复合肥主要工艺技术和生产方法介绍

复合肥主要工艺技术和生产方法介绍

(2011-06-08 11:06:52) 标签： 杂谈

一、综合颗粒状复混肥料的生产方法主要有以下几种：

1.料浆法 以磷酸、氨为原料，利用中和器、管式反应器将中和料浆在氨化粒化器中进行涂布造粒，在生产过程中添加部分氮素和钾素以及其他物质，再经干燥、筛分、冷却而得到NPK复合肥产品，这是国内外各大化肥公司和工厂大规模生产常采用的生产方法。磷酸可由硫酸分解磷矿制取，有条件时也可直接外购商品磷酸，以减少投资和简化生产环节。该法的优点是既可生产磷酸铵也可生产NPK肥料，同时也充分利用了酸、氨的中和热蒸发物料水份，降低造粒水含量和干燥负荷，减少能耗，此法的优点是：生产规模大，生产成本较低，产品质量好，产品强度较高。由于通常需配套建设磷酸装置及硫酸装置，建设不仅投资大，周期长，而且涉及磷、硫资源的供应和众多的环境保护问题（如磷石膏、氟、酸沫、酸泥等），一般较适用于在磷矿加工基地和较大规模生产、产品品数不多的情况。如以外购的商品磷酸为原料，则目前稳定的来源和运输问题及价格因素是不得不考虑的，近年来，由于我国磷酸工业技术和装备水平的提高，湿法磷酸作为商品进入市场有了良好的条件，在有资源和条件的地区建立磷酸基地，以商品磷酸满足其它地区发展高浓度磷复肥的需要，正在形成一种新的思路和途径，市场需求必将促进这一行业发展，也必将解决众多地区原料磷酸的需求问题。拥有该种生产技术的外国公司主要有挪威的norsk hydro、西班牙incro、espindsea、法国的AZF、KT、美国的Davy/TVA等。国内的主要生产厂家有：中阿化肥有限公司、江西贵溪化肥厂、云南云峰化工公司、南京南化磷肥厂、大连化工厂、金昌化工公司、广西鹿寨磷肥厂等。拥有相近于该种生产技术的国内企业主要有山东的红日集团、四川成都科技大学、上海化工研究院等。

2.固体团粒法 以单体基础肥料如：尿素、硝铵、氯化铵、硫铵、磷铵（磷酸一铵、磷酸二铵、重钙、普钙）、氯化钾（硫酸钾）等为原料，经粉碎至一定细度后，物料在转鼓造粒机（或园盘造粒机）的滚动床内通过增湿、加热进行团聚造粒，在成粒过程中，有条件的还可以在转鼓造粒机加入少量的磷酸和氨，以改善成粒条件。造粒物料经干燥、筛分、冷却即得到NPK复合肥料产品，这也是国际广泛采用的方法之一，早期的美国及印度、日本、泰国等东南亚国家均采用此法生产。该法原料来源广泛易得，加工过程较为简单，投资少，生产成本低、上马快，生产灵活性大，产品的品位调整简单容易，通用性较强，采用的原料均为固体，对原材料的依托性不强，由于是基础肥料的二次加工过程，因此几乎不存在环境污染问题，由于我国目前的基础肥料大部分为粉粒状，因此，我国中小型规模的复合肥厂大多采用此种方法。目前，该种生产技术在国内已日趋成熟。国内最早开发和拥有该项生产技术和成套装备知识产权的单位为上海化工研究院。

3.部分料浆法 近年来，在TVA尿素、硝铵半料浆法及团粒法的基础上，国内又发展了利用尿液或硝铵溶液的喷浆造粒工艺-即部分料浆法，该技术利用了尿素和硝铵在高温下能形成高浓度溶液的特性（?95%），由于尿液或硝铵溶液温度高，溶解度大，液相量大的特点，

以尿液或硝铵浓溶液直接喷入造粒机床层中，利用尿液或硝铵溶液提供的液相与其它固体基础肥料和返科一起进行涂布造粒，这样可以减少水或蒸汽的加入量，减少造粒物料的水含量，同样也达到减少造粒水含量、干燥负荷和减少能耗的目的。造粒物料经干燥、筛分、冷却即得到（尿基或硝基）复合肥料产品。目前国内开发和拥有该项知识产权的生产技术的单位为上海化工研究院等二十几个单位。

4.融熔法 熔体油冷造粒制高浓度尿基复合肥生产技术是利用尿素厂的中间产品尿素溶液，配以磷铵、钾盐，开发成功高质量、低能耗、少污染的高浓度尿基复合肥生产技术--熔体造粒工艺，已在江苏恒丰集团、黑化和银川化肥厂等单位得到应用。熔体造粒工艺在化肥生产中已得到应用，如尿素塔式喷淋造粒、硝酸磷肥塔式喷淋造粒和双轴造粒、硝铵塔式喷淋造粒、尿磷铵塔式喷淋造粒等。但该工艺用于制造高浓度尿基复合肥料在国内尚属空白，这一工艺由于不需要传统复合肥生产装置中投资及能耗最大的干燥系统，而且由于尿素及尿素基复合肥的特性使然，特别适合尿基高氮比的三元（N、P、K）和二元（N、K或N、P）高浓度复合肥的生产。与常用的复合肥料制造工艺相比，熔体造粒工艺具有以下优点：（1）直接利用尿素熔体，省去了尿素熔体的喷淋造粒过程，以及固体尿素的包装、运输、破碎等，简化了生产流程。（2）熔体造粒工艺充分利用原熔融尿素的热能，物料水分含量很低，无需干燥过程，大大节省了能耗。（3）生产中合格产品颗粒百分含量很高，因此生产过程返料量少（几乎没有）。（4）产品颗粒表面光滑、圆润、水分低（小于1%）不易结块和颗粒抗压强度大（大于30N），具有较高的市场竞争力。（5）操作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺。（6）可生产高氮比尿基复合肥产品。

5.掺混法 根据养分配比要求，以各种不发生明显化学反应、颗粒度和圆度基本一致的氮、磷、钾各固体基础肥料为原料，通过一定的掺混方法配制成养分分布均匀的掺混肥料，该法加工过程简单，装置投资费用及加工费用比较低，是一种非常实用易于推广的方法，但是，此法在生产、储运、使用时十分强调各种基础原料的颗粒尺寸、重度和圆度基本一致、使不致发生混合物结块粉碎和低吸湿点的现象。目前我国基础肥料的形状和规格尚不具备这一条件，再由研究表明：均匀肥中的P2O5 、K2O与掺混肥中的P2O5 、K2O被作物根部吸收的速度不同（6倍、4.6倍），在肥效上有点差异，另外我国的测土施肥的普及还不够，其产品在我国目前还没有被农民所认识和接受。因而该法的应用现阶段在我国受到一定程度的限制。目前我国仅有广东、天津等十几家小规模的工厂。总的说来，掺混肥料行业是化肥生产、销售和农业生产达到较高的水平后才得以实现的产肥、用肥的方式。它可以降低化肥分配、销售费用，使农业施肥科学化，有益于过度施肥造成的资源浪费和化肥污染的问题。

6.挤压法 挤压造粒是固体物料依靠外部压力进行团聚的干法造粒过程。它具有如下优点：（1）生产过程一般不需要干燥和冷却过程，特别适应于热敏性物料，同时可节约投资和能耗。（2）操作简单，生产时无三废排放。（3）能生产出比一般复合肥浓度更低的高浓度复合肥，生产中也可根据需要添加有机肥和其他营养元素。但挤压造粒法也有不足的地方：①作为挤压造粒的关键设备挤压机由于设备制造和受压件的材质等问题，生产时材料消耗大，故障率高。②挤压机的生产能力小，很难实现规模生产。因此，该法一般用于3万吨/年以下的生产规模。该法目前主要用于稀土碳铵等复肥。拥有该生产技术的单位主要有上海化工研究院等。

二、我国复合肥生产技术的现状、存在的主要问题及发展

1、复合肥生产技术现状 （1）引进技术和装备由于中国磷复肥的发展起步较晚，因此中国

的农民对磷复肥认识、接受与大量的使用也较晚。为了加快中国磷复肥的发展速度，经过10多年的努力，一批高浓度磷、复肥装置已经相继建成，高浓度磷复肥的比重已从1988年的2%提高到了目前的15～20%，我国先后引进了一批国外有代表性的先进技术和装备，磷铵和NPK复肥生产引进了罗马尼亚的喷浆造粒、美国Davy/TVA、美国Jacobs、西班牙Espindesa、Incro、法国AZF、KT和挪威Norsk hydro等生产技术和装备，这些引进技术和装备为我国的磷复肥工业的起步和发展起到了重要的推动和促使作用，它们已在我国有关工厂转化为了生产力，有些装置已经达到和超过设计能力，有些装置正在继续改进，争取达产达标。我国一些科研院所、高等学校和企业对引进先进的生产技术、生产装备和生产管理进行了消化吸收并结合我国具体情况进行了创新，在磷铵和NPK复合肥生产技术方面，如中阿化肥有限公司对法国AZF工艺进行了改进，对造粒机中管式反应器的进料，用液氨代替气氨，采用国产MAP产品代替部分进口磷酸，从而使装置生产能力由原来的不到48万吨/年提高到最高72万吨/年的生产能力，大大超过了设计能力，取得了了不起的成绩；又如江西贵溪化肥厂24万吨/年磷铵生产装置我国工程技术人员通过对同类的引进装置的消化吸收和改进，整个工程建设采用了消化吸收的技术和国产装备，装置基本实现了国产化。装置运行良好，达到了设计指标。再如针对我国国情，工程技术人员对引进的大型重钙装置进行了改造，使重钙装置能适应NPK复合肥的生产，这样既为企业生产了适应市场的产品，增加了经济效益，又使大型重钙装置的技术和花费的大量投资发挥了作用，所有的均来自对引进技术和装备的消化和吸收及技术改造和创新。上述实例在我国工厂中很多。（2）国产技术和装备料浆法我国一些科研院所、高等学校和企业通过对引进先进的生产技术、生产装备的消化和吸收，已开发了一批已形成生产力的科技成果。由上海化工研究院及山东临沂红日集团结合我国国情分别开发的硫基NPK技术，可将硫酸钾生产和磷铵、复合肥生产成功地结合起来，从而大大地简化了流程，降低了生产成本。前者应用了国家\八五\、\九五\重点推广的管式反应器技术，制得的产品N含量可达15%，已在山东寿光联盟集团等企业运行成功。后者山东临沂红日集团的稀酸料浆法将生产规模扩大到了10～15万吨/年，由于\三内\技术的成功运用，使得装置的投资费用大大降低，生产成本也较低，目前国内有相当数量的工厂采用了该生产技术，同时，四川大学、郑州工业大学和上海化工研究院等针对国内的磷矿资源也开发和建成了一批相应的料浆法磷铵和配套的NPK复肥工厂，它们为我国料浆法磷铵及NPK复肥生产技术的发展做出了很大的贡献。但它们共同的特点是生产能力和规模相对不大，一般规模在3～10万吨/年。团粒法除了上述的料浆法磷铵和配套的NPK复肥生产技术以外，由上海化工研究院针对国内基础肥料二次加工成高浓度复合肥的要求研究开发了固体团粒法高浓度复合肥料成套生产技术，由于该技术适应性强，原料来源广泛易得，加工过程较为简单，投资少，生产成本低、上马快，生产灵活性大，产品的品位调整简单容易，通用性较强，采用的原料均为固体，对原材料的依托性不强，由于是基础肥料的二次加工过程，因此几乎不存在环境污染问题，工艺流程简单，投资少，生产成本低、操作稳定可靠，弹性大。生产控制灵活，生产过程中能根据用户的要求较方便地调节NPK配比，还可以适当加入其它元素，生产更多品种的复合肥和专用复合肥，充分发挥多品种、多配方、多规格、专用化的特点。原料来源广泛，适用于生产多种体系的复合肥：以尿素（尿液）为主要氮源生产尿基NPK；以氯化铵-磷铵-钾盐生产氯基NPK；以硫酸钾生产硫基NPK；以硝铵（硝铵浓溶液）-磷铵-钾盐生产硝基NPK等。目前，我国中小型规模的复合肥厂大多采用此种方法。上海化工研究院已在全国各地推广应用，建立近300套不同规模的生产装置(3万吨/年～10万吨/年)，也成功地为东南亚三国（菲律宾、印尼、泰国）建立了7万吨/年、10万吨/年、5万吨/年、15万吨/年四套生产装置。据不完全统计到目前全国中小型规模采用此技术的复合肥厂数量（转鼓、园盘）已达3000多家。

2、我国复合肥生产中存在的主要问题 （1）引进的大、中型料浆法磷铵、复合肥生产装置磷酸和氨的配套问题我国引进的大、中型料浆法磷肥、复合肥等生产技术和装备，这些引进技术和装备在我国经过工程技术人员的不断消化吸收和努力，已在我国有关工厂转化为生产力，有些装置已经达到和超过设计能力，在我国的化肥生产中发挥着重要的带头作用。要是说全部这些装置目前生产能力不能充分发挥的原因很多，主要存在着与装置配套的磷酸或氨的供应问题或供矿质量没有保证，同时还存在着生产管理经验不足，资金周转困难等问题，由于这些问题的存在，造成了有些装置开工率低下。这方面有代表性的工厂如：中-阿化肥有限公司的磷酸以前主要由突尼斯进口，进口磷酸的质量、数量、价格和船期等这些因素都不同程度的影响着正常生产。不得已只好采取改变生产管理模式和立足国内磷酸和收购、兼并部分国内的MAP工厂的方法，目前中-阿化肥的第二套60万吨/年装置已经投产。再如江西贵溪化肥厂也受到氨的供应和供矿质量是否稳定的影响。环保和污染问题料浆法磷肥复合肥由于涉及到磷酸的加工过程，因此不可避免的存在着磷石膏、含氟废水和含氟废气、酸泥等污染问题，在工厂布局全国分散的情况下，这个问题显得更加突出。世界上西方一些发达国家由于环保问题，有些工厂已经被迫关闭。今天在我国环保法规进一步严格的情况下，工厂要花大量的资金解决上述环保问题这是目前面临的主要问题。（2）肥料二次加工企业（固体团粒法工厂）生产中存在的主要问题肥料二次加工企业（固体团粒法工厂）目前在我国共有近3000家，普遍存在着如下问题：意识、认识上的问题固体团粒法，由于具有技术适应性强，原料来源广泛易得，加工过程较为简单，投资少，生产成本低、上马快，生产灵活性大，产品的品位调整简单容易，通用性较强等特点，因此，被国内生产厂家广为采用，生产流程主要以转鼓造粒和盘式造粒流程为主。转鼓造粒流程可生产高、中、低三种规格的复合肥产品，是一种对原料体系和产品规格适应性较强的生产流程。盘式造粒流程由于造粒设备的局限性，生产的产品品位仅限中、低浓度二种规格，但是盘式造粒流程装置的投资费用比转鼓造粒流程低，盘式造粒流程在我国的南方较多。这二种流程，应该说都是比较好且实用的生产流程。一些企业建设时为了节约投资和加快建设速度采取了能简就简的做法，\一个园盘、几把铁锹就能生产复合肥\就是这种错误认识的典型写照，生产流程、生产装备等都进行简化，生产机械及自动化控制水平很低，采用人工作业，最后的结果导致了产品质量的不合格和不稳定等问题。也有的企业认为技术和流程较为简单，建设时找到主要设备供应厂把设备买来安装就可以生产了，但不知复合肥的生产除了生产设备这个主要因素以外，还与生产体系、生产配方、生产管理、质量检测、原料性能都有关系，根据具体的要求流程必须进行适当的调整，因此往往生产后就发现生产复合肥并不是所说的那么简单，结果造成装置的生产能力低，开工率低，生产设备不合适或不配套，产品的合格率低等问题。上述问题的结果：主要表现为生产车间环境粉尘大，工人的劳动条件差、劳动强度大；产品的含水量偏高；抗压强度不高；产品结块严重；市场销售不好；经济效益差；甚至亏损等问题。于是就急着要对装置进行改造，浪费了很多宝贵资金和生产的黄金时间。像类似的情况我们在近年来遇到很多。还有对复合肥产品结块的认识原因理解上的问题：我们遇到了很多的咨询单位，他们共同提到了一些大家关心的问题：生产出的复合肥（高或中或低）有结块现象，生产中已经增加了防结块处理，但是产品的结块情况仍未得到改善，因此，要了解有没有效果好的防结块剂和防结块技术。其实，在高浓度复合肥生产流程中增加防结块处理设备、添加防结块剂的做法完全正确，因为复合肥产品除了众多的优点以外，产品的溶解度大吸湿性强也一个很显著的特点。有数据显示，在30℃时，单独基础肥料的临界相对吸湿点为～80%左右，而一旦这几种基础肥料加工成了复合肥产品，同样在30℃时，复合肥产品的临界相对吸湿点为～50%左右，可见，复合肥产品比单独基础肥料的吸湿性更强。特别是尿素系（尿基NPK）和硝铵系（硝基NPK）复合肥产品。引起复合肥产品吸湿、结块的因素很多，并非在流程中增加防结块处理设备、产品中添加防结块剂就可以完全解决问题的。关系这个问题

正确的做法是：除了在生产流程中增加防结块处理设备、产品中添加防结块剂以外，还和以下五个主要因素密切有关：①肥料的组成和水含量，②颗粒的大小和强度，③储存温度，④储存压力，⑤储存时间。肥料的水含量对其在贮存中的结块影响最大。任何结块机理都与肥料中的液相含量有关（不包括结晶水在内），肥料的组成不同，它的临界相对湿度也不同，几种体系肥料最高的含水量范围：尿基、硝基NPK当N:P2O5：1时，含水量小于0.5%～1%；尿基、硝基NPK当N:P2O5?1时，含水量小于1%～1.5%；其他体系的如氯化铵-磷铵系、硫铵-磷铵系等当N:P2O5?1时，水含量小于1.5%～2%，不含N或N很少时，水含量可大于2%。温度：产品的储存温度高，则容易发生结块，因此，产品的储存温度应低，冷却到一个较低的程度，最好是低于35～40℃，不大于50℃；储存时间：产品储存时间长，肥料表面盐溶液重结晶-溶解的过程进行次数多，长期处于一定的压力下，肥料产生的变形就大，结块趋势明显。在加工过程中是从高温到低温的，由于温度的作用物料有溶解和结晶的过程，由于产品在加工过程中很难冷却到35℃以下，况且产品在冷却过程中的停留时间有限，物料的晶型还未完全定型，因此，要保证产品有一定的停留时间，在自由空间进行定型和冷却，这一点对硝铵系和尿素系产品很重要。因此，我们提倡复合肥产品进行最后的成品包装前应该散堆，但是对于库房环境条件有一定要求；颗粒大小和强度的影响，相对大的颗粒且不含粉将减少粒子间的接触点，因此有减少结块的趋势。强度低则在运输和储存中变形和破碎，增加了接触点，因此，增加了肥料的结块的趋势；储存压力：一般堆包小于20包，大则引起变形和破碎增加接触面积，使晶体交联的可能性大，增加了肥料的结块趋势，故而工厂常采用定期翻包措施以缓解结块性。产品质量上的问题近年来，生产厂普遍对产品质量意识有了较大的提高，重视产品内在质量和产品外观成了生产厂普遍追求的目标，有一些工厂已经通过了ISO9002质量认证。以质量求效益，并忙与国际接轨，但是，目前市场上不合格的产品还是较多，举2001年2月的检查结果，除了不法行为以次充好搅乱市场外（这是由工商部门管的事），的确存在一些生产厂产品质量的问题，这里有生产装备简单陈旧落后引起的，也有生产厂不重视产品质量引起的。主要表现：产品中规定的养份及数量不合格；以非主要养份充当主要养份；产品的含水量偏高；抗压强度不符合标准；产品结块严重等。流程、布置的不合理问题配料：流程中配料部分是整个生产系统最为关键的，因为直接影响到产品中养份的准确性及原料的消耗，在电子斗称、皮带称等广泛应用的今天，还有一些生产厂仍采用人工拆包计量的配料方式，结果引起产品质量的不稳定问题。返料：应该说目前的团粒法生产厂装置中几乎都缺少返料计量和成品计量这部分，虽然在流程中增加这部分后流程和装置投资稍大，但对生产系统稳定的运行和造粒机稳定的操作是相当重要的，日前企业生产流水线的造粒机岗位是离不开操作工人，蒸汽、水阀门的动作24小时均是人工操作，可想而知，劳动强度有多大？直接影响到整个系统的生产情况有多大？系统的不稳定和造粒水份的变化，影响到了系统返料量的平衡和成品的产量，非常容易引起干燥机的结疤现象，严重时会造成停车清窑的严重问题。因此提倡控制合适的返料比以稳定系统操作。生产尾气和车间粉尘的除尘问题：造粒机、干燥机、冷却机、包裹机等均为负压操作，有大量的含尘尾气产生，很多生产厂采用了重力沉降收尘加湿法洗涤的处理方法，由于重力沉降分离效率低，带出较多的尘埃进入洗涤系统，引起洗涤液的量大大增多，生产中无法平衡这部分洗涤液，必须排出系统，造成肥料的大量浪费和环保问题。有的生产厂干脆环保部门不来检查时采取关闭洗涤系统、含尘尾气直接排空，因此，含尘尾气排出后引起工厂周围的作物烧死等纠纷问题和环境问题。另外，生产装置设计和建设时除了引进的部分大型装置以外，很多装置没有设置生产设备的运行除尘系统，结果导致了生产车间内散布了大量的粉尘，在操作控制没有完全实现自动化前，操作环境很差，严重影响操作工人的健康。上述二个问题应该联系起来解决，最根本的就是提倡采用干法收尘的方法，旋风除尘器是一种收尘效率较高的设备，它投资少，简单经过特殊设计的旋风除尘器具有收尘效率较高（85%以上）、不

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