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硝基复合肥生产装置的设计研究

2017-06-15申振盛

魅力中国 2016年31期
关键词:设计研究

申振盛

摘 要:在当前科学施肥观念的深入下,人们越来越重视硝基复合肥的运用。而在这种环境下,要实现高效硝基复合肥生产,就需要对其生产装置加以改造升级,并优化设计,达到经济生产的目的。

关键词:硝基复合肥 生产装置 设计研究

1.前言

硝基复合肥是含有氮、钾、磷这三种物质中,任意两种或两种以上的化学肥料,为硝态氮与铵态氮各占一半的“双氮”肥。由于硝基复合肥的养分种类较多,对于农作物可以起到联合效应,且养分含量能够结合土壤状况、农作物生长要求进行适当调整,所以,其肥效要比普通单一肥效要高很多,能够实现经济生产的目的。然而,从当前我国的用肥结构看,硝基复合肥的用量占比还相对较低,而随着农村经济的快速发展,硝基复合肥需求量也呈现出逐年上升的趋势,市场前景广阔。基于此,就需要进行适当的产品结构调整,对硝基复合肥生产装置进行优化设计,以实现高效、高质生产的目的。

2.硝基复合肥生产要点

硝基复合肥是一种新型化肥品种,在近些年来得到了广泛的发展,其含有硝态氮及铵态氮、有效磷等,属于高浓度复合肥。该种化学肥料较适用于降雨量小,气温较低的北方碱性旱地,尤其是对蔬菜、烟草、果树、小麦等的生长有明显的促进作用。由于我国当前的硝基复合肥生产工艺还相对落后,单套装置规模减小,生产成本较高。所以,为了达到高效生产的目的,就需要进行生产装置的设计研究,并明确其生产工艺、生产要点[1]。

从硝基复合肥的生产工艺看,其主要选用的是管式反应器加压中和反应,以及高塔造粒生产工艺、立式真空降膜蒸发器逆流蒸发浓缩工艺。在生产中,硝酸、气氨会在管式反应器中通过加压反应而产生硝酸铵溶液,之后,溶液在进入真空立式降膜逆流蒸发器后,便予以浓缩处理。通过将蒸发浓缩之后的硝铵溶液运送到造粒塔顶部的相关蒸发器中,进行再一次深入浓缩,最后,将其与硫酸钾、磷铵等予以有效混合,进入到高塔进行造粒。

3.硝基复合肥生产装置的设计研究

3.1主要生产设备的设计研究

通常来说,硝基复合肥的管式反应器由分离器与加压管道反应器两部分构成。其中,分离器主要是将中和反应的蒸汽从相关溶液内予以分离;而加压管道反应器则需要促进气氨跟硝酸的充分接触。在该生产工艺中,将中和反应放置于同一段管道内,可以取得更高浓度的硝铵溶液,从而大大降低了冷凝液内的硝铵含量,让反应器维修费用得到有效降低。而真空立式的降膜逆流蒸发器主要通过连通的3个部分构成,其中,硝铵溶液主要从顶部进入到真空闪蒸,之后通过重力流入下部降膜蒸发器,让混合物在底部完成分离[2]。在这个过程中,主要设置了热空气气提式二段蒸发器以及中压蒸汽加热,且为了确保流体在管道中得以均匀分配,进行特殊的分配器设计。

而在管道输送系统中,对于存在危险物质的硝酸铵、稀硝酸、液氨及气氨等,均使用密闭输送系统。其中,液氨及气氨需要运用碳钢材质;而稀硝酸及硝酸铵需要运用不锈钢材质。且对于易燃、易爆,存在有毒物质的物料,要将其置于密闭管道内,以免发生泄漏而造成安全事故的发生。尤其是硝酸这一中度危害介质,其管道设计更是要符合工业金属管道的设计规范要求。对于涉及液氨及气氨的设备,需要在管道设置相关的氮气吹扫管线,并运用凹凸面法兰,及聚四氟乙烯垫片进行紧固。对于压力容器的安全阀设置,去安全阀整定压力通常为压力容器或是管道工作压力的一倍,且不可超出容器及管道的压力。同时,安全阀所泄放的气氨,要经过吸收后再予以放空,设置相关的回收系统,对于强腐蚀性介质的硝酸排液管线,需要进行双阀设计,以免产生泄漏导致腐蚀危害的发生。

3.2联锁及自控系统的设计研究

结合硝基复合肥的生产工艺与生产特征,其生产装置除了要满足上述特征,还需要具备自动控制系统、遥控系统等装置,以便对生产过程进行更好的控制。其中,首先要进行液氨蒸发器的出口壓力调节,并对液氨蒸发器的液位予以控制,监管管式反应器中的气氨流量、硝酸流量,并设置相关的遥控切断装置。与此同时,还需要设置主要联锁,也就是液氨蒸发器的出口超高限压力联锁、氨气流量的超限联锁、液氨蒸发器液位的超高限联锁、硝酸流量的超限联锁、管式反应器的温度超高限联锁等,并腐蚀性介质仪表选型过程中,尽量选取陈陶瓷等防腐材料。

3.3电气设备与防爆装置的设计研究

硝基复合肥生产所用的电负荷通常为二级负荷,而控制室的仪表电源则为一级负荷,全厂使用的是两路供电,可以满足一级负荷的相关要求。在电气设备的设计中,其应急照明灯具要使用的是自带蓄电池的灯具,其供电时间要连续在30min以上,并设置于出口、通道等重要位置[3]。另外,需要注意的是,在硝基复合肥生产过程中,若是没有注意严格的生产控制,则容易发生氨气爆炸,因此,要设置相关的防爆装置,且防爆级别为IIA,防爆组别为T1。一般情况下,电气设备防爆结构主要采用的是隔爆型,所以,进行防爆电气设备设计时,其级别要达到IIB,防爆组别要达到T4。针对非爆炸危险区的电气设备、其他传动设备,其防护等级也应该达到IP44,其中,移动式电气设备的防护等级要满足IP54的相关要求,且所选用的防爆装置需要进行相关的性能测试、等级测试,在满足要求后才能投入使用。

此外,结合建构筑物火灾危险性特征,需要在硝基复合肥装置内设置有毒气体探测器以及洗眼淋浴器,且室外的设备区域、敞开装置需要具备良好的通风条件,若无法实现自然通风的封闭厂房,需要设置相关的机械通风,且建构筑物耐火级别、防爆泄压、抗震设计等均需要满足硝基复合肥装置生产的相关要求。

4.提升硝基复合肥装置生产效率的主要措施

由于硝基复合肥生产装置内含有大量的吸湿性、潮湿性、粘结性的物料与细粉,且生产中需要运输较高固体含量及较高温度的洗涤液、中和料浆,因此,若是没有对操作工况进行良好的控制,就会导致生产无法得以正常进行。所以,为了提升其生产效率,首先需要结合生产工艺,从设计环节着手,让工艺更具有灵活性、便捷性、实用性,且对于尾洗系统要设置相关的氨能回收装置,以免发生堵塞。此外,要进行合理的管道走向、设备布置,让物流输送可以借助重力作用,且管线无死角,以免物料产生堆集[4]。同时,要设置可靠性强、调节较为灵活的计量检测仪表,进而提升硝基复合肥生产的可靠性、安全性。

另外,要注意提高操作人员的技术熟练度。尤其是造粒装置的相关操作,更是要由操作经验丰富的人员进行操作。并在生产过程中建立科学的清理检修周期,以便对设备进行定期清理,让设备得以更加高效的运转。同时,要注意结合生产计划,保持充足的备品与备件,包括筛网、振动筛振动电机、料浆泵备件、斗提机料、斗提机链条、输送皮带等,并确定生产负荷,在保证复合肥质量的同时,落实限产制度。

5.结束语

在硝基复合肥生产装置的设计中,要注意采用成熟的工艺技术,且符合国家相关的安全生产要求,采取适当的安全措施,以免火灾爆炸以中毒窒息事故的发生。此外,企业也要注意提高自身的管理水平,并对设备进行定期维修、保养,通过科学有效的生产管理,来保证生产经营安全性、高效性。

参考文献

[1]汪家铭.四川美丰绵阳分公司15万吨尿素装置投产[J].四川化工,2014,06(02):11.

[2]裴琼.硫基复合肥生产中氯化氢尾气吸收装置的优化设计[J].化工设计通讯,2014,40(05):84-86.

[3]常敏,何伟平.硝基复合肥熔体造粒法的风险分析与预防措施[J].广州化工,2016,44(02):209-211.

[4]朱丽萍.硝基复合肥生产系统优化改造[J].磷肥与复肥,2016,31(04):14-15.

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