專利名稱：高塔生產(chǎn)含硫尿素的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化肥領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種利用高塔生產(chǎn)含硫尿素的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
目前，由NH3和CO2合成制備的固體尿素是一種最重要的氮肥品種，它廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作肥料施用。但由于尿素的養(yǎng)分單一，無(wú)法提供植物所需要的其它養(yǎng)分。同時(shí)，因氮 含量太高，植物往往來(lái)不及吸收而造成流失，從而不但造成氮肥利用率過(guò)低，也造成嚴(yán)重的 環(huán)境污染。實(shí)際上，很多地區(qū)都普遍存在硫缺乏的現(xiàn)象，尤其是沙質(zhì)、有機(jī)物含量較低的土 壤，或堿性土壤，通常需要使用含硫的肥料來(lái)補(bǔ)充。因此，目前市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)發(fā)出在尿素顆 粒外面包裹硫磺的包硫尿素作為肥料。尿素的傳統(tǒng)的造粒方法是高塔造粒工藝，在工業(yè)生產(chǎn)中被長(zhǎng)期普遍采用。常規(guī)的 尿素高塔造粒生產(chǎn)工藝見(jiàn)圖2 將來(lái)自尿素生產(chǎn)系統(tǒng)的原料液，溫度約135°C，壓力0.6 1.010^，濃度99.7% (wt)的尿素溶液經(jīng)造粒給料泵直接送入高塔造粒噴頭噴灑進(jìn)入造粒 塔，造粒物料在從高塔上部向下降落過(guò)程中，與從塔底上升的氣體相互作用，與其進(jìn)行熱交 換后冷卻而凝固，形成晶體顆粒降落到塔底后得到尿素顆粒產(chǎn)品。典型尿素產(chǎn)品的指標(biāo)為含氮量46. 4%含水量<0.5%縮二脲0.8% 1.0%甲醛0 0.25% (我國(guó)大部分不加甲醛)壓碎強(qiáng)度0. 6Kg上述工藝所生產(chǎn)的尿素產(chǎn)品中主要有效元素是氮，氮含量為46. 4% (wt)左右，但 不含硫等農(nóng)作物所需要的其它元素。本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的尿素高塔造粒系統(tǒng)，提供制備含硫尿素的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高塔制備含硫尿素的系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)生產(chǎn)含硫尿 素的方法。本發(fā)明所述的高塔生產(chǎn)含硫尿素的系統(tǒng)包括尿素高塔造粒部分和加硫部分，所 述尿素高塔造粒部分是常規(guī)的尿素高塔造粒裝置，包括與高塔造粒噴頭相連的尿素加料 泵，用于將尿素熔融液泵入高塔造粒噴頭，以及包括高塔造粒噴頭的尿素高塔造粒裝置；所述加硫部分包括融硫槽使硫熔融液升溫或?qū)⒐腆w硫熔融變成硫熔融液；加硫泵與融硫槽相連，將硫熔融液加入靜態(tài)混合器；以及靜態(tài)混合器用于將尿素熔融液與硫熔融液混合，其進(jìn)料口分別與尿素加料泵和 加硫泵的出料口相連，出料口與高塔造粒噴頭的進(jìn)料口相連。
融硫槽的溫度設(shè)置在130-135 ，與尿素熔融液的溫度基本一致，以使進(jìn)料的硫熔 融液升溫至與尿素熔融液基本等溫；或?qū)⒐腆w硫變成溫度較高的硫熔融液，以便于硫熔融 液與尿素熔融液混合；為了使熔融硫與尿素熔融液均勻混合，可以適當(dāng)加入分散劑，因此所述含硫尿素的高塔造粒系統(tǒng)還包括分散劑加入泵，用于將分散劑加入靜態(tài)混合器；所述分散劑選用本領(lǐng)域常用的分散劑，優(yōu)選液體分散劑。優(yōu)選的，所述分散劑加入泵的出料口與加硫泵的進(jìn)料口相連，將分散劑預(yù)先混入， 然后再通過(guò)加硫泵加入靜態(tài)混合器；所述分散劑加入泵可選用各種本領(lǐng)域常用的泵，為方便計(jì)算分散劑的加入量，優(yōu)
選計(jì)量泵。所述融硫槽還包括設(shè)置在其出口的計(jì)量泵，以控制硫熔融液的加入量。本發(fā)明所述系統(tǒng)中，各部件的連接可采用本領(lǐng)域常用的各種方式，優(yōu)選以管道的 方式連接；具體的，高塔造粒噴頭與尿素加料泵以管道相連；靜態(tài)混合器的進(jìn)料口與尿素加 料泵以管道連接；靜態(tài)混合器的出料口與高塔造粒噴頭以管道相連；為使本發(fā)明所述的系 統(tǒng)能夠在純尿素造粒和含硫尿素的造粒之間靈活地轉(zhuǎn)換，所述管道上設(shè)置有閥門。另外，為提高尿素熔融液與硫熔融液的混合效率，本發(fā)明所述的系統(tǒng)還包括將尿 素熔融液引入加硫泵的管道，以使尿素熔融液提前與硫熔融液混合，再進(jìn)入靜態(tài)混合器進(jìn) 行充分混合；同樣，為使本發(fā)明所述的系統(tǒng)能夠在純尿素造粒和含硫尿素的造粒之間靈活 地轉(zhuǎn)換，所述管道上設(shè)置有閥門。為保證造粒的穩(wěn)定性，本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，所述尿素高塔造粒部分還包括過(guò)濾 器，設(shè)置在高塔造粒噴頭的入口，用于過(guò)濾進(jìn)入高塔造粒噴頭的液體中的雜質(zhì)；本發(fā)明還提供利用上述系統(tǒng)生產(chǎn)含硫尿素的方法，包括以下步驟1)熔融硫?qū)⑷诹虿凵郎刂?30_135°C，加熱硫熔融液或?qū)⒐腆w硫熔融，成為硫熔 融液；2)混合將硫熔融液通過(guò)加硫泵加入靜態(tài)混合器中，同時(shí)將尿素熔融液也加入靜 態(tài)混合器中，均勻混合；3)造粒將步驟2)混合均勻的液體引入高塔造粒噴頭，進(jìn)行造粒。本發(fā)明所述的方法在步驟2)之前，還包括步驟i)預(yù)混合將尿素熔融液引入加硫 泵，與經(jīng)加硫泵的硫熔融液預(yù)混合；其中，引入加硫泵進(jìn)行預(yù)混合的尿素熔融液為所需尿素 熔融液總量的5% -50%。另外，為使熔融硫與尿素熔融液均勻混合，本發(fā)明所述的方法在步驟2)之前，還 包括ii)添加分散劑利用計(jì)量泵將分散劑加入加硫泵。步驟2)所述靜態(tài)混合器中，硫與尿素的質(zhì)量比為0 25 100 ；硫加入量由融硫 槽出口的計(jì)量泵控制。步驟2)所述靜態(tài)混合器中，分散劑與尿素的質(zhì)量比為0.01 0.5 100 ；分散劑 的加入量由分散劑加入泵(計(jì)量泵)控制。在本發(fā)明所述的生產(chǎn)含硫尿素的方法中，硫的加入可采用兩種方式A.以固體硫形式添加將固體硫，一般為硫粉加入到融硫槽中，將融硫槽加熱升溫至130-135°C，使固體硫變成硫熔融液，與來(lái)自尿素裝置的添加有甲醛的熔融態(tài)尿素進(jìn)入靜態(tài)混合器進(jìn)行充分混合，之后噴入造粒塔造粒；B.以熔融形式添加將硫熔融液加入到融硫槽中，利用融硫槽加熱升溫至 130-135 ，然后加入到靜態(tài)混合器中與已添加甲醛的熔融態(tài)尿素混合，噴入造粒塔造粒。硫加入質(zhì)量為含硫尿素質(zhì)量的0 25%，優(yōu)選1-25%。本發(fā)明所述的含硫尿素的高塔造粒系統(tǒng)，可通過(guò)對(duì)現(xiàn)有尿素高塔造粒系統(tǒng)的改進(jìn) 而直接得到在現(xiàn)有尿素高塔造粒系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加添加硫和添加分散劑的裝置，以及控 制其各自添加量的裝置，就能夠向輸往高塔造粒的尿素熔融液中加入硫，使高塔造出的含 硫0 25%左右，含氮34. 5% 46. 4%左右的，可滿足農(nóng)作物對(duì)硫養(yǎng)分需要的含硫尿素。通過(guò)本發(fā)明所述的系統(tǒng)，利用以下重量百分?jǐn)?shù)的原料熔融態(tài)尿素(純度 99.7% ) ；0 25%的硫；0.01% 0.5%的分散劑；微量的甲醛(甲醛的主要作用是幫助 尿素熔融液造粒成型，現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)常在尿素熔融液中添加甲醛以造粒，因此，甲醛的用量可 參照現(xiàn)有技術(shù))，可以制備出含有以下重量百分?jǐn)?shù)組分的含硫尿素含氮量34. 5 % 46. 4 % ；硫0 25%;水含量<0.5%;縮二脲0. 4% 0. 9% ；甲酸 0 0.25%;壓碎強(qiáng)度0. 6Kg。本發(fā)明所述的系統(tǒng)通過(guò)增加可單獨(dú)開(kāi)停的加硫、加分散劑部分，保持了原有尿素 造粒系統(tǒng)，可在制備不含硫尿素和含硫尿素的工藝間靈活轉(zhuǎn)換，且操作簡(jiǎn)單，投資少、流程 短，能夠方便地提供可滿足農(nóng)作物對(duì)硫養(yǎng)分需要的含硫尿素。


圖1為本發(fā)明所述的高塔生產(chǎn)加硫尿素的系統(tǒng)。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中尿素的高塔造粒系統(tǒng)。其中，1、高塔造粒噴頭；2、過(guò)濾器；3、尿素加料泵；4、融硫槽；5、計(jì)量泵；6、分散劑 加入泵；7、加硫泵；8、靜態(tài)混合器；9、閥門-01 ； 10、閥門-02 ； 11、閥門-03 ； 12、閥門-04。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如無(wú)特別說(shuō)明，實(shí)施例 中采用的原料均為市購(gòu)。實(shí)施例1本發(fā)明所述的系統(tǒng)如圖1所示，在圖2所示的本領(lǐng)域常用的尿素高塔造粒系統(tǒng) (包括與高塔造粒噴頭1相連的尿素加料泵3，用于將尿素熔融液泵入高塔造粒噴頭1，包括 高塔造粒噴頭1的尿素高塔造粒裝置(未示出)，以及設(shè)置在高塔造粒噴頭1和尿素加料 泵3之間的過(guò)濾器2的基礎(chǔ)上，增加了加硫部分和加分散劑部分。所述加硫部分包括融硫 槽4 (包括設(shè)置在其出口的計(jì)量泵5)，加硫泵7和靜態(tài)混合器8，所述加分散劑部分包括添 加分散劑的分散劑加入泵(選擇計(jì)量泵)。
其中融硫槽4的出料口與加硫泵7進(jìn)料口以管道連接，同時(shí)分散劑加入泵6的出 料口也與加硫泵7進(jìn)料口以管道連接，另外尿素進(jìn)料泵3的出料口也通過(guò)管道(設(shè)置有 閥-0412)與加硫泵7的進(jìn)料口連接，因此部分尿素熔融液可與熔融硫和分散劑預(yù)混合；力口 硫泵7的出料口與靜態(tài)混合器8的進(jìn)料口連接，同時(shí)尿素加料泵3的出料口也通過(guò)管道(設(shè) 置有閥-0311)也與靜態(tài)混合器8的進(jìn)料口連接，尿素熔融液與預(yù)混合液在靜態(tài)混合器8中 充分混合；靜態(tài)混合器8的出料口以管道(設(shè)置有閥-0210)通過(guò)過(guò)濾器2與高塔造粒噴頭 1連接。同時(shí)，在尿素加料泵3與高塔造粒噴頭1相連的管道上設(shè)置閥-019。從而得到本 發(fā)明所述的高塔生產(chǎn)含硫尿素的系統(tǒng)。利用上述系統(tǒng)，可以制備出含硫尿素或不含硫的尿素如需制備含硫尿素，將閥-019置于關(guān)閉狀態(tài)，閥-0210、閥-0311、閥-0412置于打開(kāi)狀態(tài)，則接入加硫部分。固體硫，一般為硫粉在融硫槽4中熔融，然后經(jīng)過(guò)計(jì)量泵5計(jì)量， 通過(guò)加硫泵7的作用，進(jìn)入靜態(tài)混合器8中，同時(shí)尿素熔融液分成兩部分，一部分尿素熔融 液由閥-0412分流至加硫泵7的進(jìn)料口，與由融硫槽4來(lái)的硫熔融液和分散劑加入泵6來(lái) 的分散劑分別注入加硫泵7的進(jìn)料口，進(jìn)行預(yù)混合，然后進(jìn)入靜態(tài)混合器8 ；另一部分尿素 熔融液由閥-0311直接進(jìn)入靜態(tài)混合器8，與預(yù)混合后的物料進(jìn)行充分混合，然后混合物料 經(jīng)閥-0210，通過(guò)過(guò)濾器2后，進(jìn)入高塔造粒噴頭1，制備出含硫尿素。硫的添加量由融硫槽4出口的計(jì)量泵5控制，一般控制在尿素總質(zhì)量的0-25% (質(zhì)量)；分散劑的添加量由分散劑加入泵控制，一般控制在尿素總質(zhì)量的0. 01% 0. 5% (質(zhì)量)。如果需要制備不含硫的尿素，則將上述系統(tǒng)的閥-01置于打開(kāi)狀態(tài)，閥-02、 閥-03、閥-04置于關(guān)閉狀態(tài)，則系統(tǒng)恢復(fù)為常規(guī)狀態(tài)，可用于制備不含硫尿素。實(shí)施例2利用實(shí)施例1的所述的含硫尿素高塔造粒系統(tǒng)，制備含硫量為10%的含硫尿素。將硫粉加入融硫槽4，融硫槽4的溫度設(shè)置在130°C，硫粉在融硫槽4中加熱熔融 并升溫至130°C，得到與尿素熔融液溫度相近的硫熔融液；利用設(shè)置在融硫槽4出口的計(jì)量 泵5控制其加入質(zhì)量為尿素總質(zhì)量的10%，通過(guò)加硫泵5加入靜態(tài)混合器8 ；采用市購(gòu)的液體分散劑，并通過(guò)分散劑加入泵6 (計(jì)量泵)控制其加入質(zhì)量為尿素 總質(zhì)量的0. 1%，也通過(guò)加硫泵7加入靜態(tài)混合器8中。尿素熔融液的25%通過(guò)閥-0412 進(jìn)入加硫泵7先與熔融硫在分散劑作用下預(yù)混合，75%通過(guò)閥-0311直接進(jìn)入靜態(tài)混合器 8，充分混合后經(jīng)閥-0210進(jìn)入過(guò)濾器2，然后進(jìn)入高塔造粒噴頭1進(jìn)行含硫尿素的造粒，得 到的產(chǎn)品的指標(biāo)如下含氮量41. 8%;硫10%;水含量<0.5%;縮二脲0.65%;甲醛0.11%;壓碎強(qiáng)度0. 6Kgo
權(quán)利要求
一種高塔制備含硫尿素的系統(tǒng)，包括尿素高塔造粒部分和加硫部分，所述尿素高塔造粒部分包括尿素加料泵和尿素高塔造粒裝置，所述尿素高塔造粒裝置的頂部設(shè)置有高塔造粒噴頭，所述尿素加料泵與高塔造粒噴頭相連，用于將尿素熔融液泵入高塔造粒噴頭，進(jìn)行造粒；所述加硫部分包括融硫槽使硫熔融液升溫或?qū)⒐腆w硫熔融變成硫熔融液；加硫泵與融硫槽相連，將硫熔融液加入靜態(tài)混合器；靜態(tài)混合器用于將尿素熔融液與硫熔融液混合，其進(jìn)料口分別與尿素加料泵和加硫泵的出料口相連，出料口與高塔造粒噴頭的進(jìn)料口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述含硫尿素的高塔造粒系統(tǒng)還包括分散 劑加入泵，用于將分散劑加入靜態(tài)混合器。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分散劑加入泵的出料口與加硫泵的進(jìn) 料口相連，將分散劑預(yù)先混入加硫泵，然后再通過(guò)加硫泵加入靜態(tài)混合器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括將尿素熔融液引入加硫 泵的管道，以使一部分尿素熔融液提前與硫熔融液混合。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管道上設(shè)置有閥門。
6.一種利用如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)生產(chǎn)含硫尿素的方法，其特征在于，包括以下步驟1)熔融硫?qū)⑷诹虿凵郎刂?30-135°C，加熱硫熔融液或?qū)⒐腆w硫熔融，成為硫熔融液；2)混合將硫熔融液和尿素熔融液加入靜態(tài)混合器中，混合；3)造粒將步驟2)混合均勻的液體引入高塔造粒噴頭，進(jìn)行造粒。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法在步驟2)之前，還包括步驟i) 預(yù)混合將部分尿素熔融液引入加硫泵，與經(jīng)加硫泵的硫熔融液預(yù)混合；其中，進(jìn)行預(yù)混合 的尿素熔融液為尿素熔融液總量的5% -50%。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法在步驟2)之前，還包括ii)添加 分散劑利用計(jì)量泵將分散劑加入加硫泵。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)所述靜態(tài)混合器中，硫與含硫尿素的 質(zhì)量比為0 25 100。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)所述靜態(tài)混合器中，分散劑與含硫 尿素的質(zhì)量比為0.01 0.5 100。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高塔制備含硫尿素的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明利用現(xiàn)有的尿素高塔造粒裝置，通過(guò)增加可單獨(dú)開(kāi)停的加硫部分、分散劑加入泵等，提供了能夠在制備不含硫尿素和含硫尿素的工藝間靈活轉(zhuǎn)換的高塔制備含硫尿素的系統(tǒng)，并提供了利用該系統(tǒng)生產(chǎn)含硫尿素的方法。本發(fā)明所述的系統(tǒng)保持了原有尿素造粒系統(tǒng)的獨(dú)立性，可實(shí)現(xiàn)含硫尿素和不含硫尿素的靈活轉(zhuǎn)換，操作簡(jiǎn)單，投資少、流程短，能夠方便地提供可滿足農(nóng)作物對(duì)硫養(yǎng)分需要的含硫尿素。
文檔編號(hào)C05G5/00GK101798254SQ200910243200
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者王威, 高彥芳 申請(qǐng)人:北京荷豐遠(yuǎn)東技術(shù)有限公司