复合肥造粒技术

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1、摘要最近 10 年是我国化肥产业发展速度最快的阶段，也是化肥产业出现重要转折的 阶段，复合肥需求的提高，这给我们创造了良好的盈利条件，在此基础上生产三元复 合肥前景广阔。复合肥的生产工艺，包括磷酸工段、转化工段、中和造粒工段。本次课程设计过 程中，硫酸直接为原料，不需要去制备。磷酸生产主要原理是用硫酸分解磷矿，然后 将生成的磷酸与硫酸钙分离。转化工段主要是用硫酸与氯化钾反应，产物和磷酸混合 之后，进入中和工段，中和出来的料浆经干燥冷却，经筛分破碎之后，合格粒径的产 品输出，不合格的返料或破碎之后再筛分，资中得到合格产品。关键词： 三元复合肥；磷矿石；氯化钾；喷浆造粒目录第一章 概论 11.1

2、设计题目 11.2 实际规模及内容 11.3 设计意义 21.4 前景预测 3第二章 工艺方案选择 42.1 建厂地址 42.2 年工作日 42.3 生产原料 42.4 生产方案的选择 42.4.1 磷酸工段工艺流程的选择 42.4.2 转化工段工艺流程的选择 62.5 中和造粒工艺路线比较与选择 82.5.1造粒方法比较 82.5.2 造粒方案选择 102.5.3工艺流程说明 11第3章 物料衡算和热量衡算133.1 物料衡算 133.1.1 冷却系统的物料衡算 133.1.2 破碎、筛分系统的平衡 133.1.3 干燥系统的物料衡算 143.2 热量衡算 153.2.1 干燥系统的热量衡算

3、 15结论 16参考文献 17第一章 概论1.1 设计题目400kt/a 三元复合肥工艺设计1.2 实际规模及内容年产 40 万吨三元复合肥，以磷矿石、氯化钾等为原料应用喷浆造粒方法生产三 元复合肥。目前国内生产硫基复合肥的方法主要有团粒法和料浆法 2 种,根据生产原料的不同，料浆法又可分为传统料浆法和低温转化法。前者是由硫酸钾直接提供KO；后者是2用氯化钾低温转化成硫酸氢钾提供KO,即将氯化钾转化后的硫酸氢钾溶液与磷酸和2氨反应生成复合料浆, 再用喷枪在造粒机内喷浆涂布造粒, 经干燥、筛分、包膜等工序 得成品硫基复合肥（总养分最高可达46%）。据悉,近期又开发出一种以磷矿石、硫酸、 氯化钾、

4、尿素和氨为原料的转化-氨化硫基复合肥生产新工艺。其工艺流程为:浓硫酸 和氯化钾用0.3-0.7MPa的蒸汽直接加热，在转化槽中100-125C的条件下进行转化反 应生成硫酸氢钾,再与磷酸一铵料浆混和生成混酸料浆后送入氨化工段 ,反应中生成 的氯化氢气体经用水吸收后生成盐酸。混酸料浆在氨化工段的管式反应器内与通入的 气氨进行中和反应,利用瞬时反应释放的热量在管式反应器出口处产生 0.2-0.4MPa 的背压,对中和料浆进行雾化喷浆后,送入转鼓造粒机内与返料和新加入的粉状磷酸 一铵、粒状尿素进行造粒, 并通过分布器向造粒机内的料浆通入部分气氨和蒸汽。造 粒机排出的含氨尾气用水洗涤后排放收集,可用于

5、溶解磷酸一铵。出造粒机的物料经 烘干、筛分、冷却成为成品硫基复合肥。采用该工艺生产的硫基复合肥是化学合成而 非物理混合，产品物相结构好,化学成分稳定。生产It硫基复合肥需磷酸0.1931、硫 酸0.1751、氯化钾0.2391、液氨0.1331、尿素0.0351,同时副产盐酸0.270.291。 产品含水量W2.0%,符合GB15063-2001标准，并可根据需要灵活调整产品的品种和规 格, 市场适应性广, 产品竞争力强。1.3 设计意义最近 10 年是我国化肥产业发展速度最快的阶段，也是化肥产业出现重要转折的 阶段。化肥总量迅速增长、氮、磷肥自给率超过100，高浓度氮肥和磷肥的比重都 超过

6、50，而且最显著的特征是复合肥的快速发展。2005 年我国复合肥产量达到 135 万吨 PO ，占磷肥总产量的 8，占化肥总用量的 27；2007 年我国复合肥产量达到25196 万吨 PO ，占磷肥总产量的 14.5（参考硫酸磷复肥技术经济信息 2007 年年报，25 中国磷肥工业协会、中国硫酸工业协会编辑）。这仅是中国磷肥工业协会统计的复合 肥产量，如果考虑各种掺混肥料的产量，我国复合（混）肥的产量超过 5000 万吨实 物量，占我国化肥产量的33；复合（混）肥产能估计达2 亿吨，企业多达5000 多 家。复合肥的快速发展为科学施肥奠定了良好的基础。复合肥可分为：硫基复合肥、 尿基复合肥、

7、硝基复合肥。此项目建议书主要研究硫基复合肥的生产。国内硫基复合肥生产企业有山东绿源集团、江苏恒盛化肥有限公司、云南云峰化 学工业有限公司、陕西汉中化肥有限责任公司、湖北洋丰股份有限公司、四川蓥峰实 业总公司等。近年来其生产装置还在不断建成投产，最近安徽宁国司尔特 400kt/a 硫基复合肥项目已于2005 年12月20 日建成竣工，目前正处于试运转阶段。该项目 以皖南丰富的硫铁矿和硫精砂为原料生产硫酸，低品位磷矿生产磷酸，以氯化钾为原 料中和转化生产硫基复合肥 ,生产工艺先进 ,产品市场竞争力强，该项目总投资 1.99 亿元。同时现有的硫基复合肥装置也在扩建，贵州西洋肥业有限公司正在扩建 硫基

8、复合肥二期工程，该公司一期工程年产500kt硫基复合肥项目已于2001年8月建 成投产，二期工程建成后，预计该公司的硫基复合肥年产量将达到1000k t。湖北鄂中 化工有限公司目前扩建二期工程，使硫基复合肥的年生产能力达到400kt。由于看好 当前国内的硫基复合肥市场前景，一些地方也在筹建新的生产装置，中石化巴陵分公 司正在计划引进外资，投资1200 万美元，拟采用国内技术，利用巴陵分公司及其周 边地区的原料优势，建设高浓度200kt/a硫基复合肥和副产28kt/a氯化铵生产装置。 四川邛崃200kt/a和达州1000kt/a硫基复合肥项目目前也正在招商引资，处于积极 筹建之中。目前国内市场规

9、格为45%的硫基复合肥出厂价为1770-1950元/t,市场批 发价为1880-2 150元/t。规格为40%的硫基复合肥出厂价为1710-1930元/t,市场 批发价1800-2 000元/t。国外进口的45%硫基复合肥批发价为2400元/t,只要国内 产品质量能保证， 在价格上仍有一定的优势。在当前农业用肥从单一肥料过渡到以复合肥、专用肥为主的趋势下，国内各种单一化肥市场需求趋于饱和，而多元化的复合 肥则显现出良好的发展势头，三元复合肥市场的需求量也逐年上升，前景广阔。1.4 前景预测农业部门要求 2010 年我国肥料的复合化率达到 50%，目前我国化肥的复合率约 25%，与世界发达国家的

10、 70%相差甚远。为推广使用国产复合肥料，提高国产肥料品 牌的知名度，中国磷肥工业协会于 2000年和 2001 年分别组织了国产高浓度磷复肥产 销会。2000 年产销会签订复合肥合同 119 万吨，意向协议 229 万吨；2001 年产销会。 成交数 267 万吨，意向协议 257 万吨。特别是如亚洲等发展中国家所处地区呈快速上 升趋势。今后10 年世界对复混肥料（复合肥料） 的需求趋势是增长的。我国是农业大 国,“十五”计划纲要明确指出:“要始终把农业放在发展国民经济的首位,保证农业 在提高整体素质和效益的基础上持续、稳定发展”。因此,从长远看,农业对化肥的需 要仍会增加。从近期看,我国农

11、产品已经从长期短缺变为供求基本平衡,丰年有余,化 肥市场也暂时告别了短缺经济时期,出现了市场不景气,价格疲弱。由于农民收入和农 民对农业投入增加减缓；今后一段时间内实行退耕还林、还草、还湖等措施,种植面 积会减少；农化服务的进步,肥料利用率的提高,将影响化肥的施用量；国外农产品进 口的增加也会对国产化肥产生影响。因此,近期内化肥需求增长的速度将有所降低。 预计我国复混肥料（复合肥料）长期需求有增加,短期增长较缓。从长远看,发展复混肥 料（复合肥料） 是今后化方向，因此生产硫基复合肥具有一定的市场发展空间。第二章 工艺方案选择2.1 建厂地址内蒙古呼和浩特金川开发区，开发区北靠 110 国道和呼

12、包高速公路，南临京包铁 路，东接呼准二级公路，有两个火车站设在开发区，四条道路通往市区，距飞机场 20 公里。便于运进原料、输出产品。开发区地处自治区中西部资源富集的“金三角” 要道口，周围有上百种储量可观的金属和非金属矿藏以及丰富的农畜土特产品，地下 水源丰富且水质优良，有广阔的资源开发前景和巨大的开发潜力。开发区按用途规划 为工业区、生活区、商贸金融区、科教区和旅游风景区。开发区道路成方格网状布局， 分主干道、次干道和环路三级设置。三年来，开发区管委会与入区企事业单位共同投 资近 6 亿元人民币，开发建设3平方公里。供排水、电、气、道路、通讯、平整土地 等“六通一平”基础设施基本配套。已建

13、成日供水 4 万吨水厂和 110KV 变电站，现有 各类建筑物 60 多座，建筑面积29 万平方米。同时，建立了精干的办事机构，形成了 “一站式”管理，“一条龙”服务的高效运行机制。2.2 年工作日300 天（开工因子为 0.9 左右）2.3 生产原料内蒙古达茂旗布龙土磷铁矿中精选出的磷精矿2.4 生产方案的选择2.4.1 磷酸工段工艺流程的选择从石膏的结晶水分类可以分为：半水、二水，：二水-半水再结晶法、半水-二水 再结晶法。二水法： 优点：1.二水物结晶在稀磷酸溶液中有很好的稳定性，在生产过程中不会发生任 何形式的相变而造成结块；2. 能形成粗大、整齐的晶体，有利于过滤和洗涤；3. 操作简

14、便、控制幅度大、运转时间长或开工率高：通常可达有效操作时间的 85%-95%，每年操作时间一般为 298-333 天；4. 对设备材料的腐蚀相对较轻；5. 对矿粉的适应性强，生产用矿可以改变。缺点：1.制的的磷酸浓度较低，最高只能为30%-32%P205。大部分需要浓缩，加 大工厂基建投资。2. 石膏中晶间 P2O5 损失大，磷矿的 P2O5 转化率低：即使用高品位磷矿也只有 97%，工厂的 P2O5 的回收率一般只能达到 94%-98%。半水法： 优点.半水物结晶能在高的磷酸浓度及温度下以介稳定形式存在，同时其可以形 成粗大的晶体，在浓磷酸介质中有较好的过滤性能。缺点： P2O5 转化率低（

15、92%-94%）；介稳定的半水物结晶在操作运转中常会带来 许多难以预期和客服的麻烦，同时该方法对矿质的要求高。从理论上讲，再结晶流程可分为二水半水再结晶流程、半水二水再结晶流程、 半水一无水再结晶流程。其中无水物无法长成粗大的晶体，难以进行有效的过滤和洗 涤。这就使该流程目前尚缺乏实用意义。接下来就二水半水再结晶流程和半水二 水再结晶流程进行比较。二水半水再结晶流程有如下特点： 全系统的热过程不尽合理，如在分解过程中为了形成二水物结晶需要相对比较低 的温度，需移走大量的热，但在转化过程中为了二水物的脱水，又需加大量热来提高 脱水的温度。半水物结晶是一个介稳定固相，在稀磷酸溶液中形成的半水物的稳定性更差，因 此，对滤渣的处理经常碰到麻烦，通常的做法是令其自行吸水转化为二水物，这样全 系统的转化过程实际上成了二水物半水物二水物。在转化过程的溶液中，形成的半水物“过度脱水”成无水物的趋势是存在的。有一些公司将此法实现工业化，但后来又转为二水物流程。通过以上五点的比较，我们发现此法在工业化运用上还不够成熟，所以将二水 半水再结晶流程排除。二水-半水法、半水-二水可以综合以上方法优点但对矿质的要求高。综合以上叙述，从设备投资、产品的稳定性、操作条件考虑。此段工艺选择二水法生产磷酸。其工艺流程见图 2-1图 2-1 二水物单槽流程简图2.4.2 转化工段工艺流程的选择一