Abstract：
Urea with polyamino acid potassium and chelated zinc has the advantages of long effect time, high utilization ratio, promoting formation of growth hormone in crops, and improving the quality of agricultural products effectively. The process flow sheet, formulation of product standard and production operation conditions of the original urea production unit which produces urea with polyamino acid potassium and chelated zinc after simple renovation are introduced, and in connection with problems arisen in production, relevant countermeasures are proposed. The production of urea with polyamino acid potassium and chelated zinc can be realized on existing urea production unit after renovation, which helps enterprises to increase economic benefits and to enhance ability to resist the market risk.
目前，我国尿素产能较大，供大于求的矛盾较为突出，传统尿素逐渐失宠。为调整企业产品结构、提高市场竞争力，陕西渭河煤化工集团有限责任公司(以下简称渭化集团)采用新型肥料增效剂，开发生产了适销对路的自有品牌新产品—聚氨酸钾锌尿素。该新型肥料不仅可保证尿素产品原有的质量，而且含有有机态的钾和锌肥料增效剂，具有肥效长、养分利用率高、可促进作物体内生长素的形成、强化作物对养分的平衡吸收、促进作物根系生长等特点，可有效改善农产品品质。
1
生产工艺流程
渭化集团1 760 t/d尿素装置采用日本东洋工程公司的AECS生产工艺，聚氨酸钾锌尿素是在普通尿素生产过程中将聚氨酸钾螯合锌原液(即作物养分吸收促进剂)与熔融状态的尿素混合后脱水并造粒制得，其具体工艺流程为：聚氨酸钾螯合锌原液由原液泵抽入原液槽内搅拌，然后通过计量泵定量加入尿素装置二段蒸发器进口管线并与尿液混合，再由熔融尿素泵送入造粒塔造粒，最后经包装得到聚氨酸钾锌尿素产品。采用原有尿素装置改产聚氨酸钾锌尿素，只需增加1套聚氨酸钾锌原液添加装置即可。聚氨酸钾锌原液添加装置工艺流程如图 1所示，聚氨酸钾锌原液规格如表 1所示。
图 1
表 1
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项目 |
指标 |
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w(聚氨酸钾)/% |
≥15 |
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w(螯合锌)/% |
≥25 |
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w(水不溶物)/% |
≤1.0 |
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密度/(kg·L-1) |
1.25 |
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pH |
6~8 |
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包装规格 |
1 000 L(立方桶) |
2
主要设备
原有尿素装置改产聚氨酸钾锌尿素需要增加的设备有计量泵、原液罐、搅拌器、流量计、管道、阀门等。
(1) 1台Φ 2 000 mm×2 560 mm立式原液罐，全容积8 m3，底部设有蒸汽加热盘管，操作温度为45 ℃(容器内)/147 ℃(盘管内)，操作压力为常压(容器内)/0.34 MPa(盘管内)，材质304。
(2) 1台隔膜计量泵，流量405 L/h，介质温度-10~121 ℃，液力端材质316。
(3) 1台斜叶浆式搅拌器，材质304。
3
设备安装、调试及产品标准制定
3.1
设备安装及调试
聚氨酸钾锌原液添加装置有关设备、机电、仪表、管道、管件等均按照有关化工设计规范进行安装，随后进行计量泵及搅拌器单体试车、管道水冲洗以及水联动调试，同时对管道和设备进行检查消缺等。
3.2
产品标准制定
聚氨酸钾锌尿素作为一种新型肥料，目前暂无国家标准、行业标准可参照，为保证产品生产质量，制定了聚氨酸钾锌尿素企业标准，其主要成分尿素仍然执行国家标准《尿素》(GB 2440—2001)中有关农业用要求，增效剂部分执行国家标准《肥料标识内容和要求》(GB 18382—2001)中的要求，大量元素肥料中添加微量元素质量分数不低于0.02%。聚氨酸钾锌尿素企业标准如表 2所示。
表 2
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项目 |
指标 |
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优等品 |
一等品 |
合格品 |
注：1)以干基计；
2)以HCOH计，若尿素生产中不添加甲醛，可不测定亚甲基二脲含量；
3)粒度项只需符合4档中任一档即可，包装标识中应标明。 |
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w(总氮)1)/% |
≥46.4 |
≥46.2 |
≥46.0 |
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w(缩二脲)/% |
≤0.9 |
≤1.0 |
≤1.5 |
|
w(H2O)/% |
≤0.4 |
≤0.5 |
≤1.0 |
|
w(亚甲基二脲)2)/% |
≤0.6 |
≤0.6 |
≤0.6 |
|
粒度3) |
Φ 0.85~2.80 mm
Φ 1.18~3.35 mm
Φ 2.00~4.75 mm
Φ 4.00~8.00 mm |
≥93% |
≥90% |
≥90% |
|
1 kg尿素聚氨酸钾含量/mg |
≥800 |
≥700 |
≥600 |
|
1 kg尿素螯合锌含量/mg |
≥1 400 |
≥1 200 |
≥1 000 |
该企业标准中所采用的分析试验方法均为现行国家标准或行业标准规定的方法，技术要求、分析原理及检测方法与相应标准保持一致，操作简便、科学可行。
4
生产情况总结
改造以后的尿素装置于2015年9月17日至20日进行了聚氨酸钾锌尿素产品试生产，尿素装置平均负荷为97%，聚氨酸钾锌尿素产量约4 636 t，共产生首尾料约46 t。因包装系统原因，2种尿素出现混料，尾料及混料共计398 t。聚氨酸钾锌尿素产品工艺参数如表 3所示。
表 3
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日期 |
w(总氮)/% |
w(H2O)/% |
w(缩二脲)/% |
w(Ni)/% |
工艺冷凝液电导率/(μS·cm-1) |
1 kg尿素聚氨酸钾含量/mg |
1 kg尿素螯合锌含量/mg |
粒度/% |
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注：1)工艺冷凝液无色、清澈。 |
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2015-09-14 |
46.6 |
0.30 |
0.90 |
0.24 |
1.1 |
|
|
97.0 |
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2015-09-15 |
46.6 |
0.30 |
0.86 |
0.25 |
1.5 |
|
|
97.6 |
|
2015-09-16 |
46.6 |
0.32 |
0.86 |
|
1.1 |
|
|
98.0 |
|
2015-09-17 |
46.6 |
0.40 |
0.90 |
0.25 |
1.4 |
980 |
1 448 |
98.0 |
|
2015-09-18 |
46.6 |
0.40 |
0.90 |
0.21 |
1.4 |
817 |
1 435 |
98.0 |
|
2015-09-19 |
46.6 |
0.30 |
0.90 |
0.24 |
1.1 |
865 |
1 560 |
98.0 |
|
2015-09-20 |
46.6 |
0.40 |
0.90 |
0.23 |
1.9 |
851 |
1 456 |
98.0 |
由表 3分析结果可知：聚氨酸钾锌尿素中缩二脲、水分、粒度等工艺指标与原尿素生产差别不大，各项分析指标均达到GB 2440—2001农业用优等品标准要求；总氮含量较为稳定，且超过尿素农业用优等品标准0.2%；聚氨酸钾、螯合锌的含量均超出企业标准优等品含量要求；成品中镍含量正常，表明聚氨酸钾锌原液的加入不会增大装置的腐蚀风险；工艺冷凝液处理系统出液清澈、电导率正常，表明添加聚氨酸钾锌原液未对工艺冷凝液系统造成污染，说明该生产方式对原尿素系统的影响有限并可控。
本次不间断持续试生产时间68 h，共计消耗聚氨酸钾锌原液约35 t，原液加入量精确可控，原液添加装置操作简单、稳定、流畅，整个试生产过程未出现因自身原因而造成生产中断的现象。
5
存在的问题及解决措施
在试生产过程中，发现计量泵入口滤网易堵塞，经分析是由于聚氨酸钾锌原液在常温下黏度较大且存在色素沉淀所引起。在原液泵入口处增设临时滤网，同时采用蒸汽伴热使原液槽内温度提高至60~70 ℃以降低原液黏度，成功解决了计量泵入口滤网易堵塞的问题。
6
结语
聚氨酸钾锌尿素生产工艺简单、装置投资少、建设周期短，且建设和生产对原尿素装置没有影响。尿素生产企业可充分利用资源优势和生产优势，依托现有尿素生产装置进行适当改造，根据市场需求量的变化，适时调整普通尿素与聚氨酸钾锌尿素的生产比例，以提高企业的经济效益和抗市场风险能力。
沪公网安备 31010702007066号