高塔造粒到底“高”在哪兒
——訪上海化工研究院有限公司化肥所副所長、教授級高工陳明良

《中國農(nóng)資》記者 張依然 杭州報(bào)道

復(fù)合肥高塔造粒采用熔體尿素（或硝酸銨）載體塔式造粒技術(shù)，將熔融尿素（硝銨）與磷、鉀等原料，在充分混合的情況下，從高塔頂部噴淋而下，使其自然冷卻形成顆粒，該項(xiàng)目屬于國家鼓勵(lì)、扶持發(fā)展的支農(nóng)開發(fā)項(xiàng)目。2004年，我國首條高塔造粒復(fù)合肥生產(chǎn)線在山東正式投產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)年的高塔產(chǎn)品成為爆款，隨即在全國范圍內(nèi)引發(fā)了復(fù)合肥行業(yè)的“高塔熱”。目前，我國成功投產(chǎn)的高塔復(fù)合肥料生產(chǎn)裝置超過300座，產(chǎn)能約6000萬噸。高塔造粒技術(shù)究竟為何如此受追捧？記者采訪了上海化工研究院有限公司化肥所副所長、教授級高工陳明良。

問題1我國的高塔造粒技術(shù)的研發(fā)背景是什么？

陳明良：為了滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對化學(xué)肥料的要求并獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，一般對基礎(chǔ)肥料如尿素、磷銨、氯化銨等進(jìn)行二次加工制成復(fù)混肥料施用。復(fù)混肥料的生產(chǎn)方法有團(tuán)粒法、料漿法、熔體法、摻混法和擠壓法等幾種。高塔復(fù)混肥生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)期間正是我國復(fù)混肥生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的快速發(fā)展期。

當(dāng)時(shí)，隨著尿素生產(chǎn)能力的不斷提升，尿素逐漸成為我國化肥中最重要的氮源，隨著尿素供應(yīng)量的增加，尿素產(chǎn)品從賣方市場轉(zhuǎn)到買方市場，許多尿素生產(chǎn)企業(yè)開工率不足，抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益較差，急需進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)整。以尿素為氮源制造高濃度尿基復(fù)合肥日益受到重視。由于尿素熔點(diǎn)低，含尿基的復(fù)合肥料臨界相對濕度較低，給生產(chǎn)操作帶來了許多困難。當(dāng)時(shí)高濃度尿基復(fù)合肥尤其是高氮比尿基復(fù)合肥采用團(tuán)粒法工藝造粒時(shí)干燥方面存在一定難度，產(chǎn)品的顆粒外觀較差，強(qiáng)度低。因此，不帶干燥系統(tǒng)的熔體造粒工藝對尿基復(fù)合肥的生產(chǎn)具有特殊的吸引力。

1997年，上海化工研究院依托多年來在化學(xué)肥料研究領(lǐng)域，特別是對磷復(fù)混（合）肥料生產(chǎn)技術(shù)與裝備研究積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)當(dāng)時(shí)我國復(fù)肥市場的發(fā)展?fàn)顩r及國內(nèi)外復(fù)肥技術(shù)的綜合情況，結(jié)合我國小尿素廠較多，綜合競爭能力不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益不佳的國情，自主研發(fā)了尿素熔體塔式造粒制高濃度復(fù)混肥技術(shù)。高塔復(fù)混肥生產(chǎn)技術(shù)是我國獨(dú)有的，最初的開發(fā)思路僅是為尿素生產(chǎn)企業(yè)介入復(fù)混肥生產(chǎn)提供適合于以尿素為原料的復(fù)混肥生產(chǎn)技術(shù)，但最終開花結(jié)果于常規(guī)的復(fù)混肥企業(yè)。但是，任何一項(xiàng)技術(shù)永遠(yuǎn)沒有完美的，復(fù)混肥高塔工藝也一直在進(jìn)步，與最初版相比改動很大，布置和所用設(shè)備也更加合理。

問題2采用熔體造粒生產(chǎn)高濃度復(fù)混肥的優(yōu)勢在哪兒？

陳明良：目前，復(fù)混肥生產(chǎn)方法有很多種，如料漿法、摻混法、熔體法和團(tuán)粒法等。其中團(tuán)粒法是主要的復(fù)混肥生產(chǎn)方法。但團(tuán)粒法也存在明顯的短板，工藝流程長、能耗高、顆粒質(zhì)量差，且團(tuán)粒法需要干燥操作，對含尿素的復(fù)混肥生產(chǎn)是一個(gè)難點(diǎn)，使用團(tuán)粒法生產(chǎn)以尿素為氮源的高濃度高氮復(fù)混肥會有諸多問題和困難。

熔體造粒制高濃度尿基氮磷鉀復(fù)合肥料技術(shù)利用熔融尿素可與磷銨或氯化鉀形成低共熔點(diǎn)化合物的特點(diǎn)，將粉狀磷銨和氯化鉀加入熔融尿素溶液中，形成含有固體懸浮物具有流動性的料漿，該料漿從造粒塔上部通過專用噴頭噴入造粒塔，在塔內(nèi)降落過程中與上升空氣熱交換冷卻成粒，獲得養(yǎng)分分布均勻，顆粒性狀較好的尿基復(fù)合肥料產(chǎn)品。噴淋塔式造粒工藝已在尿素、硝銨、硝酸磷肥的生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。該工藝基本無返料，并可省去干燥、篩分、破碎等設(shè)備，降低投資。

以尿素為氮源的復(fù)混肥塔式造粒工藝為上海化工研究院所開發(fā)，經(jīng)多年努力實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。隨著我國農(nóng)業(yè)對硝基肥的需求增加，以高塔工藝生產(chǎn)硝基肥體現(xiàn)了很大的優(yōu)勢，現(xiàn)已擴(kuò)展到硝銨為原料的硝基復(fù)合肥生產(chǎn)。硝基肥由于安全性原因，干燥是一很大的問題，高塔工藝無干燥，配方多樣合理，近幾年國內(nèi)硝基復(fù)混肥基本上是以高塔工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品具備溶解性好、外觀漂亮、顆粒強(qiáng)度合適等優(yōu)點(diǎn)。

通過實(shí)驗(yàn)室間歇試驗(yàn)、連續(xù)試驗(yàn)、部分工序的擴(kuò)大試驗(yàn)，掌握了熔體料漿的理化性質(zhì)、制造方法和造粒過程，取得了必要的工藝和工程參數(shù)，為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)提供了技術(shù)參數(shù)。根據(jù)尿素系復(fù)合肥料加工的特點(diǎn)，利用尿素溶液（濃度≥99%）配入預(yù)熱后的磷銨、鉀鹽等制成熔體料漿，通過噴頭造粒制成粒狀氮磷鉀復(fù)合肥料，符合肥料的發(fā)展方向。采用該項(xiàng)目技術(shù)制成的產(chǎn)品顆粒外觀圓潤，強(qiáng)度大。生產(chǎn)工藝簡單、節(jié)能降耗、無“三廢”排放。本科研成果在技術(shù)上有重大突破，工藝和產(chǎn)品符合國情，填補(bǔ)國內(nèi)空白，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，是復(fù)合肥生產(chǎn)中先進(jìn)的工藝技術(shù)。

問題3熔體造粒工藝的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益如何？

陳明良：與常用的復(fù)混肥制造工藝相比，熔體造粒工藝直接以尿素濃溶液為原料，可以省去了尿素溶液的噴淋造粒過程，以及固體尿素制復(fù)混肥料時(shí)的破碎操作，簡化了生產(chǎn)流程；充分利用原熔融尿素的熱能，物料水分含量很低，無需干燥過程，大大節(jié)省了能耗；可生產(chǎn)常規(guī)方法無法生產(chǎn)的高氮復(fù)混肥；合格產(chǎn)品顆粒百分含量很高，因此生產(chǎn)過程返料量少；顆粒表面光滑、圓潤，不易結(jié)塊，具有較高的市場競爭力；顆粒產(chǎn)品無法模仿，能保證該產(chǎn)品的真實(shí)性；操作環(huán)境好，基本無“三廢”排放，屬清潔生產(chǎn)工藝；熔體造粒裝置基建投資和操作費(fèi)用通常比常規(guī)的固體配料蒸汽造粒裝置要低，生產(chǎn)規(guī)模大的裝置更是如此。

在我國，由于條件所限，當(dāng)時(shí)復(fù)混肥制造方法普遍采用團(tuán)粒法，此工藝流程較長，能耗較高。而采用熔體法造粒工藝，由于不需要干燥工序，從而降低了設(shè)備投資和操作費(fèi)用(一般干燥工序設(shè)備費(fèi)用占總投資的1/3)，無需干燥煙氣，使總能耗減少。同時(shí)，含尿素的復(fù)混肥的物料干燥非常困難，因此不用干燥對于含尿素的復(fù)混肥生產(chǎn)是極為重要的。

尿素是我國主要的氮肥品種。為獲得經(jīng)濟(jì)效益和滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對化肥的要求，一般與磷和鉀混合制成復(fù)合肥料較好。在已有尿素裝置的工廠采用熔體法造粒工藝生產(chǎn)尿基復(fù)混肥，可以使用尿素半成品(熔體或溶液)，降低成本，并且尿素半成品的物化狀態(tài)較適合于制造復(fù)混肥。據(jù)測算，與團(tuán)粒法相比較，生產(chǎn)成本可降低40-80元/噸。此外，熔體法生產(chǎn)的復(fù)混肥產(chǎn)品顆粒質(zhì)量較佳，市場銷路好，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。