硫基復合肥生產難點與解決措施

馬保存，鄒 揚

（云南云天化紅磷化工有限公司 生產制造中心，云南 開遠 661600）

我國有30%以上土地缺硫［1］，而硫是農作物生長必需的營養元素之一，單質硫還具備一定的殺蟲抑菌功效，因此含單質硫的肥料越來越受到用戶的青睞。云南云天化紅磷化工有限公司為了滿足客戶需求，對30 萬t/a 復合肥裝置進行改造，經過不斷研究、分析，解決了在生產上遇到的難點，成功生產出16-20-0-13硫基復合肥（NPS）產品。

1 NPS產品生產工藝

1.1 生產原料及產品規格

生產原料：硫黃、磷酸、硫酸、氨、硫酸銨、氯化銨。

硫基產品規格：16-20-0-13，w（總養分）為36%，w（總硫）為13%，其中w（單質硫）≥5%，w（硫酸根硫）≥8%。

1.2 生產工藝流程

來自預中和槽和管式反應器的磷銨料漿，以及硫黃貯槽的液硫噴淋在造粒機物料床層上，以返料和來自原料系統的硫酸銨、氯化銨為核心，涂布包裹造粒。在造粒過程中，經氨化系統通入液氨以保證物料中和度達到要求。造粒后的物料進入干燥機與來自熱風爐的熱風直接接觸，通過傳熱、傳質蒸發物料中的水。干燥物料經振網篩進行篩分，大顆粒（粒徑＞4 mm）進入破碎機破碎后同細顆粒（粒徑＜2 mm）返回造粒機內作為返料。合格顆粒（粒徑2～4 mm）經冷卻、包裹后輸送至散裝庫堆存。NPS產品生產工藝流程見圖1。

圖1 NPS產品生產工藝流程

2 生產遇到的難點及控制措施

2.1 單質硫的加入

16-20-0-13 NPS產品要求w（總硫）為13%，其中w（單質硫）≥5%，因此必須采用硫黃作為原料，其余硫可由硫酸根提供。經生產試驗，將固體硫黃直接添加在系統返料上，在造粒機內固體硫黃未能被磷銨料漿完全包裹，導致產品中出現硫黃顆粒。硫黃具有可燃性和爆炸性，燃點為246～266 ℃，當硫黃粉塵在空氣中的質量濃度≥35 g/m3時，接觸到火源便能引起爆炸。根據美國美盛公司磷酸二銨化工工藝工程師馬丁提供的實驗數據，單質硫黃質量分數達到5%的加硫磷酸二銨在310～320 ℃時可點燃，因此生產過程中干燥工序應注意干燥溫度的控制［2］。

采取的控制措施：（1）采用液硫生產。液硫噴灑在造粒機床層上，被來自管式反應器和預中和槽的磷銨料漿涂布包裹。（2）硫的熔點為130 ℃，當溫度低于130 ℃時液硫會凝固，需使用儲槽對其加溫儲存，然后再進行輸送投加。30 萬t/a 復合肥裝置原設計為NPK 復合肥生產裝置，無儲存液硫設備。將包裹油貯槽（?1 200 mm × 1 500 mm）騰空，作為液硫貯槽，從硫酸裝置倒運的液硫儲存在液硫貯槽內；拆除包裹油貯槽攪拌槳，安裝液硫泵，泵出口管（?32 mm×3.0 mm）安裝至造粒機內，所有的管線均做夾套保溫。（3）干燥機進口熱風溫度嚴格控制在310 ℃以下。

2.2 硫酸加入量大導致設備和管道腐蝕

經配方測算硫酸單耗為223 kg/t，裝置正常生產負荷為35 t/h 時，硫酸添加總量達4.34 m3/h，一部分添加在管式反應器中，另一部分在造粒洗滌塔中投加。在生產過程中，造粒洗滌塔洗滌管線及管式反應器混合頭腐蝕嚴重，管線、法蘭頻繁泄漏。

采取的控制措施：（1）增加固體硫酸銨原料投加量至110～150 kg/t，以減少硫酸添加量；（2）管式反應器混合頭材質由316L 改為管內襯四氟乙烯形式，管內通徑尺寸保持不變；（3）硫酸大部分（≥70%）添加在管式反應器中，其余添加在造粒洗滌塔，以減少洗滌塔管線腐蝕。

2.3 管式反應器噴漿量波動大

因硫酸泵功率偏小，且管式反應器運行壓力高，進管式反應器的硫酸量不穩定；由于管式反應器噴漿量低（＜25.0 m3/h），且采用雙槽口生產，導致管式反應器噴漿量波動較大，造粒機易出“潮料”，造成下料口堵塞。

采取的控制措施：（1）更換硫酸泵電機和變頻器，進管式反應器硫酸流量穩定在1.2～1.5 m3/h；（2）封堵管式反應器第二個槽口，采用單槽口生產，以穩定管式反應器噴漿量。

2.4 造粒物料難成粒

NPS產品生產初期，控制造粒洗滌塔洗液相對密度在1.40～1.45，產品表面較圓潤，但水含量超標。隨后將造粒洗滌塔洗液相對密度提高至1.46～1.56，因管式反應器噴漿量波動較大，造粒物料難以成粒，系統返料量大，須停止一、二級振動器成品才能取出。

采取的控制措施：（1）投用預中和槽，控制預中和槽料漿相對密度在1.45～1.50；（2）造粒洗滌塔洗液相對密度調至1.45～1.48；（3）減少系統返料量至130～150 t/h。相關工藝指標控制情況見表1。

表1 NPS產品工藝指標控制

2.5 成品水含量高

生產初期，為降低產品富余養分，磷酸w（固）控制在20%～23%，管式反應器采用液氨生產，且造粒洗滌塔洗液相對密度控制較低，導致干燥機尾氣溫度低，為75～80 ℃，產品水含量無法達到標準要求（w（H2O）≤2.0%）。

采取的控制措施：（1）調整磷酸固含量，w（固）降低至16%～18%；（2）管式反應器采用部分氣氨生產；（3）管式反應器硫酸添加量≥1.2 m3/h，增加管式反應器反應熱，以蒸發物料水分。產品質量指標控制情況見表2。

表2 NPS產品質量指標控制情況 %

3 結語

雖然NPS產品采用硫黃作為原料生產存在一定的安全風險，但只要安全控制措施得當，采用液硫生產，生產安全便可以保障。生產過程中遇到諸多難題，通過不斷調整配方、優化生產工藝指標，最終生產出高硫含量（w（總硫）13%）的產品，提高了產品市場競爭力。