CN102875218A - 用于制备氨酸法复合肥的管式反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，包括水平依次相连的一个三通管、多个反应管、弯头和喷嘴，三通管上口为进酸口，三通管的另一水平口中插入有进氨管，进氨管插入到过进酸口不小于20mm，进氨管上设有做为管式反应器使用前预热和使用后吹扫的蒸汽入口，所述三通管、反应管、弯头和喷嘴为内置碳化硅管、中间衬有固定碳化硅管的四氟材料、外套钢管的复合管，所述进氨管为不锈钢内衬四氟材料管。本发明的管式反应器利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、抗冲击等特性，耐温度能达到400℃以上。这样造粒过程中可以充分利用氨、酸反应热提高物料温度，利用氨酸反应生成的硫酸氨溶液为液相量及粘性，成球率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种管式反应器，具体涉及一种用于制备氨酸法复合肥的管式反应器。
背景技术
目前，氨酸法复合肥料生产工艺渐渐兴起，代表了复合肥料生产最新工艺。现有氨酸法生产三元复合肥的方法包括以下步骤：将原料如氯化钾、磷酸一铵、氯化铵、尿素等经微机计量后进入转鼓造粒机，同时将氨、酸通过埋管直接通到造粒机的料层里面，并将蒸汽均匀喷洒在转鼓造粒机内的物料上，进行造粒，然后依次进入烘干系统，烘干后经冷却系统进入筛分，未透筛的物料粉碎后返回转鼓造粒机，透筛部分进入包裹机，加入防结剂，经料仓储存后进行包装。
上述复合肥生产过程中氨、酸直接通到造粒机料层里面，因不是氨酸直接反应，反应很弱，反应温度低，不利于提高成粒率和减少后续干燥工序的负荷，因此氨酸法生产工艺的优点不能得到充分发挥，并且生产高氮产品时，因原料中含有大量尿素，硫酸直接通到料层中会与尿素反应生成硫酸脲，由于硫酸脲的粘性很大，造粒过程不易控制，常发生物料成泥状使生产不能正常进行的问题。国内很多厂家尝试过采用管式反应器完成氨酸反应，利用硫酸铵溶液进行造粒，大幅度提高造粒温度，生产高氮产品时减少硫脲的生成，但由于硫酸与氨直接反应温度达到400℃以上，现有以四氟、石墨为主要材料的管式反应器，耐温不超过200℃，用于氨、酸反应时寿命不超过7天，一些合金材料如钛合金、哈氏合金制作的管式反应器同样面临上述问题，其它采用钢衬玻璃的材料，由于玻璃不能抗骤冷骤热，导致北方地区冬季时管式反应器不能正常使用。基于以上原因，采用管式反应器生产三元复合肥的企业需要先把浓硫酸用水稀释成稀硫酸，然后再与氨反应，把反应温度控制在200℃以下，这个过程中损失了大量的反应热。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，利用氨、酸在管式反应器中直接反应生成的高温硫酸铵溶液进行造粒，造粒过程中充分利用氨、酸反应热提高物料温度，利用氨酸反应生成的硫酸氨溶液为液相量及粘性，成球率高，造粒机出口物料温度能达到90℃以上，物料水分小于2.5%,产品颗粒光滑、圆润并有晶体感。生产高氮产品（氨含量≥20%以上），也不会因为产生大量的硫酸脲造成生产无法正常进行。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，包括水平依次相连的一个三通管、多个反应管、弯头和喷嘴，三通管上口为进酸口，三通管的另一水平口中插入有进氨管，进氨管插入到过进酸口不小于20mm，进氨管上设置有做为管式反应器使用前预热和使用后吹扫的蒸汽入口，所述三通管、反应管、弯头和喷嘴为内置碳化硅（SiC）管、中间衬有固定碳化硅管的四氟材料、外套钢管的复合管，所述进氨管为不锈钢内衬四氟材料管。
所述三通管、多个反应管、弯头和喷嘴中间采用法兰连接，垫片采用四氟材料制作的软垫。
所述三通管为等径三通管，弯头为90度弯头。
所述三通管、反应管、弯头长度均为500mm。
所述反应管为2个。
本发明的有益效果是：
1、设备使用寿命长、性能更好
具有耐腐蚀、耐高温、强度大、抗冲击等特性，耐高温能达到400℃以上。三种材料之一的碳化硅（SiC）管，利用其具有的耐腐蚀、耐高温、强度大、耐磨损、抗冲击等特性做为管式反应器的主要材料。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。为解决碳化硅管怕磕碰的问题，管式反应器采用内置碳化硅管，外套钢管保护，中间衬四氟材料为填充并固定碳化硅管。并在进氨管上设有蒸汽入口，做为管式反应器使用前预热和使用后的吹扫装置，防止因温度骤然增加损坏管式反应器部件和停车时料浆堵塞管式反应器。采用弯头加喷嘴的方式可以使管式反应器离造粒机中的料层更近，减少中途热量的损失。各部件均采用法兰加四氟软垫连接，维修方便。
2、充分利氨酸直接反应热进行造粒，节能效果显著
造粒过程中充分利用氨、酸直接反应生成的400℃以上的硫酸铵溶液进行造粒，利用硫酸氨溶液为液相量及粘性，利用其反应热加热物料，成球率高，能达到80%以上，造粒机出口物料温度能达到90℃以上，物料水分小于2.5%,把二段烘干改为一段烘干就能满足生产需要，高氮产品能实现无干燥造粒，大大降低了系统能耗。
3、提高了产品质量
产品颗粒光滑、圆润并有晶体感，颗粒强度能达到25N以上，造粒过程稳定，产品养分波动小。
4、解决了生产高氮产品由于硫酸脲造成的生产无法正常进行的问题
采用管式反应器代替硫酸、氨埋管的生产方法，由于硫酸与氨先反应生成硫酸铵溶液，无游离硫酸的存在，避免了与原料中的尿素反应生成硫酸脲，造粒过程容易控制，不会发生因硫酸脲过多，使物料成泥状，致使生产不能正常进行的问题。
5、避免了高氮产品施用由于缩二脲高造成产品烧苗的问题
造粒过程中充分利用氨、酸反应热加热物料，造粒机出口物料温度能达到90℃以上，物料水分小于2.5%,这样可以减少烘干时间和烘干温度，将二段烘干改为一段烘干就能满足生产需要，减少缩二脲的生成，解决了施用高氮产品由于缩二脲高造成产品烧苗的问题。
6、反应管性能更好、反应更彻底
进氨管过进酸口不小于20mm，保证了氨与酸不进入对方管中，并且气氨压力大，在反应管内高速喷谢，使反应管内形成真空，吸入硫酸，采用两节反应管，保证反应更充分、彻底。
附图说明
图1为本发明用于制备氨酸法复合肥的管式反应器的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，本发明的用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，包括水平依次相连的一个三通管1、多个反应管2、弯头4和喷嘴5，三通管1上口为进酸口8，三通管1的另一水平口中插入有进氨管6，进氨管6插入到过进酸口不小于20mm，进氨管6上设有做为管式反应器使用前预热和使用后吹扫的蒸汽入口7，所述三通管1、反应管2、弯头4和喷嘴5为内置碳化硅SiC管11、中间衬有固定碳化硅管的四氟材料10、外套钢管9的复合管，所述进氨管6为不锈钢内衬四氟材料管。
所述三通管1、多个反应管2、弯头4和喷嘴5中间采用法兰连接，垫片采用四氟材料制作的软垫。
所述三通管1为等径三通管1，弯头4为90度弯头。
所述三通管1、反应管2、弯头4长度均为500mm。
所述反应管2为2个。
本发明的等径三通管1、反应管2、90度弯头4、喷嘴5，上述部件均采用三种材料制作，内置碳化硅SiC管11，外套钢管9保护，中间衬四氟材料10为填充并固定碳化硅管，为便于维护保养，采用法兰连接，中间加装四氟材料制作的软垫，保证连接过程中不损坏内置的碳化硅管。用上述三种材料制作的管式反应器利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、抗冲击等特性，耐温度能达到400℃以上，并且有良好的抗骤冷骤热性能。等径三通1上部为进酸口8，进氨管6采用316L不锈钢内衬四氟材料制作，进氨管6过进酸口不小于20mm，在进氨管6上设有蒸汽入口7，做为管式反应器使用前预热和使用后吹扫装置，防止因温度骤然增加损坏管式反应器部件和停车时料浆堵塞管式反应器。
使用时先通过蒸汽入口7加入蒸汽预热，预热时间2分钟。管式反应器预热后，来自氨站的气氨经计量后通过进氨管进入管式反应器，压力控制在0.4～0.6Mpa，硫酸由硫酸泵输送，经计量后加入到管式反应器中，硫酸与氨在管式反应器中进行完全反应，为保证不生成硫酸铵结晶体堵塞喷嘴，氨与硫酸的加入比例为1：3～4之间。喷嘴安装在90度的弯头上，弯头可以使管式反应器离造粒机中的料层更近，减少中途热量的损失。喷嘴的直径为弯头直径的30～40%，使硫酸铵溶液能被很好的雾化并均匀的喷洒在造粒机内的物料料层上，与其它物料完成造粒过程。停车后，通过蒸汽入口7加入蒸汽进行吹扫，吹扫时间3分钟，防止残留的硫酸铵溶液结晶堵塞管式反应器。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (5)
1.一种用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，其特征在于，包括水平依次相连的一个三通管（1）、多个反应管（2）、弯头（4）和喷嘴（5），三通管（1）上口为进酸口（8），三通管（1）的另一水平口中插入有进氨管（6），进氨管（6）插入到过进酸口不小于20mm，进氨管（6）上设置有做为管式反应器使用前预热和使用后吹扫的蒸汽入口（7），所述三通管（1）、反应管（2）、弯头（4）和喷嘴（5）为内置碳化硅管（11）、中间衬有固定碳化硅管的四氟材料（10）、外套钢管（9）的复合管，所述进氨管（6）为不锈钢内衬四氟材料管。
2.根据权利要求1所述的用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，其特征在于，所述三通管（1）、多个反应管（2）、弯头（4）和喷嘴（5）中间采用法兰连接，垫片采用四氟材料制作的软垫。
3.根据权利要求1所述的用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，其特征在于，所述三通管（1）为等径三通管（1），弯头（4）为90度弯头。
4.根据权利要求3所述的用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，其特征在于，所述三通管（1）、反应管（2）、弯头（4）长度均为500mm。
5.根据权利要求4所述的用于制备氨酸法复合肥的管式反应器，其特征在于，所述反应管（2）为2个。
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