磷銨濃縮料漿一步法生產(chǎn)高濃度復(fù)合肥新工藝

林 楓

（安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司，安徽 寧國 242300）

目前，我國高濃度復(fù)合肥生產(chǎn)工藝主要有團粒法工藝、融體高塔造粒工藝、半料漿法氨化造粒工藝和全料漿噴漿造粒工藝4種。

團粒法工藝為傳統(tǒng)的高濃度復(fù)合肥生產(chǎn)工藝，其主要方法是將各種固體原料混合后在轉(zhuǎn)鼓造粒機中以蒸汽加熱并補充適當(dāng)?shù)乃诌M行捏合造粒。

融體高塔造粒工藝是將氮、磷、鉀及輔料（均為固體物料）經(jīng)過三級混合并在外源加熱的條件下形成共融體，然后由造粒塔塔頂噴灑下來，利用表面張力形成顆粒，并在下落過程中與冷空氣接觸實現(xiàn)冷卻。

半料漿法氨化造粒工藝目前種類較多［1］，有傳統(tǒng)氨酸法生產(chǎn)工藝、濃磷酸氨化造粒工藝、稀磷酸氨化造粒工藝等，均是以酸性液體與氨在管式反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生中和反應(yīng)，形成具有一定壓力的高溫料漿，經(jīng)管式反應(yīng)器噴頭噴灑在轉(zhuǎn)鼓造粒機的料床上與返料混合進行熱融造粒。氨化造粒雖然有部分原料為液體和氣體，但大量的原料仍是固體物料，仍存在磷肥原料的二次加工，增加了原材料成本和復(fù)合肥產(chǎn)品成本。

全料漿噴漿造粒工藝主要應(yīng)用于磷酸銨、硫基復(fù)合肥裝置，料漿噴涂在返料形成的料幕上，或噴灑在返料形成的料床上進行造粒。

筆者介紹幾種常見的半料漿法氨化造粒復(fù)合肥生產(chǎn)工藝及其存在的問題，并分析磷銨濃縮料漿一步法復(fù)合肥生產(chǎn)新工藝的優(yōu)勢。

1 傳統(tǒng)氨酸法生產(chǎn)工藝

傳統(tǒng)氨酸法生產(chǎn)工藝是將尾氣洗滌液與濃硫酸混合后噴灑在造粒機料床上，與氨噴管噴出的氣氨（或液氨）進行中和反應(yīng)，生成硫酸銨并產(chǎn)生大量熱量，混合物料經(jīng)加熱后在轉(zhuǎn)鼓造粒機中進行造粒。該工藝在生產(chǎn)過程中不可避免地出現(xiàn)硫酸與其他原料發(fā)生副反應(yīng)。硫酸與尿素反應(yīng)生成硫酸脲，硫酸脲有較大的溶解度，會導(dǎo)致造粒機內(nèi)發(fā)生“和泥”現(xiàn)象，致使造粒無法進行；同時也會出現(xiàn)顆粒在干燥機內(nèi)的二次粉化問題，影響生產(chǎn)能力。硫酸與氯化鉀發(fā)生反應(yīng)時會在造粒機內(nèi)生成大量氯化銨煙霧，無法看清造粒機內(nèi)部物料運行狀況，嚴(yán)重影響造粒操作；同時產(chǎn)生的硫酸銨氣溶膠難以經(jīng)尾氣洗滌去除，導(dǎo)致尾氣煙囪出現(xiàn)大量白煙，引發(fā)尾氣顆粒物排放濃度超標(biāo)。

2 濃磷酸氨化造粒工藝

以濃縮磷酸、液氨、氯化銨、氯化鉀為原料生產(chǎn)高濃度復(fù)合肥的方法，是從傳統(tǒng)法磷酸二銨裝置上延續(xù)而來的，即根據(jù)復(fù)合肥配方，在磷酸二銨造粒系統(tǒng)中加入一定量的氯化鉀及尿素，以增加鉀元素及提高氮含量［1］。采用的是預(yù)中和-轉(zhuǎn)鼓氨化造粒生產(chǎn)工藝。

該生產(chǎn)工藝需要配套磷酸濃縮裝置，以濃磷酸為原料生產(chǎn)高濃度復(fù)合肥雖然在干燥工序的能耗較低，但是磷酸濃縮需要消耗大量蒸汽［2］（每蒸發(fā)水1 t需要消耗低壓蒸汽約1.25 t），每生產(chǎn)P2O51 t，約消耗蒸汽2.9 t，每噸復(fù)合肥產(chǎn)品約消耗蒸汽440 kg。

故濃磷酸氨化造粒工藝生產(chǎn)復(fù)合肥不僅投資較大（投資中包含磷酸濃縮主裝置，配套酸性循環(huán)水站、氟硅酸貯槽及氟硅酸鹽裝置），而且操作運行費用也較傳統(tǒng)氨酸法生產(chǎn)工藝要高，不利于節(jié)能降耗，相對提高了生產(chǎn)成本。若考慮該裝置只生產(chǎn)高濃度復(fù)合肥產(chǎn)品是不經(jīng)濟的。

3 磷銨濃縮料漿一步法復(fù)合肥生產(chǎn)新工藝

磷銨濃縮料漿一步法復(fù)合肥生產(chǎn)新工藝是在濃磷酸氨化造粒工藝的基礎(chǔ)上改進而來的，以磷銨濃縮料漿作為全部的磷素原料，配套管式反應(yīng)器進行二次氨化噴漿造粒。該工藝于2015年12月獲發(fā)明專利（專利號：ZL2014 10090689.1），具有以下幾個優(yōu)點：

（1）粉狀磷酸一銨（MAP）裝置的中和料漿采用雙效逆流濃縮工藝，每蒸發(fā)水1 t需要消耗低壓蒸汽380～400 kg，其每噸產(chǎn)品蒸汽消耗量只有磷酸濃縮的1/3，有較好的節(jié)能優(yōu)勢，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的總能耗下降。

（2）磷酸一銨濃縮料漿在管式反應(yīng)器中與少量硫酸、尾氣洗滌液、氣氨二次中和生成磷酸二銨及少量硫酸銨，均能增加物料黏性，有利于物料在造粒機內(nèi)完成造粒過程；同時減少造粒輔料的用量，降低原材料總成本。

（3）因復(fù)合肥的磷素原料全部為磷酸一銨料漿，取消了粉狀磷酸一銨的噴霧干燥加工工序，取消了固體磷銨的包裝、運輸與投料工作，減少了生產(chǎn)過程中的人力成本與物料消耗。使用磷酸一銨料漿為原料，節(jié)約的噴霧干燥用電能和熱能成本、包裝袋費用及廠內(nèi)搬運等費用綜合成本約為100元/t，按年總用量10萬t計，則僅此項每年可節(jié)約1 000萬元。

（4）因進行了二次加氨中和，產(chǎn)品中1/3以上的氮由磷酸二銨帶入，減少了外加固體氮素原料量，同樣減少了人、機消耗。

（5）利用二次中和的反應(yīng)熱可以充分蒸發(fā)物料帶入的水分，降低造粒物料的水含量，保證出造粒機物料的水含量符合干燥要求；中和反應(yīng)熱可以取代傳統(tǒng)的蒸汽加熱，整個造粒過程無須外加蒸汽，達到節(jié)能降耗的目的。

以15-15-15復(fù)合肥為例，比較磷銨濃縮料漿一步法復(fù)合肥生產(chǎn)新工藝與傳統(tǒng)氨酸法生產(chǎn)工藝、濃磷酸氨化造粒工藝的原材料、能源消耗，結(jié)果分別見表1、表2。

表1 3種工藝15-15-15復(fù)合肥原材料消耗對比

表2 3種工藝15-15-15復(fù)合肥能源消耗對比

4 結(jié)語

從綠色發(fā)展的要求和趨勢來看，磷銨濃縮料漿一步法復(fù)合肥生產(chǎn)新工藝減少了復(fù)合肥生產(chǎn)加工過程，其直接利用磷酸一銨濃縮料漿生產(chǎn)復(fù)合肥，取消了粉狀磷酸一銨噴霧干燥過程，削減了粉狀磷酸一銨生產(chǎn)過程中干燥尾氣排放的顆粒物與氮氧化物量；與傳統(tǒng)氨酸法工藝相比，磷銨濃縮料漿一步法復(fù)合肥生產(chǎn)新工藝生產(chǎn)每噸肥料節(jié)約電能27 kW·h和燃料煤25 kg（考慮磷銨從濃縮料漿到粉狀加工過程的能耗，與表2中能耗比較有出入），按年產(chǎn)復(fù)合肥10萬t計，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2 117.58 t，減少排放二氧化碳5 028.95 t，社會效益顯著。

該工藝主要適用于同時擁有粉狀磷酸一銨和高濃度復(fù)合肥裝置的生產(chǎn)企業(yè)，既可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)鼓氨化硫基復(fù)合肥裝置，又可應(yīng)用于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓造粒復(fù)合肥生產(chǎn)裝置；因其造粒物料黏性較強，還可應(yīng)用于有機-無機復(fù)合肥裝置，增加了生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)品種，提高了產(chǎn)品品質(zhì)，具有較強的推廣與應(yīng)用前景。