公司复合肥厂现有复合肥装置的设备规格按目前10万吨/年的生产能力看，明显偏大。通过将国内外类似工艺装置的生产能力和设备规格与现有设备规格相对照（详见表3-2，表3-3），并通过工艺计算（初步的物料衡算、热量衡算、设备能力核算）认为，各主要工艺设备的生产能力能够满足生产20万吨/年尿基NPK复合肥的要求。技术改造方案实施之后（包括其它设备的填平补齐），整个装置的生产能力能够达到年产20万吨尿基NPK复合肥。

表3—3 尿基NPK两段干燥生产装置的工艺流程和主要设备规公司（工厂）名称辽通公司吉林长山南化设计院工艺新疆巴少南化设计院引进技术技改方案流程特征转鼓造粒、一段十燥、干、湿法除尘转鼓造粒、两段干燥、十法除尘转鼓造粒、两段干燥、十法除尘转鼓造粒、两.十法除尘产品规格15-15-1515-15-1515-15-1515-15-1生产能力（万吨/年）NPK:10NPK:20NPK:20（目前）NPK:1造粒机形式回转滚筒03050X7320回转滚筒03050X7320回转滚筒03200X10000回转滚节02600X8（十燥机形式一段回转滚筒03200X24000回转滚筒03200X24000回转滚筒03400X25000回转滚节03000X28二段无回转滚筒04200X21000回转滚筒03400X25000回转滚节02800X24冷却机形式回转滚筒04200X21000流化床F=14.8m2回转滚筒03000X24000流化床F=10m2收尘方式旋风、湿法除尘旋风、戈尔膜旋风、戈尔膜旋风、戈，中国石化集团南化集团设计院编制1.4.技术改造的主要内容与原有的10万吨/尿基NPK复合肥装置相比，本次技术改造的主要内容有：（1） 采用全尿液（尿素浓溶液）工艺流程。以减少能耗，方便输送和生产，提高产品内在质量和外观质量。（2） 在转鼓造粒机内新增一套管式反应器。以均化物料，改善造粒工艺条件，提高成粒率，充分利用化学反应热，蒸发水分、降低返料比，减少能耗。（3） 将原来的一段干燥工艺流程改为二段干燥工艺流程。以满足尿基NPK复合肥的干燥特性，提高产品质量和产量。（4） 在1段干燥机和2段干燥机之间增设一台热筛分设备。使1段干燥机出口物料中的细粉和小颗粒以热返料的形式返回转鼓造粒机，以提高造粒机内造粒床层的温度，创造优惠的造粒工艺条件，提高成粒率，减少2段干燥机及其以后的设备负荷，减少能耗，降低生产成本。（5） 将原来的滚筒冷却机改作2段干燥机，新增1台振动流化床冷却机。以使产品充分冷却，便于后道工序（包裹、包装、贮存）的正常进行。（6） 以新型振网筛替代原有的振动筛。以提高筛分效率，降低能耗，提高产品外观质量。（7） 将2段干燥机出口尾气引至1段干燥机头部，经过配风、调温作为1段干燥机的热源，用来干燥从造粒机出来的湿物料。以实现能量（热量）的梯级利用，减少外排的废气量，从而节省能源，减轻干燥尾气对环境的热污染。（8） 将原来的含尘尾气湿法处理工艺流程改为以干法收尘为主的