高效稳定性大颗粒尿素的生产方法

殷国良，张玉轩，杨海峰，张大鹏

（锦西天然气化工有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125001）

关 键 字：大颗粒尿素；生产方法；高效缓释剂；配制方法

锦西天然气化工有限责任公司尿素装置采用斯纳姆氨气提工艺，于1993年8月建成投产，后期配套建成两套大颗粒装置，均采用转鼓流化床造粒工艺。为了提高尿素利用率，也为了迎合市场对稳定性大颗粒尿素的需求，我厂开始对高效稳定性大颗粒尿素生产工艺不断研究探索，经过多次试验和长期实际生产，总结出一套行之有效的生产方法。

1 工艺介绍

1.1 高效缓释剂作用

物理性质：白色固体粉末，水溶解性较弱。

推荐用途：作为重要的尿激酶活性抑制剂，用于尿素为基础的氮肥的增效稳定剂，提高肥效，降低用量，降低氨氮的损失，同时也用于饲料添加剂。

危险性：眼损伤，怀疑损伤生殖能力或胎儿。

消防措施：使用水雾、二氧化碳、干粉、泡沫灭火。

1.2 生产流程简介

1.2.1 配置缓蚀剂载体

该缓释载体为稀尿素溶液[1]，配置方法为：从真空预浓缩器出口引出尿素溶液与精制水按一定比例混合送入配料槽。根据所配缓蚀剂的浓度，结合配料槽的体积，配制出一定液位的载体。

1.2.2 配置高效缓蚀剂

在地下配料槽中加入一定量的高效缓释剂，再加入指示剂，充分搅拌，保证高效缓释剂全部溶解且指示剂密度均匀；将配好的高效缓释剂泵入贮槽，在整个配料过程中，严格控制杂物进入系统，防止生产过程中导致泵单向阀卡顿，泵不打量现象。配置结束后注意冲洗倒料泵及相关管线，防止残余物料凝固，引起下次配料困难。

1.2.3 缓蚀剂加入系统过程

缓释剂贮槽下液管前安装过滤器，防止缓释剂长期储存产生沉淀物堵塞加药泵入口管线及泵体；高效缓释剂经过过滤器后由计量泵送入大颗粒尿液管线，进入大颗粒造粒系统[2]。为保证大颗粒尿素的粒度与强度，通常配合一定量的甲醛一起加入系统，生产工艺如图1所示，其中虚线内部为高效缓释剂加药系统流程。

图1 高效缓释剂加药系统流程

2 高效缓释剂配制方法的研究

在配置高效缓释剂的过程中，载体的选择是缓释剂配制的重点，要求缓释剂溶液具有：①适宜的凝固点，方便操作与保存；②缓释剂中携带水量较少，不会导致大颗粒成品中水含量超标；③配置方法简单，普通操作工即可操作；④载体无毒害作用，不会造成职业健康威胁；⑤载体经济性强，不会造成生产成本增加[2]。在试验过程中采用4种试验方案。

2.1 方案一

方案一是利用水直接溶解缓释剂。

存在问题：①由于高效缓释剂与水溶解度较低，在不同温度下，所需溶解水量均较大。直接加入造粒系统，成品水含量高，无法保障产品质量。②混合后溶液溶解不充分形成分层的浊液，效果不佳。

2.2 方案二

将缓释剂加热熔融后直接与指示剂混合。在不同温度下，分散效果不同，其中，温度控制在60～100 ℃时，分散效果最佳，加入系统后，成品分析效果较好。

存在问题：按照标准，缓释剂无载体瞬时加入量太小，以成品含量0.05%计算，瞬时加入量仅为20 kg·h-1。混合液温度难于控制，计量波动较大，复配工作不易操作，工业化生产难度较大。

2.3 方案三

方案三是利用预真空分离器后的尿液溶解高效缓释剂并与指示剂同步加入[4]，通过试验，尿素溶液与缓释剂、指示剂能很好分散，可以作为一种加药方式。

存在问题：①尿液浓度高，结晶点高，温度不易控制。复配系统要求保温伴热措施，并保持在90 ℃左右。②泵体过滤网易堵塞，操作弹性小，无法保证系统长周期稳定运行。③温度高、停留时间长，载体易发生缩合反应。④投资大、运营成本高。

2.4 方案四

在方案三的基础上，经过精密计算，适当加入一定量的水，对尿液浓度进行稀释[3]，降低尿液结晶温度，解决了配料温度高、药剂加入量小、成品大颗粒尿素水分过高等诸多问题。

2.5 方案对比

综合比较以上4种加入方式，认为以缓释剂+指示剂+尿液+水的形式来配置的溶液比较适合实际生产需求[3]。

图2 缓释剂溶液配制方案示意图

3 常见问题、原因分析及解决方法

3.1 加药泵不打量

原因分析：①缓释剂长期贮存，由于指示剂黏度很大，易形成不溶状胶体，堵塞泵入口管线、泵入口过滤网以及泵体单向阀。②复配过程中，有包装物等杂物带入。

解决方法：①严格控制配料过程，及时清点包装物，并在配料槽加料口安装过滤网。②在缓释剂贮槽下液管线前方加装两个过滤器，并联连接，在生产间期及时清理过滤器，确保入口管线畅通。③将缓释原料充分粉化后再倒入配料槽防止块状进入配料槽。④充分搅拌，减少沉淀。

3.2 大颗粒系统加入高效缓释剂后，喷头滴液

原因分析：缓释剂的加入使尿液黏度变大，减弱雾化程度，易造成喷头滴液，使造粒转鼓内部“结疤”，增加转鼓负荷。

解决办法：①在保证产品的质量的前提下，控制高效缓释剂含量[5]；②操作人员加大巡检频率，启动转鼓尿液管线震动器，保证造粒喷头在最佳的工作环境。

3.3 高效缓释剂和甲醛同时加入大颗粒尿液管线时注意事项[6]

在生产高效缓释大颗粒尿素工艺中，需要加入一定量甲醛[7]，确保大颗粒尿素强度，同时具有一定的缓释效果。但试验表明高效缓释剂和甲醛可以发生反应，形成不溶于尿素熔液的物质，且在反应的过程中具有一定的危险性，所以对高效缓释剂和甲醛的加入方式要重点考虑。①高效缓释剂与甲醛不能直接混合，需分别加入尿液管线且加入点相隔距离不能过短。②我厂的高效缓释剂和甲醛加入工艺流程如图1所示，高效缓释剂加入点在甲醛加入点之前。加入时先投入甲醛后投入高效缓释剂，流体流动方式如图3所示，这样保证高效缓释剂和甲醛不直接接触发生反应。反之，流体流动方式如图4所示，易造成高效缓释剂和甲醛直接接触发生反应。

图3 先加甲醛后加缓释剂

图4 先加缓释剂后加甲醛

3.4 大颗粒尿素装置开停车过程中注意事项

大颗粒尿素系统停车过程中，若操作不当，容易使熔融尿素进入缓释剂管线，导致缓释剂系统管线堵塞，为避免此情况发生，其注意以下事项：

1）开车过程中应先启动缓释剂加药泵，该泵为隔膜泵，可用泵副线维持出口压力，保证泵出口管线压力大尿液管线工作压力，投尿液后，关闭泵副线，同时打开缓释剂加入阀。

2）停车过程中，应先将熔融尿素退出系统，关闭熔融尿素根部阀门，同时打开根部阀体冲洗水，冲洗尿液管线，此时缓释加药泵正常运行，始终保证缓释剂侧压力大于熔融尿素侧。待尿液管线冲洗干净后，可关闭缓释剂加入阀，停下加药泵。

以上操作都是为了保证缓释压力始终大于尿液压力，有效防止尿液倒灌入缓释剂管线。

4 结束语

此种高效稳定性大颗粒尿素生产方法是我厂经过多次试验及长期实际生产总结所得，操作简单，可靠性强，优化了高效缓释剂配制方法，使其不但具有较低的凝点，又能很好地控制带入到大颗粒系统的水分，保证产品质量稳定。在生产过程中表现出来的问题也得到有效的解决，并向着更加完善的方向不断探索。