磷銨濃縮料漿一步法生產高濃度復合肥新工藝

林 楓

（安徽省司爾特肥業股份有限公司，安徽 寧國 242300）

目前，我國高濃度復合肥生產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。

團粒法工藝為傳統的高濃度復合肥生產工藝，其主要方法是將各種固體原料混合后在轉鼓造粒機中以蒸汽加熱并補充適當的水分進行捏合造粒。

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冷卻。

半料漿法氨化造粒工藝目前種類較多［1］，有傳統氨酸法生產工藝、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器內發生中和反應，形成具有一定壓力的高溫料漿，經管式反應器噴頭噴灑在轉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合肥產品成本。

全料漿噴漿造粒工藝主要應用于磷酸銨、硫基復合肥裝置，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合肥生產工藝及其存在的問題，并分析磷銨濃縮料漿一步法復合肥生產新工藝的優勢。

1 傳統氨酸法生產工藝

傳統氨酸法生產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，生成硫酸銨并產生大量熱量，混合物料經加熱后在轉鼓造粒機中進行造粒。該工藝在生產過程中不可避免地出現硫酸與其他原料發生副反應。硫酸與尿素反應生成硫酸脲，硫酸脲有較大的溶解度，會導致造粒機內發生“和泥”現象，致使造粒無法進行；同時也會出現顆粒在干燥機內的二次粉化問題，影響生產能力。硫酸與氯化鉀發生反應時會在造粒機內生成大量氯化銨煙霧，無法看清造粒機內部物料運行狀況，嚴重影響造粒操作；同時產生的硫酸銨氣溶膠難以經尾氣洗滌去除，導致尾氣煙囪出現大量白煙，引發尾氣顆粒物排放濃度超標。

2 濃磷酸氨化造粒工藝

以濃縮磷酸、液氨、氯化銨、氯化鉀為原料生產高濃度復合肥的方法，是從傳統法磷酸二銨裝置上延續而來的，即根據復合肥配方，在磷酸二銨造粒系統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］。采用的是預中和-轉鼓氨化造粒生產工藝。

該生產工藝需要配套磷酸濃縮裝置，以濃磷酸為原料生產高濃度復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］（每蒸發水1 t需要消耗低壓蒸汽約1.25 t），每生產P2O51 t，約消耗蒸汽2.9 t，每噸復合肥產品約消耗蒸汽440 kg。

故濃磷酸氨化造粒工藝生產復合肥不僅投資較大（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氨酸法生產工藝要高，不利于節能降耗，相對提高了生產成本。若考慮該裝置只生產高濃度復合肥產品是不經濟的。

3 磷銨濃縮料漿一步法復合肥生產新工藝

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

（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，每蒸發水1 t需要消耗低壓蒸汽380～400 kg，其每噸產品蒸汽消耗量只有磷酸濃縮的1/3，有較好的節能優勢，產品生產過程中的總能耗下降。

（2）磷酸一銨濃縮料漿在管式反應器中與少量硫酸、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，節約的噴霧干燥用電能和熱能成本、包裝袋費用及廠內搬運等費用綜合成本約為100元/t，按年總用量10萬t計，則僅此項每年可節約1 000萬元。

（4）因進行了二次加氨中和，產品中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熱可以充分蒸發物料帶入的水分，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；中和反應熱可以取代傳統的蒸汽加熱，整個造粒過程無須外加蒸汽，達到節能降耗的目的。

以15-15-15復合肥為例，比較磷銨濃縮料漿一步法復合肥生產新工藝與傳統氨酸法生產工藝、濃磷酸氨化造粒工藝的原材料、能源消耗，結果分別見表1、表2。

表1 3種工藝15-15-15復合肥原材料消耗對比

表2 3種工藝15-15-15復合肥能源消耗對比

4 結語

從綠色發展的要求和趨勢來看，磷銨濃縮料漿一步法復合肥生產新工藝減少了復合肥生產加工過程，其直接利用磷酸一銨濃縮料漿生產復合肥，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過程中干燥尾氣排放的顆粒物與氮氧化物量；與傳統氨酸法工藝相比，磷銨濃縮料漿一步法復合肥生產新工藝生產每噸肥料節約電能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），按年產復合肥10萬t計，每年節約標準煤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合肥裝置的生產企業，既可以應用于轉鼓氨化硫基復合肥裝置，又可應用于傳統轉鼓造粒復合肥生產裝置；因其造粒物料黏性較強，還可應用于有機-無機復合肥裝置，增加了生產裝置的生產品種，提高了產品品質，具有較強的推廣與應用前景。