硝基復合肥生產裝置的設計研究

申振盛

摘 要：在當前科學施肥觀念的深入下，人們越來越重視硝基復合肥的運用。而在這種環境下，要實現高效硝基復合肥生產，就需要對其生產裝置加以改造升級，并優化設計，達到經濟生產的目的。

關鍵詞：硝基復合肥 生產裝置 設計研究

1.前言

硝基復合肥是含有氮、鉀、磷這三種物質中，任意兩種或兩種以上的化學肥料，為硝態氮與銨態氮各占一半的“雙氮”肥。由于硝基復合肥的養分種類較多，對于農作物可以起到聯合效應，且養分含量能夠結合土壤狀況、農作物生長要求進行適當調整，所以，其肥效要比普通單一肥效要高很多，能夠實現經濟生產的目的。然而，從當前我國的用肥結構看，硝基復合肥的用量占比還相對較低，而隨著農村經濟的快速發展，硝基復合肥需求量也呈現出逐年上升的趨勢，市場前景廣闊。基于此，就需要進行適當的產品結構調整，對硝基復合肥生產裝置進行優化設計，以實現高效、高質生產的目的。

2.硝基復合肥生產要點

硝基復合肥是一種新型化肥品種，在近些年來得到了廣泛的發展，其含有硝態氮及銨態氮、有效磷等，屬于高濃度復合肥。該種化學肥料較適用于降雨量小，氣溫較低的北方堿性旱地，尤其是對蔬菜、煙草、果樹、小麥等的生長有明顯的促進作用。由于我國當前的硝基復合肥生產工藝還相對落后，單套裝置規模減小，生產成本較高。所以，為了達到高效生產的目的，就需要進行生產裝置的設計研究，并明確其生產工藝、生產要點[1]。

從硝基復合肥的生產工藝看，其主要選用的是管式反應器加壓中和反應，以及高塔造粒生產工藝、立式真空降膜蒸發器逆流蒸發濃縮工藝。在生產中，硝酸、氣氨會在管式反應器中通過加壓反應而產生硝酸銨溶液，之后，溶液在進入真空立式降膜逆流蒸發器后，便予以濃縮處理。通過將蒸發濃縮之后的硝銨溶液運送到造粒塔頂部的相關蒸發器中，進行再一次深入濃縮，最后，將其與硫酸鉀、磷銨等予以有效混合，進入到高塔進行造粒。

3.硝基復合肥生產裝置的設計研究

3.1主要生產設備的設計研究

通常來說，硝基復合肥的管式反應器由分離器與加壓管道反應器兩部分構成。其中，分離器主要是將中和反應的蒸汽從相關溶液內予以分離；而加壓管道反應器則需要促進氣氨跟硝酸的充分接觸。在該生產工藝中，將中和反應放置于同一段管道內，可以取得更高濃度的硝銨溶液，從而大大降低了冷凝液內的硝銨含量，讓反應器維修費用得到有效降低。而真空立式的降膜逆流蒸發器主要通過連通的3個部分構成，其中，硝銨溶液主要從頂部進入到真空閃蒸，之后通過重力流入下部降膜蒸發器，讓混合物在底部完成分離[2]。在這個過程中，主要設置了熱空氣氣提式二段蒸發器以及中壓蒸汽加熱，且為了確保流體在管道中得以均勻分配，進行特殊的分配器設計。

而在管道輸送系統中，對于存在危險物質的硝酸銨、稀硝酸、液氨及氣氨等，均使用密閉輸送系統。其中，液氨及氣氨需要運用碳鋼材質；而稀硝酸及硝酸銨需要運用不銹鋼材質。且對于易燃、易爆，存在有毒物質的物料，要將其置于密閉管道內，以免發生泄漏而造成安全事故的發生。尤其是硝酸這一中度危害介質，其管道設計更是要符合工業金屬管道的設計規范要求。對于涉及液氨及氣氨的設備，需要在管道設置相關的氮氣吹掃管線，并運用凹凸面法蘭，及聚四氟乙烯墊片進行緊固。對于壓力容器的安全閥設置，去安全閥整定壓力通常為壓力容器或是管道工作壓力的一倍，且不可超出容器及管道的壓力。同時，安全閥所泄放的氣氨，要經過吸收后再予以放空，設置相關的回收系統，對于強腐蝕性介質的硝酸排液管線，需要進行雙閥設計，以免產生泄漏導致腐蝕危害的發生。

3.2聯鎖及自控系統的設計研究

結合硝基復合肥的生產工藝與生產特征，其生產裝置除了要滿足上述特征，還需要具備自動控制系統、遙控系統等裝置，以便對生產過程進行更好的控制。其中，首先要進行液氨蒸發器的出口壓力調節，并對液氨蒸發器的液位予以控制，監管管式反應器中的氣氨流量、硝酸流量，并設置相關的遙控切斷裝置。與此同時，還需要設置主要聯鎖，也就是液氨蒸發器的出口超高限壓力聯鎖、氨氣流量的超限聯鎖、液氨蒸發器液位的超高限聯鎖、硝酸流量的超限聯鎖、管式反應器的溫度超高限聯鎖等，并腐蝕性介質儀表選型過程中，盡量選取陳陶瓷等防腐材料。

3.3電氣設備與防爆裝置的設計研究

硝基復合肥生產所用的電負荷通常為二級負荷，而控制室的儀表電源則為一級負荷，全廠使用的是兩路供電，可以滿足一級負荷的相關要求。在電氣設備的設計中，其應急照明燈具要使用的是自帶蓄電池的燈具，其供電時間要連續在30min以上，并設置于出口、通道等重要位置[3]。另外，需要注意的是，在硝基復合肥生產過程中，若是沒有注意嚴格的生產控制，則容易發生氨氣爆炸，因此，要設置相關的防爆裝置，且防爆級別為IIA，防爆組別為T1。一般情況下，電氣設備防爆結構主要采用的是隔爆型，所以，進行防爆電氣設備設計時，其級別要達到IIB，防爆組別要達到T4。針對非爆炸危險區的電氣設備、其他傳動設備，其防護等級也應該達到IP44，其中，移動式電氣設備的防護等級要滿足IP54的相關要求，且所選用的防爆裝置需要進行相關的性能測試、等級測試，在滿足要求后才能投入使用。

此外，結合建構筑物火災危險性特征，需要在硝基復合肥裝置內設置有毒氣體探測器以及洗眼淋浴器，且室外的設備區域、敞開裝置需要具備良好的通風條件，若無法實現自然通風的封閉廠房，需要設置相關的機械通風，且建構筑物耐火級別、防爆泄壓、抗震設計等均需要滿足硝基復合肥裝置生產的相關要求。

4.提升硝基復合肥裝置生產效率的主要措施

由于硝基復合肥生產裝置內含有大量的吸濕性、潮濕性、粘結性的物料與細粉，且生產中需要運輸較高固體含量及較高溫度的洗滌液、中和料漿，因此，若是沒有對操作工況進行良好的控制，就會導致生產無法得以正常進行。所以，為了提升其生產效率，首先需要結合生產工藝，從設計環節著手，讓工藝更具有靈活性、便捷性、實用性，且對于尾洗系統要設置相關的氨能回收裝置，以免發生堵塞。此外，要進行合理的管道走向、設備布置，讓物流輸送可以借助重力作用，且管線無死角，以免物料產生堆集[4]。同時，要設置可靠性強、調節較為靈活的計量檢測儀表，進而提升硝基復合肥生產的可靠性、安全性。

另外，要注意提高操作人員的技術熟練度。尤其是造粒裝置的相關操作，更是要由操作經驗豐富的人員進行操作。并在生產過程中建立科學的清理檢修周期，以便對設備進行定期清理，讓設備得以更加高效的運轉。同時，要注意結合生產計劃，保持充足的備品與備件，包括篩網、振動篩振動電機、料漿泵備件、斗提機料、斗提機鏈條、輸送皮帶等，并確定生產負荷，在保證復合肥質量的同時，落實限產制度。

5.結束語

在硝基復合肥生產裝置的設計中，要注意采用成熟的工藝技術，且符合國家相關的安全生產要求，采取適當的安全措施，以免火災爆炸以中毒窒息事故的發生。此外，企業也要注意提高自身的管理水平，并對設備進行定期維修、保養，通過科學有效的生產管理，來保證生產經營安全性、高效性。

參考文獻

[1]汪家銘.四川美豐綿陽分公司15萬噸尿素裝置投產[J].四川化工，2014，06（02）：11.

[2]裴瓊.硫基復合肥生產中氯化氫尾氣吸收裝置的優化設計[J].化工設計通訊，2014，40（05）：84-86.

[3]常敏，何偉平.硝基復合肥熔體造粒法的風險分析與預防措施[J].廣州化工，2016，44（02）：209-211.

[4]朱麗萍.硝基復合肥生產系統優化改造[J].磷肥與復肥，2016，31（04）：14-15.