２０１６年２月第３１卷第２期磷肥与复肥Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ＆ＣｏｍｐｏｕｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ・１３・◆磷复肥与新型肥料◆涂硫尿素生产工艺的研究孟亚利（上海化工研究院，上海２０００６２）［摘要］介绍涂硫尿素的生产工艺流程，对涂硫尿素生产工艺中的关键影响因素——涂硫转鼓内部结构，喷嘴喷压、喷角、喷距，尿素预热温度，硫黄熔融温度等进行研究。结果表明：在喷嘴压力０．３—０．７ＭＰａ下，喷角宜在５０～６０。，啧距约１９０ｍｍ为宜，尿素的预热温度控制在６５—７５℃，硫黄熔融温度控制在１３０～１５０［关键词］涂硫尿素；喷嘴；硫黄；熔融［中图分类号］ＴＱ４４４．５Ｒｅｓｅａｒｃｈ［文献标志码］Ａ［文章编号］１００７—６２２０（２０１６）０２—００１３—０３ｏＣ。ｏｎｓｕｌｆｕｒ－ｃｏａｔｅｄＭＥＮＧｕｒｅａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓＹａｌｉ（ＳｈａｎｇｈａｉＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏａｔｅｄｎｏｚｚｌｅｕｒｅａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｌｆｕｒ—ｃｏａｔｅｄａｒｅｕｒｅａｉＳｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｋｅｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｏｆｄｒｕｍｓｕｌｆｕｒ—ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｔｕｄｉｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｏａｔｉｎｇｓｕｌｆｕｒ，ｓｐｒａｙｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｎｇｌｅ，ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｂｅ１９０ｍｍ．ｕｒｅａｗａｓｔｅｄｉｓｔａｎｃｅ，ｕｒｅａｐｒｅｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｕｌｆｕｒｍｅｌｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｔｃ．ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ０．３—０．７Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ．ｕｎｄｅｒｔｈｅｎｏｚｚｌｅｄｉｓｔａｎｃｅｓｈｏｕｌｄＭＰａ，ｎｏｚｚｌｅｓｈｏｕｌｄｂｅｉｎａｔ５０。一６０。，ｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｅｌｔｉｎｇｈｅａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉＳｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ６５—７５ｏＣ，ｔｈｅｓｕｌｆｕｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉＳｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｔｌ３０—１５０℃．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｌｆｕｒ－ｃｏａｔｅｄｕｒｅａ；ｎｏｚｚｌｅ；ｓｕｌｆｕｒ；ｍｅｌｔｉｎｇ传统的氮单质肥料肥效利用率偏低。而采用包膜工艺技术生产的涂硫尿素，不仅养分缓释，而且氮素的利用率高，可减少施肥次数，同时硫也是作物需要的第四大营养元素，可显著提高农作物的产量。涂硫尿素的生产应用具有良好的经济效益、社会效益和环保效益，已逐渐成为我国广大农民和市场所喜爱的化肥产品之一。特别是近年来，随着农民的测土配方施肥意识不断提高，涂硫尿素作为测土配方肥氮素的主要原料，更具有广阔的发展前景。１涂硫尿素的生产工艺流程目前涂硫尿素加工过程一般是将硫熔化后喷涂于尿素颗粒的表面作为包膜，随后用密封材料喷涂封住包膜上的裂缝和孑Ｌ隙，然后再加入调理剂，使表面更加光滑，进而使肥料养分在土壤中缓慢释放，提高肥料利用率。国内典型的涂硫尿素的生产工艺流程（见图１）是ｎ叫：尿素经皮带秤计量后送人流化床或转鼓型预热器预热，进入涂硫转鼓（转鼓均设抽风机，以保持转鼓内负压）；除去杂质的熔融硫用泵送至转鼓内的喷嘴，通过喷雾涂布在尿素颗粒表面；尿素颗粒经多次喷涂达到工艺要求后移至涂硫转鼓出口端；熔融硫喷涂在颗粒尿素表面上会形成裂纹或其他缺陷，涂上密封剂以阻止水分从缝隙中渗入。涂密封剂颗粒冷却后，颗粒变硬，但表面仍有黏性，为防止颗粒之间互相粘结，需在调理转鼓中加调理剂使颗粒表面更加光滑。颗粒尿素调理剂图１涂硫尿素生产工艺流程２涂硫尿素工艺的影响因素２．１涂硫转鼓颗粒尿素涂硫关键设备是涂硫转鼓，采用“帘幕涂布”法对颗粒尿素表层进行涂硫。所谓“帘幕涂布”就是转鼓内设有抄板、集料板，抄板在机械转动过程中将尿素颗粒由底部提升到顶端，然后尿［收稿日期］２０１５—１２—０９［作者简介］孟亚利（１９８９一），女，河南汝州人，从事化肥生产与研发ｆｊ作：Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｔｉａｎ．ｎｉｘｉａｏｌｅ＠１６３．ｃｏｎ万方数据・１４・磷肥与复肥２０１６生第３１卷第２期素颗粒沿转鼓内的集料板卸下，形成料帘，熔融硫黄从喷嘴喷出，且雾化成细液滴均匀地在料帘上进行涂布。２．１．１涂硫转鼓选型计算１）容积Ｖ＝ｑ。ｘＴ－／（ｒｘ自ｏ）。（１）式中卜—设备体积，ｍ３；ｒ一物料进出停留时间，８～１０ｍｉｎ；ｑ。——进料量，ｔ／ｈ；ｒ一物料相对密度；妒——填充系数，一般取１５％～２０％。转鼓长度￡约为直径Ｄ的３倍。２）转鼓转速临界转速：ｎ＃＝４２．３ｔＶ万；实际转速：ｎ＝４０％ｎ“。２．１．２转鼓内部结构转鼓内部设有抄板、集料板、喷嘴，如图２。图２涂硫转鼓结构示意图转鼓内抄板可用９０。抄板或１３５。抄板形式，因抄板角度的不同物料下料点不同，根据抄板角度对应相应的集料板尺寸及安装角度。集料板的作用是使料帘集中，从集料板流下的颗粒受导向挡板，形成垂直密实的帘幕，压力雾化式喷头喷出的熔融硫涂布在帘幕上。２．２喷嘴涂硫尿素常用喷嘴是气雾式喷嘴、压力式喷嘴。为了确保喷嘴出口硫黄雾化良好，气雾式喷嘴输送介质空气需要加热，压力式喷嘴管道需夹套保温。有关喷嘴的工艺参数影响如下。２．２．１喷压与流量关系对于一定的喷嘴，其喷量受喷压（０．３～１．０ＭＰａ）直接影响。实验测得，其关系基本符合：ｑ。＝ｃｘｐ。（２）式中ｇｍ＿—＿喷量，ｋｇ／ｈ；ｒ叫压，ＭＰａ；ｒ—填鼍参数。万方数据对于不同喷嘴，进行不同压力下的喷量测定，见图３。ｆ工＋喷嘴Ｉｋ邑＋喷嘴Ⅱ曲｛＋喷嘴Ⅲ螫喷压／ＭＰａ图３喷压与喷量的关系从图３可知，喷压与喷量的关系基本上呈一直线，即喷量系数对一种喷嘴来说，几乎接近常数；喷嘴的喷料实验中，对同一压力来说，Ｉ型喷嘴喷量最大，Ⅲ型喷嘴喷量最小。根据所选喷嘴在低压（０．３—０．７ＭＰａ）下，雾化情况良好，低压对降低动力消耗有利，实验采用的泵压力有限（＜０．８ＭＰａ），故没有进行高压喷雾实验。低于０．３ＭＰａ的喷雾情况较差。２．２．２喷角、喷距对涂硫尿素产品影响所谓喷角，即喷口处锥形的散角。所谓喷距，即喷嘴到料幕的距离，决定喷嘴安装位置。喷角和喷距是涂硫转鼓操作成败的关键。一定的喷量下，喷角过小，雾化液滴就太大，这样喷射到料幕粒子上的液层过厚，热量就不容易散发移走，来不及固化，容易产生涂布过粒子再粘成过大粒子、梅花粒子现象。喷角过大，喷雾直径大，雾化液滴就小，雾化后会产生粉尘大（雾化后料液的自聚形起），再则多喷嘴时，相邻喷料容易造成交叉液滴现象。为此，设计了不同的喷嘴，观察在不同压力下喷角的大小，见表１。表１几种喷嘴在不同压力下喷角的测定喷角测定时所用的几种喷嘴的具体规格见表２。表２喷角测定时所用的几种喷嘴具体规格２０１６生第３ｌ卷第２期孟亚利涂硫尿素生产工艺的研究・１５・由表１、表２可见，在相同的喷压下，喷角随压板孔径增大而减小，比较喷嘴Ｉ、Ⅱ可见，在同样条件下，随喷嘴喷孔直径增大，喷角增加（比较喷嘴Ⅲ、Ⅳ可见）；喷角随喷压增大而增加。观察实验后认为，喷角在５０。～６０。为好，不能小于５０。。喷距太大，料液达到料幕粒子上温度低，则容易固化，但未达到料幕的途径中就可能固化而形成小颗粒，会形成粉尘。喷距太小，料液达到料幕粒子上温度越高涂布后的粒子不容易冷却固化，容易产生梅花粒子。以硫黄熔融物进行实测，并计算了相应的喷角，见表３。表３喷距实验结果注：ｑ五．指喷嘴出口的硫黄温度；（勘：指喷嘴出口和帘幕连线中点的温度；（甄，指到达幕帘上的温度。由表３可知，喷距大，喷雾长度和喷雾直径就大，到料幕粒子时温度就低，认为取喷距约１９０ｍｍ为宜。２．３颗粒尿素预热温度尿素的预热温度直接影响涂硫尿素产品的质量。对不同预热温度下的尿素进行硫黄喷涂实验，然后将成品放置在密封袋里３个月后比对发现：当尿素的预热温度＜６５℃时，涂硫尿素外涂硫层有明显的硫黄脱壳缺陷，硫黄脱落使得尿素颗粒裸露，无法达到缓释效果；当尿素的预热温度＞／８０℃时，尿素发生水解反应：ＣＯ（ＮＨ２）：＋Ｈ：０—２ＮＨ，＋ＣＯ：。（３）实验表明，当尿素的预热温度在６５～７５℃时，尿素和硫黄之间的亲和性较佳，在密封袋放置３个月后，尿素表面涂硫层无脱壳和明显缺陷，色泽和包腠陛能良好。２．４硫黄熔融温度硫黄熔融的温度直接影响液体硫黄输送泵及喷嘴是否能正常运行。硫黄在１２０。１５０ｃＣ时黏度较低，熔态硫黄温度＜１２０℃时熔融硫黄凝固，熔态硫黄温度＞１６０℃黏度急剧增加。因此，硫黄熔融温度控制在１３０～１５０ｏＣ最佳。万方数据２．５密封剂及调理剂盯１密封剂一般是低密度的聚乙烯蜡、微晶状粗石蜡或是７０％（质量计，下同）润滑油和３０％聚乙烯混合物，用量为总质量的２％。实验选用微晶状粗石蜡，用量为总质量的２％。调理剂一般是一般用硅藻土或滑石粉，用量为总质量的２．Ｏ％～２．５％。实验选用硅藻土，用量为总质量的２％。２．６生产过程中的注意事项由于硫黄的理化性质的特殊性，为了确保安全生产，在生产过程中如下的事项需十分注意，确保生产顺利进行。１）硫黄槽熔融、硫黄熔融泵、输送管道用蒸汽夹套保温，保温蒸汽压力表压为０．６ＭＰａ，临时停车保温蒸汽阀门保持开启状态。２）由于涂硫尿素中含有硫黄，硫黄属于易燃品，其粉尘易闪爆，燃烧爆炸产物二氧化硫为有毒有害、强腐蚀性气体。因此，操作人员要严格遵守有关安全操作规程。３）硫黄夹套、管路需要定期排查，以防硫黄局部堵塞影响后期生产。３结论经过系统的中试研究，探索涂硫尿素生产中的关键因素的工艺条件，获得如下结论：１）所选喷嘴压力在０．３～０．７ＭＰａ下，喷角宜在５００～６０。，喷距约１９０ｍｍ为宜；２）尿素的预热温度控制在６５—７５℃；３）硫黄熔融温度控制在１３０～１５０℃。以期对涂硫尿素工艺设计以及实际生产起到较好的指导意义。［参考文献］［１］陈隆隆，潘振玉．复混肥料和功能性肥料技术与装备［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００８：９５—９８．［２］魏明一，胡怀双，薛宝太，等．采用硫黄加工多元素包硫尿素技术总结［Ｊ］．化Ｔ矿物与加工，２００８（３）：２９—３０．［３］曹卫字，朱东明，徐丛龄，等．涂布包裹新型肥料技术［Ｊ］．磷肥与复肥，２００５，２０（３）：１２—１５．［４］邹鸿昌．含硫肥料的开发［Ｊ］．化肥工业，２００４（１）：３２—４０．［５］李永清月巴用硫黄及其生产工艺［Ｊ］．硫磷设计与粉体工程，２００５（５）：２４—２６．［６］杨天柱．新型缓（控）释肥料——涂硫尿素［Ｊ］．北方水稻，２００９，３９（５）：６４．［７］谷佳林，徐凯，付铁梅，等．不同密闭材料硫包衣尿素氮素释放特性及对夏玉米生长的影响［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２０１１，１７（３）：６３０—６３７．涂硫尿素生产工艺的研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
孟亚利， MENG Yali
上海化工研究院,上海,200062磷肥与复肥
Phosphate & Compound Fertilizer2016,31(2)
引用本文格式：孟亚利.MENG Yali 涂硫尿素生产工艺的研究[期刊论文]-磷肥与复肥 2016(2)
