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大颗粒造粒工艺
作者/来源：J.MeessenW.Roos(荷兰斯塔米卡邦公司，Mauritslaan49Urmond)日期：2004-10-16点击率：877
1简介

Stamicarbon目前已实现了大颗粒造粒工艺工业规模的首次应用。过去的年月中,我们从实验室规模起步，在获得最初的成功之后，我们继续在一个试验厂进行半工业规模的研究探索。下一步就是运用Stamicarbon的工艺改造白俄罗斯GrodnoAzot厂原有的装置。在这个厂成功投产之后，加拿大的Agrium也决定在原有的造粒装置上采用Stamicarbon的工艺。这两条生产线于2003年9月完成改造，重点为造粒机的改进。
Stamicarbon大颗粒造粒工艺以流化床造粒技术为基础，也是膜喷射技术首次应用于尿素的大颗粒造粒。这种技术能保证成品具有极佳的性能。
在这份报告中，我们将重点介绍所使用的设备，特别是造粒机，还将总结实践中的经验。最后是排放物和公用工程消耗的总结。

2工艺流程

图1为工艺流程图。流化床大颗粒造粒是整个工艺最核心的部分。Stamicarbon的大颗粒造粒工艺以浓度为98.5％的熔融尿素为原料，尿液加入甲醛后送入造粒机。造粒机为流化床造粒机，以空气作为流化剂。熔融尿素经过喷嘴喷射，在喷嘴上方形成尿素液膜，二次空气将粒种吸入液膜中。液膜厚度约为50～150μm，尿素颗粒被一层层包裹，液体层温度很高。流化床的温度相对较高，继续包裹有一个再融化的过程。通过最终的结晶，每一层包裹最后都成为晶体的一部分。因而，尽管使用了膜式喷嘴，颗粒内部并没有形成“洋葱”式的多层结构。

图1Stamicarbon的大颗粒造粒工艺流程图

离开造粒机之后，产品经过粗筛，进入冷却器，温度降至70℃。之后，通过主震动筛的筛选，规格不合要求的颗粒被重新回收至造粒机中。体积太大的颗粒被送入破碎机中进行破碎。破碎机扮演着一个非常重要的角色，它通过粒种的供给,保证粒子的平衡状态。在造粒机中没有粉尘或粒种材料生成。破碎机是产生粉尘的主要来源，因此，选定破碎机时，应该优化选择，使其产生的粉尘最少。被破碎的颗粒和细微颗粒一并送回造粒机。
合格产品进一步冷却至可贮藏温度，此时使用流化床冷却器是最适宜的，使用散料热交换器也同样可行。
造粒工段和流化床冷却器过来的流化空气都会有一些粉尘，这些空气带着粉尘一起进入洗涤器。洗涤器共有两个，分别负责大颗粒造粒装置和两个冷却器。洗涤器有专门的设施，可将粉尘从气流中除去。随后，洗涤过的空气排放到大气。两个洗涤器中的洗涤溶液浓缩到一定程度后送往熔融尿素厂。

3造粒机设计

3.1总体状况

造粒机系一个长方形的箱子，内有三个造粒区和一个冷却区，见图2。三个造粒区之间由内挡板隔开。造粒机前端有两个回收入口，一个连接震动筛，另一个连接破碎机。所有熔融尿素喷嘴都安装固定在流化板上。

图2造粒机总体布置示意

第一个造粒区下面的空气输入是独立的，而另外两个造粒区的空气输入则是连通的。造粒区所有的空气输入均配有加热器，以便将床层温度控制在105℃。
冷却区单独配有一个没有加热器的空气输入装置。造粒机输出的颗粒产品温度为90～95℃。造粒机出口装有一个粗筛。
由于产品在造粒区已经完全结晶，不需要配备调节区，冷却区只占整个造粒机的一小部分。
流化床以上的造粒机侧壁呈小角度倾斜，以降低空气流速。由于此工艺产生粉尘少，所以侧壁倾斜度相对较小。
流化床的床层高度可以在很大范围内进行调节。但喷射区限制在喷嘴以上几厘米。在喷射区以上，产品由流化空气烘干。在Grodno厂，我们的床层高600mm，但床层高达1500mm也是可能的，只是对能耗不利。

3.2喷嘴

大颗粒造粒工艺的核心部分就是喷嘴。我们的喷嘴在实验工厂中开发成功，并且取得专利。我们选择了膜式喷嘴，以保证成品质量。膜式喷嘴有以下几个优点：
●空气消耗低
●喷射空气能耗低
●粉尘低
●成品有很好的圆整度
●成品含水量低
●密度大

图3Stamicarbon膜式喷嘴结构示意
在开始阶段喷嘴口（图3）上方会形成一个零点几微米厚的液体膜，这层膜在喷嘴口上方几厘米处接触二次空气气流。二次空气从包围液体出口的一个环形管道高速喷出，空气的吸附作用将粒种从流化床吸起，迫使它们穿过液膜。这样，粒种不断被液膜包裹，并最终达到大颗粒成品规格。成品接近正球形，即使过大的颗粒也是如此。球状外形使产品易于撒播，而且使颗粒粘结的趋势减小，这是因为球形颗粒间的接触面最小。
3.3流化板

流化板为造粒机配给空气。为避免流动区域集中化,保持气流配给的规律性是非常重要的。
流化板的另一个作用是将产品输送至造粒机出口。另一方面，在流化床底部喷嘴集中的地方，大小颗粒有互相分离的趋势。如若分离,将轻易扰乱喷射过程。所以，必须保证小颗粒不会附着在流动板底部