專利名稱：高塔生產含硫尿素的系統和方法
技術領域：
本發明涉及化肥領域，具體地說，涉及一種利用高塔生產含硫尿素的系統和方法。
背景技術：
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，它廣泛用于農業生產作肥料施用。但由于尿素的養分單一，無法提供植物所需要的其它養分。同時，因氮 含量太高，植物往往來不及吸收而造成流失，從而不但造成氮肥利用率過低，也造成嚴重的 環境污染。實際上，很多地區都普遍存在硫缺乏的現象，尤其是沙質、有機物含量較低的土 壤，或堿性土壤，通常需要使用含硫的肥料來補充。因此，目前市場上已經開發出在尿素顆 粒外面包裹硫磺的包硫尿素作為肥料。尿素的傳統的造粒方法是高塔造粒工藝，在工業生產中被長期普遍采用。常規的 尿素高塔造粒生產工藝見圖2 將來自尿素生產系統的原料液，溫度約135°C，壓力0.6 1.010^，濃度99.7% (wt)的尿素溶液經造粒給料泵直接送入高塔造粒噴頭噴灑進入造粒 塔，造粒物料在從高塔上部向下降落過程中，與從塔底上升的氣體相互作用，與其進行熱交 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品。典型尿素產品的指標為含氮量46. 4%含水量<0.5%縮二脲0.8% 1.0%甲醛0 0.25% (我國大部分不加甲醛)壓碎強度0. 6Kg上述工藝所生產的尿素產品中主要有效元素是氮，氮含量為46. 4% (wt)左右，但 不含硫等農作物所需要的其它元素。本發明通過改進現有的尿素高塔造粒系統，提供制備含硫尿素的系統和方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種高塔制備含硫尿素的系統，以及利用該系統生產含硫尿 素的方法。本發明所述的高塔生產含硫尿素的系統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將固體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混合器；以及靜態混合器用于將尿素熔融液與硫熔融液混合，其進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料口相連。
融硫槽的溫度設置在130-135 ，與尿素熔融液的溫度基本一致，以使進料的硫熔 融液升溫至與尿素熔融液基本等溫；或將固體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，可以適當加入分散劑，因此所述含硫尿素的高塔造粒系統還包括分散劑加入泵，用于將分散劑加入靜態混合器；所述分散劑選用本領域常用的分散劑，優選液體分散劑。優選的，所述分散劑加入泵的出料口與加硫泵的進料口相連，將分散劑預先混入， 然后再通過加硫泵加入靜態混合器；所述分散劑加入泵可選用各種本領域常用的泵，為方便計算分散劑的加入量，優
選計量泵。所述融硫槽還包括設置在其出口的計量泵，以控制硫熔融液的加入量。本發明所述系統中，各部件的連接可采用本領域常用的各種方式，優選以管道的 方式連接；具體的，高塔造粒噴頭與尿素加料泵以管道相連；靜態混合器的進料口與尿素加 料泵以管道連接；靜態混合器的出料口與高塔造粒噴頭以管道相連；為使本發明所述的系 統能夠在純尿素造粒和含硫尿素的造粒之間靈活地轉換，所述管道上設置有閥門。另外，為提高尿素熔融液與硫熔融液的混合效率，本發明所述的系統還包括將尿 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，再進入靜態混合器進 行充分混合；同樣，為使本發明所述的系統能夠在純尿素造粒和含硫尿素的造粒之間靈活 地轉換，所述管道上設置有閥門。為保證造粒的穩定性，本發明所述的系統中，所述尿素高塔造粒部分還包括過濾 器，設置在高塔造粒噴頭的入口，用于過濾進入高塔造粒噴頭的液體中的雜質；本發明還提供利用上述系統生產含硫尿素的方法，包括以下步驟1)熔融硫將融硫槽升溫至130_135°C，加熱硫熔融液或將固體硫熔融，成為硫熔 融液；2)混合將硫熔融液通過加硫泵加入靜態混合器中，同時將尿素熔融液也加入靜 態混合器中，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，進行造粒。本發明所述的方法在步驟2)之前，還包括步驟i)預混合將尿素熔融液引入加硫 泵，與經加硫泵的硫熔融液預混合；其中，引入加硫泵進行預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，本發明所述的方法在步驟2)之前，還 包括ii)添加分散劑利用計量泵將分散劑加入加硫泵。步驟2)所述靜態混合器中，硫與尿素的質量比為0 25 100 ；硫加入量由融硫 槽出口的計量泵控制。步驟2)所述靜態混合器中，分散劑與尿素的質量比為0.01 0.5 100 ；分散劑 的加入量由分散劑加入泵(計量泵)控制。在本發明所述的生產含硫尿素的方法中，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，與來自尿素裝置的添加有甲醛的熔融態尿素進入靜態混合器進行充分混合，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 ，然后加入到靜態混合器中與已添加甲醛的熔融態尿素混合，噴入造粒塔造粒。硫加入質量為含硫尿素質量的0 25%，優選1-25%。本發明所述的含硫尿素的高塔造粒系統，可通過對現有尿素高塔造粒系統的改進 而直接得到在現有尿素高塔造粒系統的基礎上，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，可滿足農作物對硫養分需要的含硫尿素。通過本發明所述的系統，利用以下重量百分數的原料熔融態尿素(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，現有技術經常在尿素熔融液中添加甲醛以造粒，因此，甲醛的用量可 參照現有技術)，可以制備出含有以下重量百分數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%;壓碎強度0. 6Kg。本發明所述的系統通過增加可單獨開停的加硫、加分散劑部分，保持了原有尿素 造粒系統，可在制備不含硫尿素和含硫尿素的工藝間靈活轉換，且操作簡單，投資少、流程 短，能夠方便地提供可滿足農作物對硫養分需要的含硫尿素。


圖1為本發明所述的高塔生產加硫尿素的系統。圖2為現有技術中尿素的高塔造粒系統。其中，1、高塔造粒噴頭；2、過濾器；3、尿素加料泵；4、融硫槽；5、計量泵；6、分散劑 加入泵；7、加硫泵；8、靜態混合器；9、閥門-01 ； 10、閥門-02 ； 11、閥門-03 ； 12、閥門-04。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。如無特別說明，實施例 中采用的原料均為市購。實施例1本發明所述的系統如圖1所示，在圖2所示的本領域常用的尿素高塔造粒系統 (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)，以及設置在高塔造粒噴頭1和尿素加料 泵3之間的過濾器2的基礎上，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 (包括設置在其出口的計量泵5)，加硫泵7和靜態混合器8，所述加分散劑部分包括添 加分散劑的分散劑加入泵(選擇計量泵)。
其中融硫槽4的出料口與加硫泵7進料口以管道連接，同時分散劑加入泵6的出 料口也與加硫泵7進料口以管道連接，另外尿素進料泵3的出料口也通過管道(設置有 閥-0412)與加硫泵7的進料口連接，因此部分尿素熔融液可與熔融硫和分散劑預混合；力口 硫泵7的出料口與靜態混合器8的進料口連接，同時尿素加料泵3的出料口也通過管道(設 置有閥-0311)也與靜態混合器8的進料口連接，尿素熔融液與預混合液在靜態混合器8中 充分混合；靜態混合器8的出料口以管道(設置有閥-0210)通過過濾器2與高塔造粒噴頭 1連接。同時，在尿素加料泵3與高塔造粒噴頭1相連的管道上設置閥-019。從而得到本 發明所述的高塔生產含硫尿素的系統。利用上述系統，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置于關閉狀態，閥-0210、閥-0311、閥-0412置于打開狀態，則接入加硫部分。固體硫，一般為硫粉在融硫槽4中熔融，然后經過計量泵5計量， 通過加硫泵7的作用，進入靜態混合器8中，同時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的進料口，與由融硫槽4來的硫熔融液和分散劑加入泵6來 的分散劑分別注入加硫泵7的進料口，進行預混合，然后進入靜態混合器8 ；另一部分尿素 熔融液由閥-0311直接進入靜態混合器8，與預混合后的物料進行充分混合，然后混合物料 經閥-0210，通過過濾器2后，進入高塔造粒噴頭1，制備出含硫尿素。硫的添加量由融硫槽4出口的計量泵5控制，一般控制在尿素總質量的0-25% (質量)；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量的0. 01% 0. 5% (質量)。如果需要制備不含硫的尿素，則將上述系統的閥-01置于打開狀態，閥-02、 閥-03、閥-04置于關閉狀態，則系統恢復為常規狀態，可用于制備不含硫尿素。實施例2利用實施例1的所述的含硫尿素高塔造粒系統，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；利用設置在融硫槽4出口的計量 泵5控制其加入質量為尿素總質量的10%，通過加硫泵5加入靜態混合器8 ；采用市購的液體分散劑，并通過分散劑加入泵6 (計量泵)控制其加入質量為尿素 總質量的0. 1%，也通過加硫泵7加入靜態混合器8中。尿素熔融液的25%通過閥-0412 進入加硫泵7先與熔融硫在分散劑作用下預混合，75%通過閥-0311直接進入靜態混合器 8，充分混合后經閥-0210進入過濾器2，然后進入高塔造粒噴頭1進行含硫尿素的造粒，得 到的產品的指標如下含氮量41. 8%;硫10%;水含量<0.5%;縮二脲0.65%;甲醛0.11%;壓碎強度0. 6Kgo
權利要求
一種高塔制備含硫尿素的系統，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，進行造粒；所述加硫部分包括融硫槽使硫熔融液升溫或將固體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混合器；靜態混合器用于將尿素熔融液與硫熔融液混合，其進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料口相連。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述含硫尿素的高塔造粒系統還包括分散 劑加入泵，用于將分散劑加入靜態混合器。
3.如權利要求2所述的系統，其特征在于，所述分散劑加入泵的出料口與加硫泵的進 料口相連，將分散劑預先混入加硫泵，然后再通過加硫泵加入靜態混合器。
4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的系統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.如權利要求4所述的系統，其特征在于，所述管道上設置有閥門。
6.一種利用如權利要求1所述的系統生產含硫尿素的方法，其特征在于，包括以下步驟1)熔融硫將融硫槽升溫至130-135°C，加熱硫熔融液或將固體硫熔融，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，進行造粒。
7.如權利要求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) 預混合將部分尿素熔融液引入加硫泵，與經加硫泵的硫熔融液預混合；其中，進行預混合 的尿素熔融液為尿素熔融液總量的5% -50%。
8.如權利要求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 分散劑利用計量泵將分散劑加入加硫泵。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)所述靜態混合器中，硫與含硫尿素的 質量比為0 25 100。
10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)所述靜態混合器中，分散劑與含硫 尿素的質量比為0.01 0.5 100。
全文摘要
本發明涉及一種高塔制備含硫尿素的系統和方法。本發明利用現有的尿素高塔造粒裝置，通過增加可單獨開停的加硫部分、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換的高塔制備含硫尿素的系統，并提供了利用該系統生產含硫尿素的方法。本發明所述的系統保持了原有尿素造粒系統的獨立性，可實現含硫尿素和不含硫尿素的靈活轉換，操作簡單，投資少、流程短，能夠方便地提供可滿足農作物對硫養分需要的含硫尿素。
文檔編號C05G5/00GK101798254SQ200910243200
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者王威, 高彥芳 申請人:北京荷豐遠東技術有限公司