自然通风尿素造粒塔粉尘回收清洁生产方案.doc

自然通风尿素造粒塔粉尘回收清洁生产方案浅析
宜化股份中孚化工有限公司采用自然通风尿素造粒塔制造颗粒尿素。1#塔和2#塔的生产能力均为12万t/a。1#造粒塔高64 m,直径9 m。2#造粒塔高70m,直径11m。由于生产过程中造粒塔尾气中尿素粉尘排放量大,必须对造粒塔飘出的尿素粉尘进行回收。回收拟采用清洁生产方案,该方案不仅可以创造一定的经济效益,同时具有一定的社会效益和环境效益。笔者拟针对造粒塔排放尿素粉尘情况及其回收方案进行探讨和分析。
1 尿素粉尘产生的原因及危害
1. 1 尿素造粒塔运行情况
从二分塔出来的尿液经闪蒸以及一、二段蒸发系统真空加热提浓成为99. 7%的熔融尿液。熔融尿液进入旋转喷头,因喷头旋转产生的离心力被甩出喷头小孔,形成一缕缕细流,细流又被高速旋转的喷头切割成极短的小液柱,由于液体有内聚力而形成小液滴,均匀地喷洒于整个塔截面上,在塔内与冷却介质———空气逆流接触,经过凝固和冷却2个过程后尿素颗粒落入塔底。塔底收集的尿素颗粒经皮带运输机输送到筛分网进行粒径分离,合格的颗粒进入流化床降温除尘,得到的尿素颗粒成品送电子秤包装。鼓风机输送的凉风从底部进入流化床将粉尘(包括1. 2 mm以下的微小颗粒)和热量带走。被风吹出来的粉尘和微小颗粒进入洗涤装置,洗涤室内循环喷淋的洗涤液溶解粉尘,形成浓度为40% ~50%的尿素水溶液,经回收泵返回闪蒸、蒸发系统后,得到熔融尿液进入造粒工段,从而实现粉尘回收。尿素生产工艺流程见图1。
1. 2 尿素粉尘产生的原因
(1)化学反应过程造成的粉尘喷出的熔融物在较高温度下和偏低的氨压下引起尿素分解而产生异***酸和氨,但在冷却条件下,该2种介质在重新相遇后又能反应生成尿素。熔融物温度越高,分解越剧烈,形成的粉尘也增多。这样产生的尿素粉尘极为细小,均在10μm以下。
(2)喷头喷射出的粉尘从单个小喷孔喷射试验中可以观察到,在喷孔射流周围总出现几条微细射流或微粒轨迹。当喷孔加工不规则时,如有凸缘、毛刺或划痕缺陷,造粒塔就会产生大量的尿素粉尘。
(3)喷头操作状态不正常引起的粉尘[1] 操作实践证明,如果熔融温度过低、喷量过小或喷头转速过高或过低,由于黏度增高,喷头内旋转液层厚度分布不佳,就会引起造粒状况恶化,细小空心颗粒增多,同时粉尘量增大。
(4)各种机械力破碎所造成的粉尘这种力包括塔底刮料机转动时尿素颗粒破碎和颗粒在冷固前与塔壁或颗粒之间碰撞破碎。后者的发生往往是由于塔径与喷洒范围配合不当,或通风气流及塔内小回流对喷洒线的扰动或喷头设计参数选用不当,以及由于孔轴偏斜等原因造成颗粒运动轨迹的交错所致。
(5)风速过大塔内风速过大时所携带的粉尘颗粒大,数量亦多。
1. 3 造粒塔尿素粉尘的危害
尿素粉尘对环境的危害较大,粒径大于7μm的颗粒在风速约为0. 5 m /s的大气条件下大致降落在6 km半径的区域内,对该区域的环境危害较大。造粒塔排放粉尘的90% ~99%均是易溶于水的尿素粉尘,在潮湿多雨地区粉尘常溶解合并成大颗粒,很快降落在厂区及其附近,形成腐蚀作用很强的大气环境,不仅危害农作物生长,而且腐蚀路面、锈蚀金属设施、损害建筑物。对于造粒塔本身,其受损程度更为严重,塔顶部积满厚厚的尿素粉尘,在雨水作用下结垢于各处表面,甚至出现灰溜,尿素溶液可向混凝土塔体内部渗透从而腐蚀塔体。