硝銨化肥生產(chǎn)發(fā)展淺析

陳超

硝銨化肥生產(chǎn)發(fā)展淺析

陳超

硝酸銨，別名硝銨，分子式NH4NO3，含氮34%～35%，僅次于液氨和尿素。硝銨中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮各占一半，且不易揮發(fā)損失，能被農(nóng)作物所吸收，在土壤中沒(méi)有殘留，是一種性能良好的中性氮肥，約占我國(guó)氮肥總量的3.5%，已成為我國(guó)不可缺少的氮肥品種。硝銨適用于氣溫較低地區(qū)的旱田作物，比硫酸銨和尿素等銨態(tài)氮肥肥效快、效果好，在歐洲和北美等地使用較普遍，中國(guó)北方也常使用。

一、生產(chǎn)工藝

1913年，Haber法生產(chǎn)合成氨問(wèn)世，由于原料氨充足，從此氨氧化生產(chǎn)硝酸成為世界上生產(chǎn)硝酸的主要方法。與此同時(shí)，氨與硝酸中和制取硝銨也成為世界上生產(chǎn)硝銨的主要方法。氨與硝酸中和制取硝銨一般分為中和、硝銨溶液濃縮、結(jié)晶和造粒等生產(chǎn)過(guò)程。在硝銨的幾種生產(chǎn)方法當(dāng)中，濃縮、結(jié)晶、造粒工藝過(guò)程差別不大，主要是中和工藝有較大的區(qū)別，故按中和工藝的不同將硝銨生產(chǎn)劃分為常壓中和、加壓中和和管式反應(yīng)器（K-T工藝）等方法。

（一）常壓中和工藝。常壓中和工藝適用于38% ～50%濃度的硝酸，屬于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，依賴(lài)于常壓法、綜合法和中壓法硝酸生產(chǎn)方法。該工藝存在著氨耗、汽耗、電耗高以及廢水含有NH3和硝銨等難處理問(wèn)題。常壓中和工藝只能維持現(xiàn)狀，且有逐步減少的趨勢(shì)。

（二）管式反應(yīng)器工藝。管式反應(yīng)器工藝適用于55%～60%濃度的硝酸，是法國(guó)K-T公司專(zhuān)利技術(shù)，須引進(jìn)技術(shù)及部分硬件，裝置投資費(fèi)用高。目前，K-T管式反應(yīng)器可以被國(guó)產(chǎn)高壓液氣管式快速混合反應(yīng)器所取代，硝銨溶液的分離、洗滌、結(jié)晶以及造粒設(shè)備已經(jīng)有了國(guó)產(chǎn)化的創(chuàng)新型設(shè)備，此工藝可以成為硝銨生產(chǎn)的發(fā)展方向之一。

（三）加壓中和工藝。加壓中和工藝是四川金象化工股份有限公司開(kāi)發(fā)的技術(shù)，適用于雙加壓法和高壓法生產(chǎn)的55%～60%濃度的硝酸。該工藝消耗定額低于管式反應(yīng)器和常壓中和工藝，同時(shí)硝銨廢水得到有效治理，做到了零排放。

二、硝銨化肥改性生產(chǎn)

我國(guó)硝銨生產(chǎn)1935年始于大連化工廠(chǎng)（現(xiàn)大化集團(tuán)），當(dāng)時(shí)生產(chǎn)能力僅為1500噸/年，經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，至2006年，我國(guó)硝銨產(chǎn)量已達(dá)到420萬(wàn)噸/年，其中常壓中和法裝置硝銨總生產(chǎn)能力約為370萬(wàn)噸/年，已邁進(jìn)世界硝銨生產(chǎn)大國(guó)的行列。

但從2001年起，國(guó)家有關(guān)部門(mén)就相繼發(fā)文把硝銨列為民用爆炸物品，對(duì)硝銨的生產(chǎn)、銷(xiāo)售、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用進(jìn)行嚴(yán)格的限制和管理。國(guó)務(wù)院法制辦公室國(guó)法密函［2001］187號(hào)文要求加強(qiáng)對(duì)爆炸物品的管理，遏制非法炸藥生產(chǎn)，對(duì)炸藥的主要原料硝酸銨進(jìn)行管制，禁止硝酸銨作為化肥使用。2002年9月30日，國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)了國(guó)辦發(fā)［2002］52號(hào)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)民用爆炸物品安全管理的通知》，禁止將硝酸銨作為化肥銷(xiāo)售，同時(shí)暫停進(jìn)口硝酸銨，但允許將硝酸銨作改性處理，使之失去爆炸性，并且不可還原后才能作為化肥銷(xiāo)售、使用，改性處理后的硝態(tài)氮肥應(yīng)符合國(guó)家及行業(yè)有關(guān)部門(mén)制定的新的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過(guò)若干年的發(fā)展，已開(kāi)發(fā)的硝銨改性生產(chǎn)技術(shù)主要有以下三種：

（一）熔融造粒生產(chǎn)硝銨鋅。該技術(shù)生產(chǎn)以硝銨為基肥的系列復(fù)合微肥，除可添加鋅元素外，還可根據(jù)需要添加鉬、硼等其他元素，將氮肥生產(chǎn)與鋅肥、鉬肥和硼肥等微肥復(fù)合融為一體，一步完成。其最大特點(diǎn)是利用了原有的硝銨生產(chǎn)裝置，在對(duì)硝銨設(shè)備和工藝改造中，基本上可以把原有的造粒硝銨裝置全部利用起來(lái)，僅需對(duì)造粒系統(tǒng)的物料添加和控制設(shè)備及造粒機(jī)進(jìn)行改造。

（二）噴淋造粒生產(chǎn)硝磷銨。硝磷銨含氮≥33%，且含有可以完全水溶的有效磷，總養(yǎng)分達(dá)36%，農(nóng)業(yè)上可作快速追肥使用，特別適用于旱地和對(duì)煙葉施用，增產(chǎn)增收效果顯著。采用該工藝生產(chǎn)的硝磷銨是一種氮磷鉀三元復(fù)合肥，必須注意在低pH值和高溫下添加氯化鉀，否則會(huì)使物料中某些組分穩(wěn)定性變差，釋放出氧化氮和氯化氫，甚至引起爆炸。

（三）塔式造粒生產(chǎn)硝基復(fù)合肥。采用該工藝生產(chǎn)的硝基氮磷復(fù)肥顆粒均勻，外表光滑，具有生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、養(yǎng)分含量高、使用方便、環(huán)保性好等特點(diǎn)。此外，只需對(duì)原造粒硝銨工藝稍加改進(jìn)，原有裝置中的幾乎所有設(shè)備都能得到利用，只需添加固體給料加熱器、固液混合攪拌器、差動(dòng)式造粒機(jī)等少量設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。

改性硝銨在我國(guó)作為化肥銷(xiāo)售和使用，典型例子有川化造粒硝銨改產(chǎn)硝基復(fù)合肥以及瀘天化硝銨鋅技術(shù)等，前者生產(chǎn)出的硝基復(fù)合肥產(chǎn)品的氮磷鉀總養(yǎng)分≥35.96%，為中濃度復(fù)合肥；硝銨鋅是針對(duì)缺鋅土壤的基本特性而研制的一種在缺鋅土壤和鋅敏感作物上具有高效作用的氮鋅復(fù)合微肥，輔含鈣、鎂等中量元素，其含氮≥32%，含鋅≥0.4%。

三、硝銨化肥的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

尚普咨詢(xún)發(fā)布的《2014～2018年中國(guó)硝酸銨行業(yè)深度研究及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》指出：在我國(guó)，硝酸銨消費(fèi)市場(chǎng)主由三部分構(gòu)成：一是工業(yè)領(lǐng)域，主要用作民爆器材的原料，制造炸藥，少量用作氧化氮吸收劑、色層分析試劑、煙火、殺蟲(chóng)劑、冷凍劑、無(wú)堿玻璃等的原料。二是改性或加工成復(fù)合肥用作農(nóng)用化肥。三是出口。其中炸藥和硝基復(fù)合肥占了絕大部分，民爆器材領(lǐng)域消耗的硝酸銨約占總消費(fèi)量的64%，農(nóng)用化肥領(lǐng)域用量約占30.5%，出口占5.5%。

根據(jù)中國(guó)化工信息中心提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2009年中國(guó)硝基復(fù)混（合）肥的有效產(chǎn)能（正常生產(chǎn)產(chǎn)能）522萬(wàn)噸，產(chǎn)量約270萬(wàn)噸，開(kāi)工率為51.72%，其中二元硝基復(fù)混（合）肥的產(chǎn)能約370萬(wàn)噸，三元硝基復(fù)合肥的產(chǎn)能約150萬(wàn)噸。

2009年中國(guó)進(jìn)口的硝基復(fù)混（合）肥主要是三元硝基復(fù)合肥，有110萬(wàn)噸。硝酸銨作為硝基復(fù)合肥生產(chǎn)的原材料，其占到硝基復(fù)合肥配方40%～50%的比重，按此口徑統(tǒng)計(jì)的硝銨消費(fèi)量和行業(yè)統(tǒng)計(jì)的硝銨消耗數(shù)據(jù)相吻合。

硝基復(fù)合肥有望保持15%以上增速。目前，普通復(fù)合肥需求年增長(zhǎng)率在6%～8%左右，而作為復(fù)合肥中的高端品種，硝基復(fù)合肥增速有望高于行業(yè)平均增長(zhǎng)。種植結(jié)構(gòu)變化拉動(dòng)硝基復(fù)合肥需求。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高及環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，在保持糧食穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)，以蔬菜、水果為代表的經(jīng)濟(jì)作物種植面積將會(huì)有所擴(kuò)大，由于經(jīng)濟(jì)作物畝均化肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于糧食作物，且對(duì)高端復(fù)合肥料的需求明顯大于一般糧食作物，因此包括硝基復(fù)合肥在內(nèi)的高端復(fù)合肥需求量將不斷提升。近期通過(guò)調(diào)研復(fù)合肥企業(yè)和經(jīng)銷(xiāo)商，反映目前硝基復(fù)合肥比較暢銷(xiāo)。滴灌和水溶肥拉動(dòng)硝基復(fù)合肥需求，二元及三元硝基復(fù)合肥具有的良好水溶性和極低的殘?jiān)剩m宜于滴灌、噴灌等先進(jìn)施肥方式。國(guó)家農(nóng)業(yè)部農(nóng)技推廣中心節(jié)水處在復(fù)合肥行業(yè)多次行業(yè)峰會(huì)或論壇明確表態(tài)，鼓勵(lì)使用硝態(tài)氮作為滴灌、噴灌等節(jié)水施肥方式的可選肥料品種，原則上要控制或杜絕使用酰胺態(tài)氮（即尿素）。

數(shù)據(jù)顯示，近年來(lái)我國(guó)硝基復(fù)合肥發(fā)展迅速，目前生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到30多家，產(chǎn)能900萬(wàn)噸，2013年各類(lèi)硝基肥產(chǎn)量約550萬(wàn)噸；今年預(yù)計(jì)產(chǎn)量680萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2015年實(shí)物產(chǎn)能將達(dá)到1500萬(wàn)噸。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐文騫,我國(guó)硝銨的生產(chǎn)現(xiàn)狀、技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì).中氮肥,2007,(3):1-5

[2]師永林,硝銨裝置改產(chǎn)硝銨磷肥的工藝技術(shù)開(kāi)發(fā).云南化工,2012,39(3):56-58

[3]汪家銘,硝銨改性肥料的技術(shù)開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用.化工文摘,2006(2):48-53

作者簡(jiǎn)介：陳超，男，山東濟(jì)南人，碩士，就職于中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，注冊(cè)化工工程師，注冊(cè)咨詢(xún)工程師（投資）。