一種大顆粒硫酸銨的製備方法
2023-05-17 02:37:01
專利名稱：一種大顆粒硫酸銨的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種大顆粒氮肥的製備方法，特別涉及一種大顆粒硫酸銨的製備方法。
背景技術：
目前製備大顆粒硫酸銨的技術有1. 「副產硫酸銨溶液濃縮結晶生產工藝」可以使用製備內醯胺的副產物硫酸銨溶 液來生產。在生產過程中把製備內醯胺的副產物硫酸銨溶液輸入到結晶罐濃縮結晶，並通 過一個分離裝置從含有結晶硫酸銨的漿料中回收硫酸銨晶體，這種工藝需要使留在結晶罐 內的硫酸銨晶體數量在預先決定的結晶罐內硫酸銨晶體含量上限和下限之間的範圍內反 復增加/減少，以回收硫酸銨結晶罐底排出的大顆粒硫酸銨結晶，而小顆粒硫酸銨晶體則 連同分離後的母液輸送回硫酸銨結晶罐使晶體進一步長大。造成能源消耗高，硫酸銨的顆 粒大小分布不均和顆粒形狀不規則，難於適合機械化施肥和配製摻混肥料(BB肥)的需要。 如日本宇部興產株式會社在專利號為90109065. 4的中國發明專利中公開的大顆粒硫酸銨 的製備方法。2. 「擠壓成型法」一種利用粉狀硫酸銨製備顆粒硫酸銨的工藝，可以利用脫硫副 產副粉狀硫酸銨生產。該法的生產工藝是將粉狀硫酸銨加入幹法輥壓造粒機組通過物理 方法擠壓成粒，由於硫酸銨粉體的特殊晶型，成粒需要的機械能很大，能耗很高，而且產品 的形狀為片狀，難於適合機械化施肥和配製摻混肥料(BB肥)的需要。因此，提供一種返料低、充分利用硫酸和氨的反應熱、乾燥負荷小、蒸汽消耗低、生 產效率高的製備大顆粒硫酸銨的方法就成為該技術領域急需要解決的技術難題。
發明內容
本發明的目的是提供一種返料低、充分利用硫酸和氨的反應熱、乾燥負荷小、蒸汽 消耗低、生產效率高的使用硫酸和氨的管式反應器工藝製備大顆粒硫酸銨的方法。本發明的目的是通過以下技術方案達到的一種大顆粒硫酸銨的製備方法，其步驟如下(1)先將25-60重量份的硫酸、7. 6-16. 5重量份的氨以及佔液體、固體總投料量 30%-80%比例的來自氣液分離器的洗滌液加入管式反應器中進行中和反應，反應後形成 的料漿噴入造粒機，連同佔液體、固體總投料量2-4倍的返料形成滾動的固體料床；並在所 述固體料床中經噴頭噴入0. 5-1. 5重量份的造粒粘結劑，經噴氨軸噴入0. 4-7. 5重量份的 氨進行造粒，形成固體溼物料和造粒尾氣；(2)所述造粒尾氣進入氣液分離器與來自氣液分離器循環泵的洗滌液在文丘裡噴 射器中充分霧化混合，氣液混合物進入氣液分離器分離，洗滌液經循環泵與造粒尾氣混合 回收氨和粉塵，佔液體、固體總投料量30% -80%比例的洗滌液經輸送泵送至管式反應器， 分離後的氣體經風機加壓後進入旋流洗滌塔進一步洗滌；
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(3)來自風機的乾燥尾氣與氣液分離器來的氣體一起進入旋流洗滌塔，同時加入 2. 5-15重量份硫酸以及依據洗滌液消耗量加入水，保持氣液分離器液位平衡，形成旋流洗 滌塔洗滌液，洗滌液經循環泵對進入塔內的尾氣進行噴淋洗滌，溢流量與加入漩流洗滌塔 的液體總量一致，洗滌液溢流至氣液分離器，洗滌後的廢氣排空；(4)所述步驟(1)形成的固體溼物料進入乾燥機與乾燥熱風並流乾燥，乾燥後的 物料進入篩分機對物料進行分級，乾燥尾氣進旋風除塵器回收大部分粉塵，回收的粉塵作 為返料返回造粒機，分離後的氣體經風機加壓進入旋流洗滌塔進一步洗滌；(5)所述步驟(4)中分級後，篩分出的大粒子經破碎機破碎連同篩分下來的細粉 作為返料返回造粒機；篩分出合格粒子除部分返回造粒機維持返料量穩定外，其餘合格粒 子進行冷卻後得產品。一種優先技術方案，其特徵在於步驟(1)中反應後形成的料漿噴入造粒機的同 時，在造粒機中還加入20-70重量份固體原料或20-70重量份固體原料和1-2. 5重量份的 填料。所述固體原料為粉狀硫酸銨、或粉狀硫酸銨和鎂粉的混合物。填料根據養分需要和形成硫酸銨大顆粒的骨架而加入，所述的填料為粉末狀的膨 潤土、高嶺土、瓷土、陶土。一種優選技術方案，其特徵在於步驟(3)中還同時加入0. 5-1. 5重量份的磷酸形 成旋流洗滌塔洗滌液。所述磷酸的濃度為26% P205 51% P205。一種優先技術方案，其特徵在於所述步驟(1)中硫酸與氨中和反應形成的料漿 乾物質量為30-75重量份。所述硫酸濃度為93-98%，所述氨可以是液氨，也可以是氣氨。所述管式反應器中 加入的硫酸、氨的量使所述管式反應器中的氨和硫酸中和反應完全，並且洗滌液的加入量 用於調節硫酸銨料漿的適宜溫度和粘度以滿足大顆粒硫酸銨造粒的需要。所述造粒粘結劑為脲醛樹脂；或者脲醛樹脂與木質素磺酸鈉、改性澱粉、纖維素按 一定比例配製的混合物。如所述混合物型造粒粘結劑為10-40重量份改性澱粉，5-20重量 份木質素磺酸鈉，10-80重量份脲醛樹脂，5-15重量份纖維素組成的混合物。所述步驟(1)中造粒溫度為60 115°C，造粒機出口固體溼物料含水量(游離水) 為2. 5 4% ；所述步驟(4)中乾燥熱風溫度為80 220°C，乾燥尾氣溫度為50 120°C， 乾燥機出口物料含水小於1.0%。所述返料包括篩分下來的細粉、回收的粉塵、超規格粒子破碎後的小粒、部分返回 的成品。所述造粒機返料比(投料量返料量，以幹基計算)為1 2 4。所述進入旋流洗滌塔的硫酸以及水的量保證旋流洗滌塔洗滌液pH在1. 5 3. 5 ； 氣液分離器洗滌液PH控制在1 7。所述氣液分離器的洗滌液經洗滌泵輸送至管式反應器的量根據造粒需要進行調 節。管式反應器的反應原理(1)硫酸的氨化
在管式反應器中加入的硫酸與氨發生劇烈的中和反應生成硫酸銨2nh3+h2s04 = (nh4) 2s04硫酸與氨的反應是瞬間即可完成的快速反應，過程速度取決於硫酸與氨的混合速 度和混合程度。使用管式反應器進行硫酸氨化，就是利用管式反應器內強烈的混合作用，使 中和過程縮短到約1秒，同時充分利用大量的反應熱蒸發料漿中的水分。(2)溼法磷酸氨化在洗滌裝置、造粒機中，主要的化學反應為磷酸與氨之間的反應。磷酸中的氫離子 可在瞬間被中和生成磷酸一銨(MAP)、磷酸二銨(DAP)h3p04+nh3 = nh4h2p04h3p04+2nh3 = (nh4) 2hp04反應過程中磷酸與氨反應直接生成(nh4)2hp04較少，首先生成的是nh4h2p04，再發 生以下反應nh4h2p04+nh3 = (nh4) 2hp04在料床上通入氨，主要發生反應為游離硫酸的氨化和極少量磷酸一銨的進一步氨 化形成磷酸二銨2nh3+h2s04 = (nh4) 2s04nh4h2p04+nh3 = (nh4) 2hpo4有益效果首先根據生產大顆粒硫酸銨的含氮量要求，用加粉狀硫酸銨代替部分造粒機管式 反應器反應料漿，控制反應熱，避免了單獨使用造粒機管式反應器反應料漿熱量過於集中 的缺點，使系統熱量平衡更易實現。降低了管式反應器的反應負荷，相應的液相量減少使系 統返料比進一步降低，水平衡更容易控制。本發明主要針對國內煤電行業、煉焦廠煙氣脫硫和部分有機化工行業副產品粉狀 硫酸銨豐富而不便於直接施用的特點，利用管式反應器工藝提供以硫酸銨為主的反應料 漿，以返料、粉狀硫酸銨、填料和造粒粘結劑為基料，實現硫酸銨的大顆粒化，同時在實現了 水平衡和熱平衡的前提下，保留了管式反應器反應熱利用充分、反應時間短、投料量調節方 便快速、造粒機出口溼物料含水量(游離水)低(2. 5% 4%)、返料比較低(1 2 4)、 乾燥負荷小的優點，進而可以適當降低大顆粒硫酸銨的生產成本，有一定的直接經濟效益； 利用副產品粉狀硫酸銨實現了工業副產物的資源化和高值利用，產生的環境效益和間接經 濟效益不可限量。下面通過附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明，但並不意味著對本發明保 護範圍的限制。
圖1為本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式實施例1總的配方為硫酸1. 41m3/h,液氨0. 848t/h，磷酸0. lm3/h，粉狀硫酸銨4t/h，鎂粉0. 09t/h,造粒粘結劑 0. 065t/h,返料 30t/h。如圖1所示，為本發明的工藝流程示意圖。濃度為46% (P205含量)的磷酸經磷 酸泵加壓至IMPa，經流量計和調節閥計量控制後以0. lm3/h進入旋流洗滌塔。濃度95%的 硫酸經硫酸泵加壓至IMPa，分別經流量計和調節閥計量控制後以1. 25m3/h和0. 16m3/h的 量分別進入管式反應器和旋流洗滌塔。液氨(濃度99. 5% )分別經流量計和調節閥計量控 制後以0. 773t/h和0. 075t/h進入管式反應器和噴氨軸，粉狀硫酸銨(N21.2%，)4t/h、鎂 粉0. 09t/h、造粒粘結劑脲醛樹脂0. 065t/h，加入造粒機；造粒溫度80 100°C。經旋風除塵器除塵後的乾燥尾氣經乾燥尾氣風機進入旋流洗滌塔，經來自洗滌水 循環泵的洗滌水噴淋洗滌降溫除塵後排空。從造粒機排出的尾氣中含有大量的水汽、少量 的氨和粉塵等，與來自氣液分離器的循環洗滌液在文丘裡噴射其中充分霧化混合，回收氨、 粉塵。氣液混合物在氣液分離器中分離，部分洗滌液經循環泵洗滌造粒尾氣，部分洗滌液根 據造粒需要進入管式反應器，分離後的氣體經風機進入旋流洗滌塔，經來自旋流洗滌塔洗 滌液循環泵的洗滌液進一步噴淋洗滌，旋流洗滌塔中的洗滌液部分進入循環泵，其餘洗滌 液溢流至氣液分離器，洗滌後的廢氣排空。在旋流洗滌塔和氣液分離器中，通過流量調節閥控制硫酸、磷酸、工藝水加入量， 控制旋流洗滌塔和氣液分離器的PH分別在1. 5 3. 5和1 7，並保證氣液分離器的液位 正常。旋流洗滌塔中形成的洗滌液經溢流至氣液分離器，在洗滌造粒尾氣的同時，根據造粒 需要將洗滌液經輸送泵送至管式反應器。在管式反應器中，硫酸、氨及洗滌液進行快速的中和反應，反應後生成約 120-150°C的高溫料漿噴入造粒機，與固體原料、返回的大粒子破碎後的小粒、篩分出的和 除塵回收的粉塵，以及部分返回的成品在迴轉造粒機中造粒，出造粒機的固體溼物料含水 3%左右，進入乾燥機與溫度為100 180°C的乾燥熱風並流乾燥，物料含水降至 0. 6%, 乾燥後的物料進入篩分機，出乾燥機的乾燥尾氣溫度為80 105°C，進旋風除塵器回收大 部分粉塵，回收的粉塵作為返料返回造粒機，分離後的氣體經乾燥尾氣風機加壓進入旋流 洗滌塔進一步洗滌。乾燥物料進入篩分機進行分級，篩分出大粒子，顆粒直徑超過4. 75mm為大粒子， 經破碎機破碎成小粒子，連同篩分下來的細粉作為返料返回到造粒機；篩分出合格的粒子 (顆粒直徑為1-4. 75mm)，部分作為返料返回造粒機，維持返料量在30t/h左右，其餘合格粒 子進行冷卻後得到產品，產品大顆粒硫酸銨氮養分規格為20. 5%。實施例2總的配方為硫酸1. 24m3/h,液氨0. 744t/h，磷酸0. 15m3/h，粉狀硫酸銨4. 5t/h，粉 末狀彭閏土 0. 2t/h，混合物型(40重量份改性澱粉，20重量份木質素磺酸鈉，30重量份脲醛 樹脂，10重量份纖維素)造粒粘結劑0. 04t/h，返料20t/h。其它與實施例1相同，相同種類 原材料規格同實施例1，不同的是造粒機中不加鎂粉，加填料膨閏土。硫酸濃度95%，管式 反應器硫酸1. 08m3/h，液氨(濃度99. 5% )分別經流量計和調節閥計量控制後以0. 707t/ h和0. 037t/h進入管式反應器和噴氨軸，旋流洗滌塔硫酸0. 16m3/h，氣液分離器51%磷酸 (p205含量)0. 15m3/h，粉狀硫酸銨4. 5t/h，膨閏土 0. 2t/h，造粒粘結劑0. 04t/h，返料量20t/ h,造粒溫度85 100°C，乾燥熱風溫度120 160°C，乾燥尾氣溫度80 95°C，造粒機出口 物料含水 4%，乾燥機出口物料含水 0. 8%，產品大顆粒硫酸銨氮養分規格為20. 5%。
實施例3總的配方為硫酸2. 35m3/h，液氨1. 41t/h，粉狀硫酸銨5t/h，粉末狀高嶺土 0. lit/ h，混合物型(10重量份改性澱粉，5重量份木質素磺酸鈉，80重量份脲醛樹脂，5重量份纖維 素)造粒粘結劑0. 06t/h,返料25t/h。其它與實施例1相同，相同種類原材料規格同實施例1，不同的是造粒機中不加鎂 粉，加填料高嶺土。硫酸濃度93%，管式反應器硫酸2. 15m3/h，氣氨1.0t/h。造粒機噴氨 軸通氨0. 41t/h，旋流洗滌塔硫酸0. 2m3/h,粉狀硫酸銨5t/h，高嶺土 0. 25t/h，造粒粘結劑 0. 06t/h，返料量25t/h，造粒溫度90 10(TC，乾燥熱風溫度110 150°C，乾燥尾氣溫度 75 90°C，造粒機出口物料含水 3%，乾燥機出口物料含水 0. 5%，產品大顆粒硫酸銨 氮養分規格為20.5%。實施例4總的配方為硫酸4. 17m3/h,液氨2. 48t/h，磷酸0. lm3/h，混合物型(25重量份改性 澱粉，10重量份木質素磺酸鈉，50重量份脲醛樹脂，15重量份纖維素)造粒粘結劑0. 09t/ h，返料 35t/h。其它與實施例1相同，相同種類原材料規格同實施例1，不同的是造粒機中不加填 料和鎂粉。硫酸濃度98%，管式反應器硫酸3. 75m3/h,氣氨分別經流量計和調節閥計量控制 後以1. 61t/h和0. 87t/h進入管式反應器和噴氨軸，旋流洗滌塔硫酸0. 42m3/h，氣液分離器 26%磷酸(P205含量)0. 10m3/h，造粒粘結劑0. 09t/h，返料量35t/h，造粒溫度80 105°C， 乾燥熱風溫度100 150°C，乾燥尾氣溫度85 110°C，造粒機出口物料含水 3%，乾燥機 出口物料含水 0. 9%，產品大顆粒硫酸銨氮養分規格為21%。上述實施例所得產品的質量指標見下表1。表 權利要求
一種大顆粒硫酸銨的製備方法，其步驟如下(1)先將25-60重量份的硫酸、7.6-16.5重量份的氨以及佔液體、固體總投料量30％-80％比例的來自氣液分離器的洗滌液加入管式反應器中進行中和反應，反應後形成的料漿噴入造粒機，連同佔液體、固體總投料量2-4倍的返料形成滾動的固體料床；並在所述固體料床中經噴頭噴入0.5-1.5重量份的造粒粘結劑，經噴氨軸噴入0.4-7.5重量份的氨進行造粒，形成固體溼物料和造粒尾氣；(2)所述造粒尾氣進入氣液分離器與來自氣液分離器循環泵的洗滌液在文丘裡噴射器中充分霧化混合，氣液混合物進入氣液分離器分離，洗滌液經循環泵與造粒尾氣混合回收氨和粉塵，佔液體、固體總投料量30％-80％比例的洗滌液經輸送泵送至管式反應器，分離後的氣體經風機加壓後進入旋流洗滌塔進一步洗滌；(3)來自風機的乾燥尾氣與氣液分離器來的氣體一起進入旋流洗滌塔，同時加入2.5-15重量份硫酸以及依據洗滌液消耗量加入水，保持氣液分離器液位平衡，形成旋流洗滌塔洗滌液，洗滌液經循環泵對進入塔內的尾氣進行噴淋洗滌，溢流量與加入漩流洗滌塔的液體總量一致，洗滌液溢流至氣液分離器，洗滌後的廢氣排空；(4)所述步驟(1)形成的固體溼物料進入乾燥機與乾燥熱風並流乾燥，乾燥後的物料進入篩分機對物料進行分級，乾燥尾氣進旋風除塵器回收大部分粉塵，回收的粉塵作為返料返回造粒機，分離後的氣體經風機加壓進入旋流洗滌塔進一步洗滌；(5)所述步驟(4)中分級後，篩分出的大粒子經破碎機破碎連同篩分下來的細粉作為返料返回造粒機；篩分出合格粒子除部分返回造粒機維持返料量穩定外，其餘合格粒子進行冷卻後得產品。
2.如權利要求1所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)中反應 後形成的料漿噴入造粒機的同時，在造粒機中還加入20-70重量份固體原料或20-70重量 份固體原料和1-2. 5重量份的填料。
3.如權利要求2所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述固體原料為粉狀 硫酸銨、或粉狀硫酸銨和鎂粉的混合物；所述的填料為粉末狀的膨潤土、高嶺土、瓷土或陶 土。
4.如權利要求1所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)中，還同 時加入0. 5-1. 5重量份的磷酸形成旋流洗滌塔洗滌液，所述磷酸的濃度為26 % P205 51 %
5.如權利要求1所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)中硫酸 與氨中和反應形成的料漿乾物質量為30-75重量份。
6.如權利要求1-5任一項所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述硫酸濃 度為93-98% ；所述氨為液氨或氣氨。
7.如權利要求6所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述造粒粘結劑為脲 醛樹脂或10-80重量份脲醛樹脂、5-20重量份木質素磺酸鈉、10-40重量份改性澱粉和5-15 重量份纖維素配製的混合物。
8.如權利要求7所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)中造粒 溫度為60 115°C，造粒機出口固體溼物料含水量(游離水)為2. 5 4% ；所述步驟⑷ 中乾燥熱風溫度為80 220°C，乾燥尾氣溫度為50 120°C，乾燥機出口物料含水小於`1. 0%。
9.如權利要求8所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述造粒機返料比 (投料量返料量，以幹基計算)為1 2 4。
10.如權利要求9所述的大顆粒硫酸銨的製備方法，其特徵在於所述旋流洗滌塔洗滌 液pH為1. 5 3. 5 ；氣液分離器的洗滌液pH為1 7。
全文摘要
本發明涉及一種大顆粒氮肥的製備方法，特別涉及一種大顆粒硫酸銨的製備方法。其步驟如下先將25-60重量份的硫酸、7.6-16.5重量份的氨以及來自氣液分離器的洗滌液加入管式反應器中進行中和反應，反應後形成的高溫料漿噴入造粒機，同時在造粒機中還可以加入包括20-70重量份固體原料，連同返料形成滾動的固體料床；經噴頭噴入造粒粘結劑，經噴氨軸噴入氨進行造粒，形成固體溼物料；乾燥後的物料進入篩分機進行分級，篩分出合格粒子進行冷卻後得產品。本發明方法降低了管式反應器的反應負荷，系統返料比降低，水平衡更容易控制；同時降低了生產成本，利用副產品粉狀硫酸銨實現了工業副產物的資源化和高值利用。
文檔編號C05C3/00GK101850989SQ20091008137
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月2日 優先權日2009年4月2日
發明者劉峰, 曹濤, 王寶安, 聶景新, 馬傑文 申請人:河北天人化工股份有限公司