尿素產品在生產過程中結塊的原因分析及措施

李得占　許正興

摘要：青海鹽湖工業股份有限公司化工分公司尿素裝置生產能力66萬噸/年，在生產、包裝和儲存過程中，存在不同程度的結塊現象，影響產品質量和產品品牌，為使用戶用上放心、合格的尿素產品，通過工藝、包裝、儲存等各個方面進行了深入研究和分析，制定可行的控制和防范措施，提出解決方案，有效降低產品結塊、板結情況。

關鍵詞：尿素生產;質量管理;粉塵;結塊;板結;倉儲

1 問題

尿素，又稱碳酰胺，是由碳、氮、氧、氫組成的有機化合物，是目前使用量較大的一種化學氮肥。尿素吸濕性強，吸濕后結塊，受溫度影響，易出現顆粒粉化，從而導致出現結塊、板結等情況。對于結塊和板結，本文從生產工藝、產品包裝、儲存運輸三個方面進行分析和研究，有效解決產品結塊和板結問題。

2 原因分析

2.1 含水量超標

尿素水份含量超標（>1.0%）直接影響尿素的內在質量，是造成板結的重要原因之一。水分的存在，一方面，會使尿素顆粒表面溶解和重結晶而黏結成塊;另一方面，會導致尿素顆粒表面軟化，在壓力的作用下加劇變形，顆粒間的接觸面積增大，從而促進氫鍵結合和范德華力的作用，加大顆粒間的結合強度。

2.2 溫度影響

尿素溫度高易變形。儲存過程中，因環境溫度變化，存在水分會引起尿素顆粒表面溶解、重結晶和顆粒變形，使結塊加速。出造粒系統溫度過高（>50℃）也會造成成品包裝溫度過高，在緩慢冷卻過程中原來溶解在殘余水分中尿素就會結晶析出，也導致結塊加速。目前產品冷卻器出料溫度在50℃左右，盛夏期間，達到60～70℃。在成品冷卻器至包裝料倉通過皮帶輸送機輸送，無相應的降溫設備。

2.3 粉塵影響

尿素在生產過程中，不可避免出現粉塵，如果自身粉塵含量過高，其相對比表面積愈大，顆粒間的接觸面積愈大，引起結塊的機會愈多。在儲存和運輸過程中，粒徑小和圓度差的尿素顆粒間接接觸緊、摩擦多，顆粒易破碎起塵，發生不均勻離散，容易結塊。同時受溫度變化影響，料倉中的顆粒破裂后也出現一部分粉塵。

2.4 強度影響

尿素顆粒在強度不夠（大顆粒<20N/m2，小顆粒<6N/m2）的情況下，擠壓后二次破碎產生粉塵吸潮后造成板結，對于大顆粒尿素，工藝參數正常情況下，其強度最低在15N/m2以上，高時可達40N/m2以上，平均在30N/m2。小顆粒尿素來說，顆粒強度在0.5 N/m2，夏季環境溫度高的情況下，有時強度在0.6N/m2。

2.5 產品包裝

目前尿素產品采用的包裝袋為外涂膜編織袋，包裝袋無內膜袋，包裝袋均做涂膜處理;從包裝袋內向外目視，包裝袋的縫隙清楚可見，進行內外面測漏實驗，泄漏率及目視不合格率高，因包裝袋密封未達到要求，在存放過程中吸潮導致結塊、板結。

2.6 產品儲存

尿素儲存時間過長、儲存環境潮濕（或返潮）后也極易使尿素受潮結塊。由于庫房面積有限，且受到運輸限制，化工分公司尿素產品部分存放在露天貨場，采用篷布苫蓋防護，包裝袋上下縫口為折邊縫口，針眼的空隙無法杜絕，由于察爾汗地區氣候原因，如地面返潮、下雨等現象，造成貨位上下兩層及周邊容易吸潮結塊。

3 解決措施

3.1 工藝控制

①嚴格控制工藝過程，確保尿素水份含量在指標（≤1.0%）。將二段蒸發真空度控制在38-40kPa，造粒機溫度控制在85-95℃，力爭將水分含量控制在0.4%（優級品）以下;②小顆粒尿素方面，在造粒塔后端增設板式換熱冷卻器，降低溫度，同時在皮帶輸送機上架設軸流風機對成品尿素進行降溫，大顆粒尿素適當調整最終產品冷卻器流化風量，確保出口尿素溫度低于45℃;③加大甲醛量（18-20kg/t），確保尿素強度大于30N/m2;④對生產流程進行優化，尿素出塔溫度高于 70 ℃后，或經冷卻器后的溫度高于45℃，成品尿素進入散料庫房進行降溫冷卻后再進行包裝。同時將三通閥閥板調整時中位，采用成品尿素和冷尿素摻和輸送，降低整體溫度，然后進行包裝;⑤尿素運輸系統的除塵設備處于持續正常運轉，確保粉塵及時回收洗滌，杜絕粉塵進入成品。

3.2 產品包裝及儲存控制

①對尿素包裝袋進行升級改造，增加內襯袋，同時外袋采用彩膜袋，即在涂膜編織袋外層覆一層PE膜，降低產品與外界空氣接觸面積，大大減小產品結塊、板結的情況;②對包裝工藝進行調整，即產品生產出后，根據產品銷售合同或計劃，如果當日有銷售計劃，即進行包裝，然后裝車銷售;當日無銷售計劃，產品存放在散存庫，避免產品無法銷售，存放在露天貨場，受雨雪天氣及返潮等氣候原因造成的產品結塊;③在露天存放時，底部設置塑料托盤，并苫蓋好篷布。

4 結束語

本文通過對尿素產品在儲存過程中板結的跟蹤對比和原因分析總結后，得出解決方案，通過措施落實，持續監控，達到了減少或避免尿素結塊的效果，最終提高了產品質量，有效地解決了尿素產品生產、儲存、銷售等實際工作中遇到的難題，優化了生產流程，實現了減少和避免尿素產品結塊的目的，提升品牌效益，同時對實際操作和產品儲運有著重要的意義。

參考文獻：

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