硝基復(fù)合肥生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)研究

申振盛

摘 要：在當(dāng)前科學(xué)施肥觀念的深入下，人們越來越重視硝基復(fù)合肥的運(yùn)用。而在這種環(huán)境下，要實(shí)現(xiàn)高效硝基復(fù)合肥生產(chǎn)，就需要對其生產(chǎn)裝置加以改造升級，并優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：硝基復(fù)合肥 生產(chǎn)裝置 設(shè)計(jì)研究

1.前言

硝基復(fù)合肥是含有氮、鉀、磷這三種物質(zhì)中，任意兩種或兩種以上的化學(xué)肥料，為硝態(tài)氮與銨態(tài)氮各占一半的“雙氮”肥。由于硝基復(fù)合肥的養(yǎng)分種類較多，對于農(nóng)作物可以起到聯(lián)合效應(yīng)，且養(yǎng)分含量能夠結(jié)合土壤狀況、農(nóng)作物生長要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，所以，其肥效要比普通單一肥效要高很多，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的目的。然而，從當(dāng)前我國的用肥結(jié)構(gòu)看，硝基復(fù)合肥的用量占比還相對較低，而隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，硝基復(fù)合肥需求量也呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢，市場前景廣闊。基于此，就需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，對硝基復(fù)合肥生產(chǎn)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)生產(chǎn)的目的。

2.硝基復(fù)合肥生產(chǎn)要點(diǎn)

硝基復(fù)合肥是一種新型化肥品種，在近些年來得到了廣泛的發(fā)展，其含有硝態(tài)氮及銨態(tài)氮、有效磷等，屬于高濃度復(fù)合肥。該種化學(xué)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(jìn)作用。由于我國當(dāng)前的硝基復(fù)合肥生產(chǎn)工藝還相對落后，單套裝置規(guī)模減小，生產(chǎn)成本較高。所以，為了達(dá)到高效生產(chǎn)的目的，就需要進(jìn)行生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)研究，并明確其生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)要點(diǎn)[1]。

從硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)工藝看，其主要選用的是管式反應(yīng)器加壓中和反應(yīng)，以及高塔造粒生產(chǎn)工藝、立式真空降膜蒸發(fā)器逆流蒸發(fā)濃縮工藝。在生產(chǎn)中，硝酸、氣氨會在管式反應(yīng)器中通過加壓反應(yīng)而產(chǎn)生硝酸銨溶液，之后，溶液在進(jìn)入真空立式降膜逆流蒸發(fā)器后，便予以濃縮處理。通過將蒸發(fā)濃縮之后的硝銨溶液運(yùn)送到造粒塔頂部的相關(guān)蒸發(fā)器中，進(jìn)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(jìn)入到高塔進(jìn)行造粒。

3.硝基復(fù)合肥生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)研究

3.1主要生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

通常來說，硝基復(fù)合肥的管式反應(yīng)器由分離器與加壓管道反應(yīng)器兩部分構(gòu)成。其中，分離器主要是將中和反應(yīng)的蒸汽從相關(guān)溶液內(nèi)予以分離；而加壓管道反應(yīng)器則需要促進(jìn)氣氨跟硝酸的充分接觸。在該生產(chǎn)工藝中，將中和反應(yīng)放置于同一段管道內(nèi)，可以取得更高濃度的硝銨溶液，從而大大降低了冷凝液內(nèi)的硝銨含量，讓反應(yīng)器維修費(fèi)用得到有效降低。而真空立式的降膜逆流蒸發(fā)器主要通過連通的3個部分構(gòu)成，其中，硝銨溶液主要從頂部進(jìn)入到真空閃蒸，之后通過重力流入下部降膜蒸發(fā)器，讓混合物在底部完成分離[2]。在這個過程中，主要設(shè)置了熱空氣氣提式二段蒸發(fā)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(jìn)行特殊的分配器設(shè)計(jì)。

而在管道輸送系統(tǒng)中，對于存在危險(xiǎn)物質(zhì)的硝酸銨、稀硝酸、液氨及氣氨等，均使用密閉輸送系統(tǒng)。其中，液氨及氣氨需要運(yùn)用碳鋼材質(zhì)；而稀硝酸及硝酸銨需要運(yùn)用不銹鋼材質(zhì)。且對于易燃、易爆，存在有毒物質(zhì)的物料，要將其置于密閉管道內(nèi)，以免發(fā)生泄漏而造成安全事故的發(fā)生。尤其是硝酸這一中度危害介質(zhì)，其管道設(shè)計(jì)更是要符合工業(yè)金屬管道的設(shè)計(jì)規(guī)范要求。對于涉及液氨及氣氨的設(shè)備，需要在管道設(shè)置相關(guān)的氮?dú)獯祾吖芫€，并運(yùn)用凹凸面法蘭，及聚四氟乙烯墊片進(jìn)行緊固。對于壓力容器的安全閥設(shè)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(shí)，安全閥所泄放的氣氨，要經(jīng)過吸收后再予以放空，設(shè)置相關(guān)的回收系統(tǒng)，對于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的硝酸排液管線，需要進(jìn)行雙閥設(shè)計(jì)，以免產(chǎn)生泄漏導(dǎo)致腐蝕危害的發(fā)生。

3.2聯(lián)鎖及自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

結(jié)合硝基復(fù)合肥的生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)特征，其生產(chǎn)裝置除了要滿足上述特征，還需要具備自動控制系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)等裝置，以便對生產(chǎn)過程進(jìn)行更好的控制。其中，首先要進(jìn)行液氨蒸發(fā)器的出口壓力調(diào)節(jié)，并對液氨蒸發(fā)器的液位予以控制，監(jiān)管管式反應(yīng)器中的氣氨流量、硝酸流量，并設(shè)置相關(guān)的遙控切斷裝置。與此同時(shí)，還需要設(shè)置主要聯(lián)鎖，也就是液氨蒸發(fā)器的出口超高限壓力聯(lián)鎖、氨氣流量的超限聯(lián)鎖、液氨蒸發(fā)器液位的超高限聯(lián)鎖、硝酸流量的超限聯(lián)鎖、管式反應(yīng)器的溫度超高限聯(lián)鎖等，并腐蝕性介質(zhì)儀表選型過程中，盡量選取陳陶瓷等防腐材料。

3.3電氣設(shè)備與防爆裝置的設(shè)計(jì)研究

硝基復(fù)合肥生產(chǎn)所用的電負(fù)荷通常為二級負(fù)荷，而控制室的儀表電源則為一級負(fù)荷，全廠使用的是兩路供電，可以滿足一級負(fù)荷的相關(guān)要求。在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)中，其應(yīng)急照明燈具要使用的是自帶蓄電池的燈具，其供電時(shí)間要連續(xù)在30min以上，并設(shè)置于出口、通道等重要位置[3]。另外，需要注意的是，在硝基復(fù)合肥生產(chǎn)過程中，若是沒有注意嚴(yán)格的生產(chǎn)控制，則容易發(fā)生氨氣爆炸，因此，要設(shè)置相關(guān)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(shè)備防爆結(jié)構(gòu)主要采用的是隔爆型，所以，進(jìn)行防爆電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，其級別要達(dá)到IIB，防爆組別要達(dá)到T4。針對非爆炸危險(xiǎn)區(qū)的電氣設(shè)備、其他傳動設(shè)備，其防護(hù)等級也應(yīng)該達(dá)到IP44，其中，移動式電氣設(shè)備的防護(hù)等級要滿足IP54的相關(guān)要求，且所選用的防爆裝置需要進(jìn)行相關(guān)的性能測試、等級測試，在滿足要求后才能投入使用。

此外，結(jié)合建構(gòu)筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性特征，需要在硝基復(fù)合肥裝置內(nèi)設(shè)置有毒氣體探測器以及洗眼淋浴器，且室外的設(shè)備區(qū)域、敞開裝置需要具備良好的通風(fēng)條件，若無法實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的封閉廠房，需要設(shè)置相關(guān)的機(jī)械通風(fēng)，且建構(gòu)筑物耐火級別、防爆泄壓、抗震設(shè)計(jì)等均需要滿足硝基復(fù)合肥裝置生產(chǎn)的相關(guān)要求。

4.提升硝基復(fù)合肥裝置生產(chǎn)效率的主要措施

由于硝基復(fù)合肥生產(chǎn)裝置內(nèi)含有大量的吸濕性、潮濕性、粘結(jié)性的物料與細(xì)粉，且生產(chǎn)中需要運(yùn)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(jìn)行良好的控制，就會導(dǎo)致生產(chǎn)無法得以正常進(jìn)行。所以，為了提升其生產(chǎn)效率，首先需要結(jié)合生產(chǎn)工藝，從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)著手，讓工藝更具有靈活性、便捷性、實(shí)用性，且對于尾洗系統(tǒng)要設(shè)置相關(guān)的氨能回收裝置，以免發(fā)生堵塞。此外，要進(jìn)行合理的管道走向、設(shè)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(chǎn)生堆集[4]。同時(shí)，要設(shè)置可靠性強(qiáng)、調(diào)節(jié)較為靈活的計(jì)量檢測儀表，進(jìn)而提升硝基復(fù)合肥生產(chǎn)的可靠性、安全性。

另外，要注意提高操作人員的技術(shù)熟練度。尤其是造粒裝置的相關(guān)操作，更是要由操作經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行操作。并在生產(chǎn)過程中建立科學(xué)的清理檢修周期，以便對設(shè)備進(jìn)行定期清理，讓設(shè)備得以更加高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，要注意結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃，保持充足的備品與備件，包括篩網(wǎng)、振動篩振動電機(jī)、料漿泵備件、斗提機(jī)料、斗提機(jī)鏈條、輸送皮帶等，并確定生產(chǎn)負(fù)荷，在保證復(fù)合肥質(zhì)量的同時(shí)，落實(shí)限產(chǎn)制度。

5.結(jié)束語

在硝基復(fù)合肥生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)中，要注意采用成熟的工藝技術(shù)，且符合國家相關(guān)的安全生產(chǎn)要求，采取適當(dāng)?shù)陌踩胧悦饣馂?zāi)爆炸以中毒窒息事故的發(fā)生。此外，企業(yè)也要注意提高自身的管理水平，并對設(shè)備進(jìn)行定期維修、保養(yǎng)，通過科學(xué)有效的生產(chǎn)管理，來保證生產(chǎn)經(jīng)營安全性、高效性。

參考文獻(xiàn)

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[4]朱麗萍.硝基復(fù)合肥生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化改造[J].磷肥與復(fù)肥，2016，31（04）：14-15.