一种高塔管式反应生产复合肥的方法

专利名称：一种高塔管式反应生产复合肥的方法
技术领域：
本发明涉及一种高塔造粒生产复合肥的方法，具体涉及一种高塔管式反应生产复合肥的方法。
背景技术：
高塔造粒生产复合肥的方法，目前已经成为一项比较成熟的工艺。其工艺原理是固体尿素或硝铵(硝铵磷等)加热熔融后成为熔融液，也可以直接使用蒸发浓缩后的熔融液。在熔融液中加入相应的磷肥、钾肥、填料及添加剂制成混合料浆。混合料浆送入高塔造粒机进行喷洒造粒，通过造粒机喷洒进入造粒塔的造粒物料，在从高塔下降过程中，与从塔底上升的气体阻力相互作用，与其进行热交换后降落到塔底，落入塔底的颗粒物料，经筛分表面处理后得到颗粒复合肥料。由于受到造粒所需混合物必须是能形成可流动的熔体，因此要借助尿素和硝铵的优势，所以一般高塔造粒只能生产尿基和硝基复合肥。高塔生产尿基复合肥是由尿素、磷肥、钾肥、填料按一定比例混合，在100°C 145°c的加热温度下在熔融混合器中制成熔融料浆；硝基复合肥是由硝铵、磷肥、钾肥填料等按一定比例混合，在145°C 175°C的加热温度下在熔融混合器中制成熔融料浆；熔融料浆通过塔顶旋转造粒喷头喷洒进入造粒塔内；造粒物料从塔顶下降过程中在与上升的气流阻力作用下缓慢的降落到塔底，经筛分得到颗粒状尿基或硝基氮磷钾复合肥料。与常用的复合肥料制造工艺相比，高塔造粒工艺具有以下优点(1)熔融料浆水分含量低，无需干燥过程，节约了能耗；(2)颗粒表面光滑、圆润、不易结块，具有较高的市场竞争力；(3)操作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺；(4)可直接利用生产系统尿素或硝铵熔体，简化生产工艺流程。但是，目前高塔造粒也存在一定的缺点，主要包括(1)产品规格受到一定的限制，造粒所需混合物必须是能形成可流动的熔体，需要借助尿素和硝铵的优势，因此磷的加入受到限制，只能生产高氮产品；(2)生产的尿基产品中缩二脲含量高；(3)需要用大量电能或热能熔融原料。随着农业种植的多元化，农民对肥料种类的需求也是愈加多元化，单纯的生产高氮复合肥很难满足广大农民的需求。因此，有必要对高塔造粒进行改进。管式反应器主要有水平管式反应器、立管式反应器、盘管式反应器、U型管式反应器等几种类型。管式反应器主要具有以下特点(1)由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化；(2)管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应；(3)由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高；(4)管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产；(5)和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体；(6)管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
由于管式反应器的特点，使得在利用管式反应器生产复合肥时能有效利用氨化的反应热，同时可有效控制氨化反应，避免酸过度所带来的不良副反应，保证了造粒过程的平稳性。目前，也有相关技术将管式反应器应用于复合肥生产中，主要用的工艺是管式反应器——双轴造粒器工艺及管式反应器——转鼓粒化器工艺，例如申请号为200910228884. 5 的酸氨管式反应器生产三元复合肥的方法专利中就是利用了酸氨管式反应器与转鼓造粒技术。但是转鼓喷浆造粒需要的固体料较多，肥料单粒子中的养分容易含量不均匀，双轴造粒的粒子的外观不圆润规则、容易结料、不易清理等问题。

发明内容
本发明的目的是为了提供一种高塔管式反应生产复合肥的方法，克服目前高塔造粒技术不能生产低氮高磷复合肥、能耗高、产品规格受限制的不足。一种高塔管式反应生产复合肥的方法，包括如下步骤
步骤(I):将原料酸、氨气加入到管式反应器中，使原料酸和氨气在管式反应器中混合反应，得到混合料浆和蒸汽，所述的原料酸为磷酸和硫酸中的一种、或是硫酸和磷酸的组合、或是硝酸和磷酸的组合、或是硝酸和硫酸的组合、或是硝酸、硫酸和磷酸三种酸的组合；
步骤(2):将混合料浆与蒸汽分离；
步骤(3 ):将步骤(2 )得到的混合料浆通入料浆槽中，再通过高塔造粒，经筛分得到复合肥料。步骤(3)造粒前，先向料浆槽中加入固体原料，熔融后得到共融料浆，再将共融料浆通过高塔造粒，经筛分得到复合肥料。步骤(I)中原料酸经酸输送泵、酸中间槽及酸中间泵到达高塔上的酸槽，再由高塔上的酸泵将其输送到管式反应器中；
所述氨气由液氨经氨气化器气化所得，从氨气化器出来的氨气通过氨气缓冲罐缓冲后通入管式反应器中，与酸混合反应。所述的原料酸是质量百分数为47%_54% (以P2O5计)的湿法磷酸。步骤(I)中所述的原料酸和氨气在管式反应器中反应得到的料浆的N、P摩尔比为
I.(Tl. 6。步骤(2)使用蒸汽分离器将料浆和蒸汽分离。步骤(2 )分离的蒸汽经过文氏管洗涤器洗涤，然后进入旋风除沫器去除洗涤酸沫， 然后经过丝网除沫器用水洗涤后排空或再利用；处理后的蒸汽用于对固体原料的熔融。步骤(3)中所述的共融料浆通过塔顶旋转造粒喷头进入造粒塔内造粒。所述的固体原料为尿素、钾盐和填料中的两种或以上，尿素和钾盐为必须添加的； 或硝酸铵、钾盐和填料中的两种或以上，硝酸铵和钾盐为必须添加的。所述方法用来生产尿基复合肥、生产硝基复合肥或多种养分复合肥料；其中尿基复合肥是混合料浆和尿素、钾肥、填料混合成熔融料浆，原料酸、氨气、尿素、钾肥、填料的质量比为(O. 5 2.0) : (O. Γ0. 4) (0^2. O) (0^2. O) (0^2. O);硝基复合肥是混合料浆和硝酸铵、钾肥、填料混合成熔融料浆，原料酸、氨气、硝酸铵、钾肥、填料的质量比为(O. 5^2. O)(O. Γο. 4) (0 4· O) (0 2· O) (0 2· O)。本发明的有益效果
(1)利用磷酸和氨气的反应热得到磷铵熔融料浆，还可以熔融一部分固体原料，节约能源，降低消耗；
(2)磷酸、氨气都是流体更利于机械化操作，节省人工，减少粉尘量，优化环境；
(3)因为磷铵是熔融状态，使得高塔造粒可以生产低氮高磷复合肥产品；
(4)产品质量有所提升颗粒外型光滑度增强；颗粒强度增高，产品抗结块能力增强； 造粒波动小，产品养分波动小；
(5)使用磷铵料浆可以降低尿素的使用量，这样可以降低缩二脲在肥料中的含量；
(6)原料适应性强，可以用多种原料进行管式反应，例如磷酸-氨，硫酸-磷酸-氨， 硝酸-磷酸-氨，硝酸-硫酸-磷酸-氨。


图I为本发明一种高塔管式反应生产复合肥的方法的工艺流程简图。图2为本发明一种高塔管式反应生产复合肥的方法的另一种工艺流程简图。
具体实施例方式实施例一 15-15-15复合肥
步骤(I):将质量浓度为52% (以P2O5计)的湿法磷酸、氨气同时通入管式反应器中，磷酸在管式反应器里迅速和氨发生反应，得到磷铵料浆，同时反应放出的热使水变成蒸汽。步骤(2):将步骤(I)中所得的料浆和蒸汽一起通入蒸汽分离器，把料浆和蒸汽分离。步骤(3):将分离得到的料浆通入熔融混合器中，并向熔融混合器中加入固体原料尿素、氯化钾、填料，一部分固体原料由磷铵料浆本身的热量熔融，另一部分利用蒸汽的热量熔融，得到共融料浆。步骤(4):将步骤(3)得到的共融料浆通过塔顶旋转造粒喷头喷洒进入造粒塔内， 造粒物料被塔中的冷空气冷却降落到塔底，经筛分，合格物料进入扑粉筒进行表面处理后再包装得到所需的氮磷钾复合肥料。生产中磷酸、氨气、尿素、氯化钾、填料的配比(质量比)为1.000:0. 124:0. 894
O.867 :0. 864。实施例二 15-15-15复合肥
与实施例一步骤相同，其中，磷酸的质量浓度为52% (以P2O5计)的湿法磷酸，;步骤(4) 中固体原料为硝铵、硫酸钾、填料。磷酸、氨气、硝铵、硫酸钾、填料的配比(质量比)为O. 700:0. 087:1. 000:0. 784 :
O.194。实施例三10-20-20复合肥
与实施例一步骤相同，其中，磷酸的质量浓度为47%-54% (以P2O5计)的湿法磷酸，步骤(4)中固体原料为尿素、氯化钾、填料。磷酸、氨气、尿素、氯化钾、填料的配(质量为 I.000:0.151:0. 290:0. 867:0. 589。实施例四10-20-20复合肥
与实施例一步骤相同，其中，磷酸的质量浓度为52% (以P2O5计)的湿法磷酸，步骤(4) 中固体原料为硝铵、硫酸钾、填料。磷酸、氨气、硝铵、硫酸钾、填料的配(质量为 O.925:0.115:0. 485:1. 000:0. 236。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1.一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于包括如下步骤步骤(I):将原料酸、氨气加入到管式反应器中，使原料酸和氨气在管式反应器中混合反应，得到混合料浆和蒸汽，所述的原料酸为磷酸和硫酸中的一种、或是硫酸和磷酸的组合、或是硝酸和磷酸的组合、或是硝酸和硫酸的组合、或是硝酸、硫酸和磷酸三种酸的组合；步骤(2):将混合料浆与蒸汽分离；步骤(3):将步骤(2)得到的混合料浆通入料浆槽中，再通过高塔造粒，经筛分得到复合肥料。
2.根据权利要求I所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于步骤(3)造粒前，先向料浆槽中加入固体原料，熔融后得到共融料浆，再将共融料浆通过高塔造粒，经筛分得到复合肥料。
3.根据权利要求I所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于步骤(I)中的原料酸经酸输送泵、酸中间槽及酸中间泵到达高塔上的酸槽，再由高塔上的酸泵将其输送到管式反应器中；所述氨气由液氨经氨气化器气化所得，从氨气化器出来的氨气通过氨气缓冲罐缓冲后通入管式反应器中，与酸混合反应。
4.根据权利要求I所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于所述的原料酸是质量百分数为47%-54% (以P2O5计)的湿法磷酸。
5.根据权利要求I所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于步骤(I)中所述的原料酸和氨气在管式反应器中反应得到的料浆的N、P摩尔比为 I. (Tl. 6。
6.根据权利要求I所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于步骤(2) 使用蒸汽分离器将料浆和蒸汽分离。
7.根据权利要求I所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于步骤(2) 分离的蒸汽经过文氏管洗涤器洗涤，然后进入旋风除沫器去除洗涤酸沫，然后经过丝网除沫器用水洗涤后排空或再利用。
8.根据权利要求I所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于处理后的蒸汽用于对固体原料的熔融。
9.根据权利要求2所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于所述的固体原料为尿素、钾盐、氮肥和填料中的两种或以上，尿素和钾盐为必须添加的；或硝酸铵、 钾盐、氮肥和填料中的两种或以上，硝酸铵和钾盐为必须添加的。
10.根据权利要求I或2所述的一种高塔管式反应生产复合肥的方法，其特征在于 所述方法用来生产尿基复合肥、生产硝基复合肥或多种养分复合肥料；其中尿基复合肥是混合料浆和尿素、钾肥、填料混合成熔融料浆，原料酸、氨气、尿素、钾肥、填料的质量比为(O. 5 2.0) : (O. Γ0. 4) (0^2. O) (0^2. O) (0^2. O);硝基复合肥是混合料浆和硝酸铵、钾肥、填料混合成熔融料浆，原料酸、氨气、硝酸铵、钾肥、填料的质量比为(O. 5^2.0) (O. Γ0. 4) (0 4· O) (0 2· O) (0 2· O)。
全文摘要
一种高塔管式反应生产复合肥的方法，包括以下步骤将原料酸、氨气加入到管式反应器中混合反应，制得混合料浆；经蒸汽分离器把混合料浆和蒸汽分离；将分离得到的料浆通入料浆槽中，再将料浆通过塔顶造粒喷头喷洒进入造粒塔内，造粒物料被塔中的冷空气冷却降落到塔底，经筛分得到复合肥料。利用酸和氨的反应热得到熔融料浆，还可以熔融一部分固体原料，节约能源，降低消耗；原料酸、氨气都是流体更利于机械化操作，节省人工，减少粉尘量，优化环境；因为料浆是熔融状态，使得高塔造粒可以生产低氮高磷复合肥产品。
文档编号C05G1/00GK102603387SQ20121007230
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者张运森, 褚红艳, 黄培钊 申请人:深圳市芭田生态工程股份有限公司