专利名称：尿素快速熔融装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固体尿素熔融装置。
背景技术：
随着尿液料浆法尿基复合肥工艺技术、硫基复合肥喷涂补氮工艺技术、大颗粒尿素工艺技术的发展和生产需要，高浓度尿液(≥99.5％)在上述各种工艺技术中起着越来越重要的作用。除了尿素工厂可直接提供高浓度的尿液(≥99.5％)以外，其他高浓度的尿液主要来自固体颗粒尿素直接熔融，但是由于尿素自身具有的特殊性，固体尿素在熔融时会伴有水解及异构化缩合，并有缩二脲生成。采用缩二脲较高的尿液加工成的复混肥料或大颗粒尿素对农作物的生长不利，特别是幼苗会造成严重的烧苗现象，生产的复混肥料产品也达不到国家标准的要求。因此，控制固体颗粒尿素熔融过程中尿素的水解率及缩二脲的生成量是成功制备高浓度尿液的关键。
现有技术中，生产厂家采用的尿素熔融器的结构形式多为立式贮槽内加加热盘管和搅拌浆结构的熔融器。在制备生产复混肥料的尿液时，有的厂家在尿素熔融器中还加入一定量的水以形成尿素溶液(90～95％)，由于尿素溶液在槽中有相当长的停留时间(≥20min)或含有5～10％的水分，尿素溶液中的尿素很快会在高温(＞100℃)及较长停留时间(≥20min)的条件下，迅速生成大量的缩二脲；同时，尿素在水分的作用下会迅速发生水解{)，溢出大量的氨，结果一方面导致氮素损失，另一方面水解使得尿液中氨的蒸汽压下降导致尿液中缩二脲的进一步生成。据测定采用上述结构形式的尿素熔融器制得的尿液中缩二脲的含量通常为固体尿素本身所含缩二脲含量的5～8倍。可见这是一种劣质的尿液，是不适合使用在尿液料浆法尿基复合肥料的生产中，更不能使用在硫基复合肥喷涂补氮生产和大颗粒尿素生产中。使用该尿液生产的复混肥料也不可能达到国家复混肥料标准的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种固体尿素的快速熔融装置，该装置能够使固体尿素在无水条件下瞬间熔融，熔融产生的高浓度尿液迅速排出熔融装置，避免了固体尿素在熔融过程中生成大量的缩二脲。
为控制固体尿素熔融过程中的水解及异构化缩合反应和大量缩二脲的生成，根据尿素水解及生成条件，在尿素熔融制备高浓度尿液的过程中必须满足以下三个条件①固体尿素的熔融的熔融过程在瞬间快速完成；③固体尿素熔融时应在无水(H2O≤0.5％)的条件下进行；③固体尿素熔融产生的高浓度尿液在熔融器内不停留。
为实现上述目的，本实用新型是这样实现的。固体颗粒尿素通过计量装置计量后从固体尿素入口加入，在进料分布器的作用下使固体颗粒尿素均匀地覆盖在加热管壁上。稳定的加热蒸汽从加热蒸汽入口进入加热管，加热管提供与固体颗粒尿素足够的温差和源源不断的热量，固体颗粒尿素在熔融器中，在无水条件下，在加热区管壁上瞬间完成熔融，固体颗粒尿素熔融产生的尿液通过尿液出口立刻连续流出尿素熔融装置。本实用新型的尿素快速熔融装置，由于固体颗粒尿素是在无水条件下瞬间快速完成熔融后立刻排出装置，尿素熔融的整个过程在熔融装置中停留的时间极短，尿素也没有发生水解，因此，得到的尿液中的缩二脲含量较低。采用本实用新型的尿素快速熔融装置，尿素熔融后，其缩二脲的增加量仅为0.35～0.7％，用此尿液生产的复混肥料，其缩二脲指标完全能够达到国家标准的要求。
本实用新型的尿素快速熔融装置，主要包括熔融装置壳体、进料分布器、固体尿素入口、尿液出口、蒸汽加热管、加热蒸汽入口、冷凝水出口等，蒸汽加热管有纵向蒸汽加热管和横向蒸汽加热管两种形式，下方的横向蒸汽加热管之间的间距使得固体颗粒尿素不能通过，横向蒸汽加热管之间的间距L≤1mm。
所述的纵向蒸汽加热管呈方阵排列，管中心间距是80～160mm，横向蒸汽加热管呈排状排列，管中心间距是60～120mm。这种排列形式使得固体颗粒尿素保持停留在加热管壁上而不穿过加热管壁。
本实用新型在熔融装置壳体的底部沿壳体内壁设置有加热蒸汽管。设置加热蒸汽管道可以使熔融尿素溶液维持一定的温度，使尿素溶液在排出熔融装置前不会结晶，造成结壁现象。另外，在壳体底部沿壳体内壁设置有加热蒸汽管还可以增强壳体的强度，减小壳体的壁厚。
本实用新型的熔融装置在蒸汽加热管的上面还设置有金属筛网，该筛网可使固体尿素颗粒漏下，而尿素中的一些大颗粒杂质等，诸如小石块、草棍、塑料片、线带等杂物则被筛网截住，防止杂质堵塞造成尿液不能及时排出装置。
本实用新型在熔融装置侧壁上部还开有尿液溢流口，如果装置内管道堵塞时，尿素溶液可从此尿液溢流口排出。
本实用新型与现有技术相比，由于在熔融装置内设置了进料分布器，使固体颗粒尿素均匀地覆盖在加热管壁上；设置的纵向蒸汽加热管和横向蒸汽加热管，能够为固体颗粒尿素熔融提供足够的加热面积，下排横向蒸汽加热管能够使熔融后的尿液通过，而使固体颗粒尿素保持停留在加热管壁上而不能穿过加热管壁，在无水条件下瞬间完成熔融过程，尿液则通过出口迅速排出熔融装置。由于在装置内停留时间短以及尿素没有发生水解，因此得到的尿液其缩二脲增加量极少，增加量仅为0.35～0.7％，采用该尿液生产的复混肥料可达到国家复混肥料标准的要求。
图1是本实用新型的尿素快速熔融装置的结构示意图。
图2是本实用新型的尿素快速熔融装置的蒸汽加热管局部结构示意图。
图中标号所示1-加热蒸汽入口，2-固体尿素入口，3-进料分布器，4-传动装置，5-纵向，6-壳体，7-尿液溢流口，8-横向蒸汽加热管，9-冷凝水出口，10-加热蒸汽管，11-尿液出口，12-冷凝水出口，13-加热蒸汽进口，14-金属筛网。
具体实施方式
某厂年产10万吨硫基复合肥生产装置，生产出的硫基复合肥氮的含量偏低(11.5～12.5％)。为了使硫基复合肥中的含氮总量达到或超过17％的指标值，需采用高浓度尿液(＞99.5％)喷涂补氮，最终使得经补氮后的硫基复合肥含氮总量达到规定的指标值。补氮对所需的高浓度尿液的要求非常高，首先要求尿液的浓度必须大于99.5％，否则尿液在复合肥料颗粒表面不易团化，其次尿液中缩二脲的含量必须控制在1～2％之间否则将对农作物发生危害作用。
如图1和图2所示，采用本实用新型的固体尿素熔融装置主要包括熔融装置壳体6、固体尿素入口2、尿液出口11、加热蒸汽入口1、冷凝水出口9等，在蒸汽加热管的上方设置有进料分布器3，进料分布器3在传动装置4带动下水平方向旋转，使得固体尿素颗粒可以均匀地分布于蒸汽加热管上。
蒸汽加热管有纵向蒸汽加热管5和横向蒸汽加热管8两种形式，下方的横向蒸汽加热管8之间的间距L≤1mm，使固体颗粒尿素不能通过。纵向蒸汽加热管5呈方阵排列，管中心间距是80～160mm，横向蒸汽加热管8呈排状排列，管中心间距是60～120mm。
在熔融装置壳体6的底部沿壳体6内壁设置有加热蒸汽管10。蒸汽从加热蒸汽进口13进入加热蒸汽管10，蒸汽冷凝后的冷凝水从冷凝水出口12排出。
蒸汽加热管的上面设有金属筛网14，在熔融装置侧壁上部还开有尿液溢流口7。
经过本实用新型尿素熔融装置制备的高浓度尿素溶液，其浓度大于99.5％，其缩二脲增加量为0.35％，排出的尿素溶液温度稳定地控制在约140℃，完全可满足生产氮磷钾复混肥料的要求。
权利要求1.一种尿素快速熔融装置，主要包括熔融装置壳体[6]、进料分布器[3]、固体尿素入口[2]、尿液出口[11]、蒸汽加热管、加热蒸汽入口[1]、冷凝水出口[9]等，其特征在于所述的蒸汽加热管有纵向蒸汽加热管[5]和横向蒸汽加热管[8]两种形式，下方的横向蒸汽加热管[8]之间的间距使固体颗粒尿素不能通过。
2.如权利要求1所述的尿素快速熔融装置，其特征在于所述的横向蒸汽加热管[8]之间的间距L≤1mm。
3.如权利要求1所述的尿素快速熔融装置，其特征在于所述的纵向蒸汽加热管[5]呈方阵排列，管中心间距是80～160mm，横向蒸汽加热管[8]呈排状排列，管中心间距是60～120mm。
4.如权利要求1所述的尿素快速熔融装置，其特征在于在熔融装置壳体的底部沿壳体[6]内壁设置有加热蒸汽管[10]。
专利摘要一种尿素快速熔融装置，主要包括壳体、进料分布器、固体尿素入口、尿液出口、蒸汽加热管、加热蒸汽入口、冷凝水出口等，蒸汽加热管有纵向蒸汽加热管和横向蒸汽加热管两种形式，下方的横向蒸汽加热管之间的间距使固体颗粒尿素不能通过。固体尿素在该无水条件下可瞬间完成熔融过程，且停留时间短，所以尿素没有发生水解及异构化缩合反应，得到的尿液其缩二脲增加量仅为0.35～0.7％，采用该尿液生产的复混肥料可达到国家复混肥料标准的要求。
文档编号C07C273/00GK2609924SQ03230209
公开日2004年4月7日 申请日期2003年4月10日 优先权日2003年4月10日
发明者须建强, 潘焕祥 申请人:上海化工研究院