马 超

（中海石油化学股份有限公司，海南东方 572600）

当前世界上应用在工业化的流化床大颗粒尿素生产工艺中比较有竞争力的主要包括挪威海德鲁公司（Hydro）和日本东洋工程公司（TEC）的流化床造粒工艺。与TEC相比，流化床造粒工艺经验丰富，有着比较高的可靠性高，建有数量众多的工厂数，投资成本低，具有较强的竞争力。虽然海德鲁流化床造粒技术有着比较多的优势和特点，然而在装置的运行过程中尿素粉尘的问题影响了它的长期稳定性，不但对尿素产品造成不利影响，也对工作人员的健康构成威胁，这些尿素粉尘主要存在于装置的造粒机、破碎机、冷却器等部位，因此加强粉尘治理对于实际生产具有重要的意义。鉴于此，本文对海德鲁流化床造粒技术及粉尘治理进行探讨分析。

1 海德鲁流化床造粒技术分析

1.1 海德鲁流化床造粒的工艺流程

海德鲁流化床工艺生产装置主要由给料系统、尿素和甲醛溶液混合物制备系统、造粒系统、筛分破碎和返料系统、粉尘洗涤和循环回收系统等组成。

1.1.1 给料系统

在真空浓缩系统尿素装置中的95%～96%浓度的尿素溶液，与占尿素总产量约0.45%甲醛溶液在静态混合器中混合，然后再流入到造粒机中进行造粒。

1.1.2 尿素和甲醛溶液混合物（UF溶液）制备系统

把浓度为37%的甲醛溶液通过计量之后置于UF溶液制备槽，再把浓度为96%的尿素溶液也加进去，使尿素与甲醛的摩尔比为1：5，用50%的NaOH溶液把混合液的pH调至7.5，通入蒸汽把UF溶液加热到75℃，反应30～45min后把UF溶液转入到UF溶液贮槽中，再用水冷器将其冷却至50℃以下即成。接着，利用UF溶液计量泵将其打入到静态混合器，与尿素溶液充分混合之后再进入到造粒机造粒。

1.1.3 造粒系统

造粒机包括造粒室及冷却室，尿液在造粒室中被分配管转去雾化喷嘴，雾化空气经空气鼓风机加压加热后进入喷嘴将尿液喷雾成细小液滴，这些雾化尿素小液滴聚在返料晶种细粒上，悬浮在流化床中慢慢结晶生长，结构呈多层的尿素微粒。流化空气通过风机进入多孔板，保持流化床的流化状态，可以去除尿素的结晶热，使水分蒸发，凝固并且干燥尿素粒子及冷却作用，并沿同一方向在造粒机中推进尿素粒子的移动。

1.1.4 筛分、破碎和返料系统

造粒机中的物料通过出料机送入安全筛被筛分掉大块的尿素，然后将其进入循环槽中进行溶解，而颗粒尿素则通过振动筛给料器被输入到振动筛中筛分出的超大颗粒尿素，这些超大颗粒尿素送入破碎机进行破碎，振动筛筛分出来的微小颗粒与这些破碎后的粒子一起返回到造粒机中用做返料晶种，保持返料比为0.5∶1。通过振动筛筛分出来的合格品将进入到产品冷却器使其温度降低到50℃，产品从冷却器出来以后再被送入包装工序或仓库。

1.1.5 粉尘洗涤和循环回收系统

造粒机与流化床冷却器的含有尿素粉尘的气体被输入进洗涤器使用软水对其进行洗涤、吸收，使用浓度大约占尿素含量45%的洗涤液进行洗涤吸收，然后再回到生产设备的蒸发系统。尾气从粉尘洗涤器的排气筒出来，其尿素粉尘含量小于30mg/m3。

1.2 海德鲁流化床造粒技术的特点

（1）经过长期工业化的考验，有着丰富的经验，工艺成熟可靠；装置耐用性强，造粒机、粉尘洗涤器等装置可以长期运行，使用寿命可以长达25a之上，装置可以保证每年工作运转330d之上。

（2）以95%～96%浓度的尿液作为原料，只需要对尿液进行一段蒸发浓缩，无需二段蒸发，从而使尿素工艺流程更加简化；由此省去了二段蒸发所需要的蒸汽消耗，减少了工艺冷凝液，也减少了冷却水的使用量。

（3）造粒技术结合了空气雾化与流化技术，有着较高的造粒效率，产能比较大，且尿素产品的强度高、质量好。

（4）比较易于实际操作，无需长时间开车，通常在投料之后1h内就可以制成产品；有比较大的操作弹性，负荷可以在30%～110%的范围内。

（5）与别的造粒工艺相比，海德鲁流化床造粒技术有较低的返料比，因此提高了装置的生产能力以及减少了造粒过程中的能耗；通过加入添加剂有效减少了流化床粉尘的形成，运用湿式洗涤器洗涤吸收含尘尾气，有比较高的吸收效率，可以实现尿素粉尘尾气达标排放。

2 海德鲁流化床造粒装置的粉尘治理

2.1 海德鲁流化床造粒装置粉尘形成的原因

虽然海德鲁流化床造粒工艺在应用中有着诸多优点，但造粒系统在生产过程中难免会产生粉尘。在流化床造粒过程中，尿液在造粒室中被分配管转去雾化喷嘴，这些雾化的尿素微小液滴如果在接触返料晶种之前就把水分蒸发掉，就会固体粉尘；抑或是喷出的雾化的尿素液体微粒从流化床层穿出来，并且它的沉降速度比流化气流的速度小时，也会生成粉尘跟着造粒尾气一起进入洗涤系统。粉尘的另一个主要来源是来自破碎机，通过振动筛中筛分出的超大颗粒尿素会被送入破碎机进行破碎，然后再返回到造粒机中用做返料晶种，这个过程也会产生粉尘，且粉尘的量随着破碎机辊间距变小而增大。除此以外，在筛分、输送等过程中也会产生少量粉尘。

2.2 海德鲁流化床造粒装置的粉尘治理措施

2.2.1 控制造粒机进料尿液浓度

海德鲁流化床大颗粒造粒要求以95%～96%浓度的尿液作为原料，然而在实际生产过程中尿液可能达不到这个浓度，由此导致尿液在经过雾化后聚在晶种后，含有的水分停留在造粒机的时间很难全部蒸发掉，降低了粒子的强度，这些粒子在流化床内互相摩擦，从而生成了更多的粉尘。而造成尿液浓度偏低的一个主要原因是蒸发系统真空度达不到要求，尤其是南方地区的夏季温度高，蒸发系统真空度在高温下不易达标。对于这种情况，可以提高尿素前系统中、低压分解器的操作低限温度，降低中、低压系统的操作压力，从而让系统负荷发生前移，使蒸发系统尿液中NH3的浓度降低，从而提高蒸发系统的真空度。

2.2.2 调整防结块添加剂的使用

在海德鲁流化床造粒给料过程中，需要加入占尿素总产量约0.45%甲醛溶液，其作用是作为防结块剂。若甲醛加入量不够，造粒机的粉尘量将会显著增加。然而有研究表明，加入甲醛作防结块剂的效果比不上脲醛溶液。即将甲醛与熔融尿素反应约1h，再把生成的脲醛溶液加入到浓度为96%的尿素溶液中，从而可以提高尿素颗粒的强度，减少粉尘的产生。

2.2.3 控制造粒机的料位

流化床造粒技术是尿液通过雾化喷嘴后喷洒出微小液滴，再聚集悬浮在流化床中晶种而形成尿素颗粒。假如造粒机的料位太低，喷嘴喷出的雾化液滴将从床层穿过而进入到流化空气中，当液滴的沉降速度比流化气流的速度小时，就会形成粉尘进入洗涤系统。针对这种情况，可以通过现场喷淋试验确定正常压力下喷头喷射的液滴高度，通过这个高度来控制造粒机的料位，造粒机料位控制在大于1m，使观察视镜可以全部看到，并且避免流化床产生沟流等现象，避免雾化液滴逃逸到流化空气中。

2.2.4 控制造粒机温度

假如造粒机温度太高，尿液在经过雾化后在接触到晶种以前水分就已经全部蒸发掉，从而固化生成大量的粉尘，尤其当造粒机温度达到110℃以后，粉尘量就会大幅增加；若造粒机温度过低（＜105℃），尿液含有的水分停留在造粒机的时间很难全部蒸发掉，降低了粒子的强度，它们互相摩擦，也会生成粉尘。针对这个问题，可以控制造粒机工作温度在105～110℃。

3 结束语

其他海德鲁流化床造粒装置的粉尘治理措施还有：控制造粒喷头压力、调整破碎机辊间距、定期清理滚筒间的结疤等。