一种塔式造粒生产氮磷钾复混肥料的方法技术

一种塔式造粒生产氮磷钾复混肥料的方法。步骤为：尿素熔体或含尿素低共熔体与磷铵和钾盐在熔融物中间槽中混合均匀，生成含有磷铵和钾盐悬浮物的熔融肥料料浆，尿素熔体与磷铵和钾盐的重量比是１～５∶１∶１～３，料浆温度为１００～１３５℃，料浆通过造粒塔顶的造粒装置分散为小液滴，在重力和浮力作用下降落，与从造粒塔底部进入的冷空气流逆向接触，冷却固化为肥料颗粒。该方法直接利用尿素熔体生产颗粒状复混肥料，无需干燥，简化了生产流程，节省了能耗，成粒率高，颗粒表面光滑圆润，养分均一性好，操作环境佳，生产过程无三废排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮磷钾复混肥料的生产方法，特别是涉及一种以尿素为氮源的熔体物料塔式造粒生产颗粒状氮磷钾复混肥料的方法。
技术介绍
复混肥料是近代化肥工业发展的必然趋势，在化肥工业发达的国家里已占总用肥量的70～80％。复混肥料的生产方法有团粒法、料浆法、熔体法、挤压法和掺混法等，它们是将基础肥料如尿素、氯化铵、重钙、磷铵、氯化钾、硫酸钾等进行二次加工制成含有氮、磷、钾等多种营养元素的高浓度复混肥料。我国复混肥料生产以团粒法为主。熔体造粒法制复合肥技术最早应用于磷酸一铵(MAP)，硝酸磷酸铵(APN)，尿素磷酸铵(UAP)等，在这些生产方法中，熔融态的氮素或磷素物料只加入钾盐或其它固体物料生产颗粒状氮磷钾复合肥产品。按造粒方式的不同，熔体造粒法制复混肥工艺主要可分为造粒塔喷淋造粒工艺，油冷造粒工艺，双轴造粒工艺，转鼓造粒工艺，喷浆造粒工艺，盘式造粒工艺，钢带造粒工艺等。熔体造粒工艺的特点是物料处于高温熔融状态，含水量很低，可流动的熔体直接喷入冷媒(冷媒通常是空气或熔体物料不溶解的液体，如矿物油等)中，物料在冷却时固化成球形颗粒；或者可流动的熔体喷入机械造粒机内的返料粒子上，使之在细小的粒子表面涂布或粘结成符合要求的颗粒。溶液的蒸发或浓缩固然需要消耗能量，但在能量利用方面远较干燥颗粒产品有效，更何况在某些生产工艺中还可以充分利用反应热来蒸发部分甚至全部水分。一般的造粒工艺，干燥设备通常是生产装置中最大的而且也是最昂贵、能耗最高的设备，熔体造粒工艺无需干燥，节省了投资和能耗。造粒塔喷淋造粒工艺应用最早、最广泛的是单一氮肥(如尿素、硝酸铵等)的造粒，现已扩大到氮磷及氮磷钾复混肥料的造粒。造粒塔有圆形和方形两种，而以圆形居多。塔内视具体条件可采用自然通风或强制通风。塔的有效高度按照熔体的液滴冷却固化所需时间而定，故与物料特性、粒子大小和通风方式等有关。造粒设备有旋转式喷头和振动式喷头两类，后者主要应用于方形塔。荷兰斯塔米卡本公司造粒塔喷淋造粒工艺生产硝酸磷酸铵钾的工艺流程为(《磷酸、磷肥和复混肥料》，江善襄等编著，化学工业出版社，1999年)浓度为47～55％的硝酸和52～54％P2O5的湿法磷酸混合后，送入中和器用氨中和，生成的硝酸磷酸铵溶液在自然循环的单效蒸发器中蒸发至含水量1.8％左右，温度为170℃的熔体泵送至造粒搭顶的高位槽。研磨至一定细度并预热至170℃的氯化钾与来自高位槽的硝酸磷酸铵熔体一起在混合器内混合，混合熔体流入旋转喷头喷洒成液滴，液滴在塔内下降并与上升的空气流进行传热、传质，固化成颗粒落于塔底。温度约为90℃的颗粒物料经冷却、筛分、扑粉等工序，成品粒子送往仓库包装。用本流程可生产氮磷二元复合肥，也可生产氮磷钾三元复合肥，主要产品规格有25-9-9，22-11-11，17-17-17，17-9-22，15-15-21等。荷兰国营矿业公司(Solids Handling and Metering an NPK PrillingPlant“Proceedings of the Fertilizer Society”London.1994.)对上述工艺作了改进，以生产硝酸磷酸铵钾复混肥料，工业规模的生产装置生产了规格为25-9-9，22-11-11，17-9-22及15-15-21的氮磷钾复混肥料。用氨对硝酸进行加压中和生产硝酸铵，利用其产品的废蒸汽，在真空蒸发器中把生成的硝酸铵溶液从72％浓缩到92～94％。然后，该溶液与浓度为50％P2O5的湿法磷酸混合，混合物用氨中和到仅生成磷酸一铵阶段，再在一个真空蒸发器中浓缩，形成在175℃温度下的熔融物。该熔融物含水量约0.5％，并用泵送到造粒塔顶部的熔融物中间槽，与预热的、粉末状氯化钾在特殊混合机中混合，混合物直接卸入旋转的喷头进行造粒。该工艺的一个特殊要求是，氯化钾必须磨得十分细，以防止造粒喷头的孔眼堵塞，并且要将其预热到足够高的温度，以防止熔融物冷却，最理想的氯化钾细度是小于0.5毫米，最佳的预热温度范围是140～160℃。混合时间必须很短，因为氯化物会起到催化作用促使硝酸铵的分解。挪威海德鲁(《Phosphorus&Potassium》(76)48)用熔融尿素(含水量约0.3％)同经过预热的固体磷酸一铵、氯化钾(生产尿素磷酸铵时不需用)以及返料一起进入混合器混合后，通过塔顶的旋转喷头喷洒造粒，液滴在塔内下降中冷却固化成颗粒，经过筛分，大颗粒破碎后再行过筛，筛下物料作为返料回收到混合器，合格粒子作为成品包装。用该工艺生产尿素磷酸铵及尿素磷酸铵钾均无需进行冷却。中试厂用此流程曾生产过29-29-0、36-18-0、19-19-19及22-11-22规格的颗粒产品，产品具有良好的物理性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种采用塔式造粒生产氮磷钾复混肥料的方法。本方法直接利用尿素生产厂尿素浓溶液或熔体，或固体尿素的熔融液，以含水量很低熔融态肥料料浆造粒，生产过程中无需干燥，简化了生产流程，节省了能耗。另外，本专利技术方法中还可视作物的养分需求加入一定量的中量元素化合物或微量元素化合物，制成含多种营养元素的颗粒状氮磷钾复混肥料。本专利技术方法的原理是根据尿素和氯化钾(硫酸钾)或磷铵可以形成低共熔物的特点，制成具有良好流动性的熔融肥料料浆，该料浆通过造粒装置喷洒分散成小液滴，在重力和浮力作用下降落，与从塔下进入的冷空气流逆向接触，彼此产生传热传质作用，冷却固化为小颗粒，即得到颗粒状氮磷钾复混肥料。本专利技术是这样实现的。本专利技术的塔式造粒生产氮磷钾复混肥料的方法包括以下步骤(1)尿素熔体或含尿素低共熔体与磷铵和钾盐在熔融物中间槽中混合均匀，生成含有磷铵和钾盐悬浮物的熔融肥料料浆，尿素熔体与磷铵和钾盐的重量比是1～5∶1∶1～3，熔融肥料料浆的温度为100～135℃，所述的尿素熔体是尿素厂二段蒸发器出口、浓度大于99重量％的尿素熔体，所述的尿素熔体是固体尿素加热熔融后、温度为135～145℃的尿素熔体，所述的含尿素低共熔体是固体尿素和氯化钾一起加热至100～125℃生成的共熔体，氯化钾的加入量为1～35重量％，所述的尿素熔体或含尿素低共熔体是用泵送至造粒塔顶部的熔融物中间槽，所述的熔融肥料料浆中，还可以在混合熔融时加入填充剂，填充剂加入量为肥料总量的0～25重量％，所述的磷铵、钾盐、填充剂，用固体提升设备提升至造粒塔顶部，所述的磷铵、钾盐、填充剂，可以分开或一起加热至80～140℃，(2)熔融肥料料浆通过造粒塔顶的造粒装置分散为小液滴，在重力和浮力作用下降落，与从造粒塔底部进入的冷空气流逆向接触，冷却并固化为颗粒状氮磷钾复混肥料。本专利技术方法所述的磷铵是磷酸一铵，所述的钾盐是氯化钾或硫酸钾，所述的填充剂是粒度小于0.5mm的白云石粉或碳酸钙粉。本专利技术方法所述的造粒塔为圆形的钢筋混凝土塔或钢结构塔，造粒塔的喷淋高度是30～80m，塔的内径是10～24m。本专利技术方法可以通过在造粒塔顶部安装轴流风机强制通风的方式提高热交换的能力，有利于肥料颗粒在造粒塔内下降时的冷却固化。本专利技术方法所述的固体提升设备选自斗提机、电梯、卷扬设备或气流输送装置。本专利技术方法所述的造粒装置是旋转式差动喷头。农作物需要的微量元素虽然很少，但对提高作物产量和改善作物的品质有一定的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔式造粒生产氮磷钾复混肥料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（１）尿素熔体或含尿素低共熔体与磷铵和钾盐在熔融物中间槽中混合均匀，生成含有磷铵和钾盐悬浮物的熔融肥料料浆，尿素熔体与磷铵和钾盐的重量比是１～５∶１∶１～３，熔融肥 料料浆的温度为１００～１３５℃，所述的尿素熔体是尿素厂二段蒸发器出口、浓度大于９９重量％的尿素熔体，所述的尿素熔体是固体尿素加热熔融后、温度为１３５～１４５℃的尿素熔体，所述的含尿素低共熔体是固体尿素和氯化钾一起加热 至１００～１２５℃生成的共熔体，氯化钾的加入量为１～３５重量％，所述的尿素熔体或含尿素低共熔体是用泵送至造粒塔顶部的熔融物中间槽，所述的熔融肥料料浆中，还可以在混合熔融时加入填充剂，填充剂加入量为肥料总量的０～２５重量％，　 　所述的磷铵、钾盐、填充剂，用固体提升设备提升至造粒塔顶部，所述的磷铵、钾盐、填充剂，可以分开或一起加热至８０～１４０℃，（２）熔融肥料料浆通过造粒塔顶的造粒装置分散为小液滴，在重力和浮力作用下降落，与从造粒塔底部进入的 冷空气流逆向接触，冷却并固化为颗粒状氮磷钾复混肥料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明良，葛建国，梁济，
申请(专利权)人：上海化工研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]