大颗粒尿素技术与工艺流程比较

崔文科

(山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司，山西 运城 044000)

大颗粒尿素技术与工艺流程比较

崔文科

(山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司，山西 运城 044000)

阐述了大颗粒尿素的特点及当今世界上生产大颗粒尿素的主要造粒工艺，对海德鲁、东洋工程公司造粒工艺与双转鼓流化工艺大颗粒尿素技术进行了比较，对大颗粒尿素的前景进行了展望。

大颗粒尿素；雾化流化床造粒；喷射流化床造粒；双转鼓流化床技术

在国内外肥料市场都可以看到，同为尿素的商品肥料有大颗粒和小颗粒之分。国际市场将颗粒直径大于2mm以上的尿素称为大颗粒尿素。2001年我国发布的尿素产品标准（GB 2440-2001）中，对于粒径合格范围的规定共有4段，分别为：0.85~2.80mm；1.15~3.35mm；2.00~4.75mm；4.00~8.00mm。目前消费者常见的小颗粒尿素粒径约为0.85~2.80mm，大颗粒尿素的粒径一般为2.00~4.75mm。

大颗粒尿素与常规小颗粒尿素相比，有以下几个优点：粉尘含量低，抗压强度较高，流动性好，可散装运输，不易破碎和结块，适合于机械化施肥。大颗粒尿素施入土壤后溶解速度稍慢，加上单粒重较大，在水田中施用可沉入较深的土下，减少挥发损失。由于加工工艺对尿液浓度的要求不同，一般大颗粒尿素产品中的缩二脲含量降低，这对作物有利。研究表明[1],大颗粒尿素肥效持久，氮损失小，在水稻田使用2.00~4.75mm的大颗粒尿素，比施用普通尿素肥效提高10%，稻谷产量增加10%左右。大颗粒尿素深施可提高氮利用率15%以上。尿素水解速度减缓，作物增产增收效果明显。国际上，从1995年以后新建的尿素装置中，大颗粒尿素装置所占比例逐年增加；由于质量好，用途广，其价格高于普通尿素10~15美元·t-1，最高达20美元·t-1。国内大颗粒尿素的生产价格比普通尿素高出约100元·t-1，产品供不应求，形势喜人。综上所述，大颗粒尿素性能优良，质量好，价格高，且我国大颗粒尿素产量低，仅占全国尿素产量的20%左右，开发该产品有广阔的发展前景。

1 大颗粒尿素造粒工艺

自20世纪70年代起，大颗粒尿素造粒工艺有了较快的发展，具有代表性的工艺技术有：（1）挪威海德鲁(Hydro)公司雾化流化床造粒工艺；（2）日本东洋工程公司(TEC)喷射流化床工艺；（3）荷兰氮素公司(NSM)流化床造粒工艺；（4）法国Kaltenbach-Thuring公司(K-T)转鼓流化床造粒工艺(FDG)；（5）埃尼农用化学公司(Agricoltura)的双降幕转筒造粒工艺等，具体见表1。上述的大颗粒造粒工艺都具有基本相似的工艺流程，每种工艺的特点取决于造粒本身的设计和功能。最具竞争力且被广泛采用的主要是前两种。现将海德鲁公司雾化流化床造粒工艺和东洋工程公司喷射流化床工艺简介如下。

表1 国外一些公司的造粒工艺[2~3]

2.1 海德鲁公司雾化流化床造粒工艺

2.1.1 工艺流程简述

从蒸发系统来的含尿素质量分数为96%的尿液, 在加入标准甲醛溶液后, 送入雾化流化床造粒机中，尿液被雾化空气雾化成细小的液滴，反复包裹涂布在悬浮于流化床中的晶种上，使颗粒不断增大。从造粒机出来的颗粒尿素经初步冷却、斗式提升后送入振动筛，经筛分，分离出粒径符合要求的颗粒尿素作为产品，再经最后冷却器冷却后，送入成品库。分离出的超大颗粒尿素经破碎后与分离出的细小颗粒尿素一并送入造粒机，作为造粒晶种。造粒机和初冷器、最终冷却器排出的含尿素粉尘的空气分别送到各自的洗涤塔，回收尿素粉尘后排空。回收的尿液送至尿素装置。流程见图1。

图 1 海德鲁公司雾化流化床造粒工艺流程

2.1.2 工艺特点

（1）造粒机采用空气雾化和流化床相结合的技术，造粒效率高，生产能力大，成品质量好，颗粒大，强度高。

（2）造粒采用96%浓度的尿液作原料。尿液加工只需要一段蒸发浓缩，省去尿液二段蒸发浓缩流程，简化工艺，减少设备，节省投资。

（3）操作简单。开停车时间短，负荷变化为30%~105%，调节灵活，弹性大，适应性高。

（4）与其它机械造粒装置相比，返料比较低，仅为0.5∶1。

（5）采用添加剂及雾化流化造粒技术，流化床形成的粉尘量少，含尘尾气采用分段湿式洗涤，吸收率高。放空尾气中尿素粉尘含量低于20 mg·Nm-3。

2.2 东洋工程公司喷射流化床造粒工艺

2.2.1 工艺流程简述

含MMU的尿液送入喷射流化床造粒机中，由喷嘴喷洒成液滴，使返料晶种不断增大。经蒸发水分、快速冷却和结晶固化后，形成大颗粒尿素。从造粒机出来的大颗粒尿素经斗式提升机送入筛分装置。分离出符合产品规格的颗粒尿素，经冷却后去产品库。分离出的超大颗粒尿素经破碎后与分离出的细小颗粒返造粒机作晶种。造粒机、冷却器等处排出的含尿素粉尘的空气，经洗涤塔回收尿素粉尘后排空。回收后尿液送至尿素装置。流程见图2。

图 2 东洋工程公司喷射流化床造粒工艺流程

2.2.2 工艺特点

（1）工艺流程和设备结构简单。该造粒机分流化成粒和冷却两部分。造粒喷嘴采用普通压力式喷嘴，结构简单，单台能力大。

（2）生产操作灵活方便。正常生产时，可通过调节返料比达到合格产品。负荷变化时，可直接调节喷嘴。

（3）该工艺使用尿液浓度在98%以上。

（4）造粒时间短，造粒效率高。成品粒度大，压碎强度高。

（5）液化床床层高度低。负荷在50%~100%时压力降仅为53.33kPa柱，床层阻力小，节省动力。

（6）粉尘回收采用集中收集和高效湿法洗涤回收，放空尾气中尿素粉尘含量可小于30mg· Nm-3。洗涤塔直接与造粒机顶部相连，简化流程，节省投资。

（7）该工艺设置添加剂MMU溶液制备系统。该溶液由甲醛和尿液制备，并加入少量液氨控制反应，生成的MMU溶液，可克服甲醛尿液混合不均，影响产品质量的弊端。

2.3 双转鼓流化工艺大颗粒尿素技术

双转鼓流化工艺大颗粒尿素技术是我国开发的具有自主知识产权的大颗粒尿素造粒工艺，并已获国家发明专利。该专利在清华大学进行了造粒转鼓的验证性试验，2001年，在洞庭氮肥厂建成公称1.2万t·t-1试验装置，2002年、2003年在山西丰喜肥业集团分别建了5万t·t-1和10万t·t-1装置，开车后基本达到设计预期目的，全面验证了流程的合理性和两台设备的科学性。

2.3.1 双转鼓流化工艺流程

双转鼓流化床大颗粒尿素工艺流程如图3所示。尿素物料进入双滚筒流化工艺的第一个转鼓——流化床造粒转鼓，熔融尿素从尿素熔融泵来，晶种颗粒尿素从造粒塔小颗粒肥料来（亦可从破碎机来），尿素返料从滚筒筛分机来，在特殊设计的流化造粒转鼓中，雾化的熔融尿素与颗粒尿素不断碰撞并结晶，使颗粒尿素逐步长大，结晶热由流化空气移走。

图3 双转鼓流化床大颗粒尿素工艺流程图

尿素颗粒一边长大，一边向出口运动，并逐步流出流化造粒转鼓。此时尿素的温度为90~110℃，进入两层丝网的滚筒筛分机。小颗粒尿素返回流化造粒转鼓，超大颗粒的尿素或直接出售，或经破碎机破碎后也返回流化造粒转鼓。为使粒度合格的大颗粒尿素进一步冷却，从滚筒筛分机流出的大颗粒尿素进入冷却转鼓，在此转鼓中，冷却风和冷却水移走尿素的显热，使尿素的温度低于50℃，至此合格的大颗粒尿素称重包装出厂。造粒转鼓和冷却转鼓的尾气经引风机引往洗涤系统经洗涤合格后排放。

2.3.2 所需的原料、辅助材料及技术规格

大颗粒尿素装置所需的原料、辅助材料的品种、规格、单耗、年需量和动力供应见表2（单耗以t大颗粒尿素计）。

表2 大颗粒尿素装置所需的原料、辅助材料及技术规格

据丰喜肥业、鲁西等单位实际数据，每t大颗粒尿素比小颗粒尿素成本增加约35元· t-1。

2.3.3 双转鼓流化工艺特点

该流程转鼓结构的自身优势：（1）转鼓内用流化床,装置简单；（2）大颗粒物料在转鼓内的停留时间比小颗粒的短，有利于尿素颗粒的均匀包覆, 可进一步减小返料比；（3）粉尘少，有利于环境保护。该技术具有的突出特点是：流化床与转鼓结合、空冷与水冷结合，流程简单、设备效率高、能耗低、投资少。在老厂改造中应用双转鼓流化工艺，较其他生产方法有无可比拟的优越性；在新厂建设中，在投资、能耗方面也有很强的竞争性。

3 结语

随着市场的不断开拓，大颗粒尿素的生产能力呈逐年上升趋势。根据中国氮肥工业协会分析预测，预计到2015年大颗粒尿素产量达到18×106t·a-1，大颗粒尿素所占比例增加到25%，而大颗粒尿素需求达到23×106t·a-1，缺口达5×106t·a-1。因此在今后较长一段时间内，大颗粒尿素仍将具有良好的市场前景。

海德鲁公司雾化流化床造粒工艺和东洋工程公司喷射流化床工艺各具有特点，造粒机理各异，最终产品均取得满意结果。两者都属先进、成熟、可靠的造粒工艺。相比较而言，海德鲁公司工艺技术建厂较多，业绩好，经验丰富。淮化公司采用的就是此技术。 国外的大颗粒尿素技术是成熟的，但也有一些局限性。例如床造工艺复杂，投资和能耗都比较高，这个两高，限制了国内大颗粒尿素的生产，也影响了科学施肥工作的进展。而具有自主知识产权的双转鼓流化工艺大颗粒尿素技术流程简单、设备效率高、能耗低、投资少，在竞争中具有不可比拟的优势。

[1] 李付兴，张坤，袁利剑.大颗粒尿素项目的前景分析[J].炼油与化工，2010，21（1）：12-14.

[2] 袁红艳.大颗粒尿素工艺介绍[J].泸天化科技，1999，（2）：158-163.

[3] 汪家铭.大颗粒尿素生产开发及发展前景[J].川化科技，2000，（2）：34-36.

Comparison of Large Particle Urea Technology and Process

CUI Wen-ke
（Shanxi Yangmei Fengxi Fertilizer Industry Group Co.， Ltd.，Yuncheng 044000，China）

The characteristics of the large particle urea， as well as the world production of large particle urea prilling process were described. The granulation process and double drum fluidized technology in large particle urea technology of Hydro and Toyo engineering corporation were compared. The prominent future of the large particle urea was expected.

large particle urea; spray fl uidized bed granulation; jet fl uidized bed granulation; dual-roller fl uidized bed technology

TQ 441.41

A

1671-9905(2012)06-0030-03

崔文科(1981-)，男，河南商水人，工学硕士，现任阳煤丰喜平陆公司副总工程师，从事化工技术开发与管理工作，E-mail：cuiwk@163.com

2012-04-06