[发明专利]硫酸脲反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸脲反应器及采用该硫酸脲反应器的复合肥生产工艺，属于复合肥技术领域。 

背景技术

目前，我国复合肥造粒普遍采用蒸汽团粒法、尿液喷浆法或升级改造后的氨酸法，随着科技的不断进步，极少数企业已经开始使用硫酸脲氨化喷浆法。硫酸脲氨化喷浆法是一种集上述各种造粒法优点于一身的先进造粒方法，该方法既适用于上述造粒法所能生产的复合肥，也适用于上述造粒法不能或难于生产的30-10-10、16－16－16、17－17－17、18-18-18、15-5-25等复合肥，以及硫铵造粒、钾肥造粒、硫酸钾粒等单质肥料。然而在实践生产中发现，传统的尿素硫工艺设备使用的硫酸脲反应釜与其配套用管道、泵阀等设备，不仅结构复杂，操作麻烦，投资大(约40多万元)，使用周期短，而且生产过程中热量损失大，易腐蚀，腐蚀后存在重大的安全隐患，检修及维护成本高。

专利号201110290323.5公开了一种硫酸脲氨化复合肥生产工艺，由于其采用硫酸与尿素预先反应生成硫酸脲，再通过稀释变成硫酸脲溶液，对硫酸与尿素反应采用的反应釜以及硫酸脲的输送管道耐腐蚀性要求较高，防腐面积大；还与气氨再通过管式反应器进行反应，需要投入氨站，安全等级要求高，需要投入一系列的安全设施，使得整个设备结构复杂，投入及运行成本高。

发明内容

针对以上不足，本发明的第一个目的是提供一种硫酸脲反应器，其安装在造粒机内，可高效利用尿素溶液和浓硫酸的反应热和高温高压蒸汽，不仅具有很好的造粒效果，而且具有很好的节能效果。

本发明的技术方案：硫酸脲反应器位于造粒机内，其包括导流段、混酸段、固定床反应段、喷洒管道和雾化喷嘴五部分，上述五部分顺次排列且彼此之间通过法兰盘固定连接；尿素溶液管道与反应器的尿素溶液入口端连接，该尿素溶液入口端位于导流段的端侧；浓硫酸溶液管道与反应器的浓硫酸入口端连接，该浓硫酸入口端位于混酸段的侧壁上；固定床反应段为一个容室，容室内由孔板Ⅰ和孔板Ⅱ隔离形成一填料层，该填料层与填料口相通，在孔板Ⅰ和孔板Ⅱ上分别均匀分布有若干个通孔。

从容室的出口端引出排气管道，以及在喷洒管道的末端设有排气口，可排除系统多余压力，利于液相稳定。

所述导流段内设有螺旋导流板，用于满足尿素溶液与浓硫酸的充分混合及加合反应。

在混酸段上设有备用入口端，用于替换或补充原浓硫酸入口端，或便于加水。

所述固定床反应段中，在容室的入口端处设有排空口，便于及时排放掉固定床反应段中的残留物质，防止停产时对于设备造成腐蚀。

硫酸脲反应器内衬耐腐蚀层，该耐腐蚀层采用聚四氟乙烯，防止硫酸及硫酸脲溶液对其造成腐蚀。

本发明的第二个目的是提供一种采用硫酸脲反应器的复合肥生产工艺，包括以下步骤：

（1）将硫酸脲反应器安装于造粒机内，使尿素溶液管道与反应器的尿素溶液入口端连接，浓硫酸溶液管道与反应器的浓硫酸入口端连接，造粒机内装有碱性材料及含N、P、K的物料；

（2）将高温(95-105℃)尿素溶液和浓硫酸按配比投入到硫酸脲反应器中进行反应，在反应过程中产生大量的反应热、高温粘稠硫酸脲液体、高温熔融尿素和高温高压蒸汽，其中高温粘稠硫酸脲液体和高温熔融尿素在压力的作用下通过雾化喷嘴被雾化，雾化后直接喷入造粒机内的物料料层表面进行造粒，高温高压蒸汽通过排气管道喷入造粒机以提高物料的温度和液相量，同时从雾化喷嘴喷出的未参与反应的硫酸与碱性材料发生中和反应，其放出的水和反应热同样用以提高物料的温度和液相量；

（3）从造粒机排出的复合肥料经烘干、筛分后得到复合肥产品。 

本发明的有益效果：

1.  本发明的硫酸脲反应器结构简单，体积小，重量轻，便于安装、拆卸、清理以及维护，适用于多种复合肥的生产，以前难于生产或不能生产的30-10-10、16－16－16、17－17－17、18-18-18、19-19-19等复合肥，以及硫铵造粒、氯化钾造粒、硫酸钾造粒等，通过采用本发明的硫酸脲反应器后，现都可以实现正常生产，且造粒粒型好，产量高，颗粒强度明显提高；以前已经能生产的各种肥料，通过采用本发明的硫酸脲反应器后，现造粒质量更高，效果更好，另外可以实现无填料造粒，解决了硫酸铵、氯化钾、硫酸钾等成粒难的问题；