復合肥主要工藝技術(shù)和生產(chǎn)方法介紹

復合肥主要工藝技術(shù)和生產(chǎn)方法介紹

(2011-06-0811:06:52)標簽：

雜談

一、綜合顆粒狀復混肥料的生產(chǎn)方法主要有以下幾種：1.料漿法

以磷酸、氨為原料，利用中和器、管式反應器將中和料漿在氨化粒化器中進行涂布造粒，在生產(chǎn)過程中添加部分氮素和鉀素以及其他物質(zhì)，再經(jīng)干燥、篩分、冷卻而得到NPK復合肥產(chǎn)品，這是國內(nèi)外各大化肥公司和工廠大規(guī)模生產(chǎn)常采用的生產(chǎn)方法。磷酸可由硫酸分解磷礦制取，有條件時也可直接外購商品磷酸，以減少投資和簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)。該法的優(yōu)點是既可生產(chǎn)磷酸銨也可生產(chǎn)NPK肥料，同時也充分利用了酸、氨的中和熱蒸發(fā)物料水份，降低造粒水含量和干燥負荷，減少能耗，此法的優(yōu)點是：生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)成本較低，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品強度較高。由于通常需配套建設磷酸裝置及硫酸裝置，建設不僅投資大，周期長，而且涉及磷、硫資源的供應和眾多的環(huán)境保護問題（如磷石膏、氟、酸沫、酸泥等），一般較適用于在磷礦加工基地和較大規(guī)模生產(chǎn)、產(chǎn)品品數(shù)不多的情況。如以外購的商品磷酸為原料，則目前穩(wěn)定的來源和運輸問題及價格因素是不得不考慮的，近年來，由于我國磷酸工業(yè)技術(shù)和裝備水平的提高，濕法磷酸作為商品進入市場有了良好的條件，在有資源和條件的地區(qū)建立磷酸基地，以商品磷酸滿足其它地區(qū)發(fā)展高濃度磷復肥的需要，正在形成一種新的思路和途徑，市場需求必將促進這一行業(yè)發(fā)展，也必將解決眾多地區(qū)原料磷酸的需求問題。擁有該種生產(chǎn)技術(shù)的外國公司主要有挪威的norskhydro、西班牙incro、espindsea、法國的AZF、KT、美國的Davy/TVA等。國內(nèi)的主要生產(chǎn)廠家有：中阿化肥有限公司、江西貴溪化肥廠、云南云峰化工公司、南京南化磷肥廠、大連化工廠、金昌化工公司、廣西鹿寨磷肥廠等。擁有相近于該種生產(chǎn)技術(shù)的國內(nèi)企業(yè)主要有山東的紅日集團、四川成都科技大學、上?；ぱ芯吭旱?。

2.固體團粒法

以單體基礎肥料如：尿素、硝銨、氯化銨、硫銨、磷銨（磷酸一銨、磷酸二銨、重鈣、普鈣）、氯化鉀（硫酸鉀）等為原料，經(jīng)粉碎至一定細度后，物料在轉(zhuǎn)鼓造粒機（或園盤造粒機）的滾動床內(nèi)通過增濕、加熱進行團聚造粒，在成粒過程中，有條件的還可以在轉(zhuǎn)鼓造粒機加入少量的磷酸和氨，以改善成粒條件。造粒物料經(jīng)干燥、篩分、冷卻即得到NPK復合肥料產(chǎn)品，這也是國際廣泛采用的方法之一，早期的美國及印度、日本、泰國等東南亞國家均采用此法生產(chǎn)。該法原料來源廣泛易得，加工過程較為簡單，投資少，生產(chǎn)成本低、上馬快，生產(chǎn)靈活性大，產(chǎn)品的品位調(diào)整簡單容易，通用性較強，采用的原料均為固體，對原材料的依托性不強，由于是基礎肥料的二次加工過程，因此幾乎不存在環(huán)境污染問題，由于我國目前的基礎肥料大部分為粉粒狀，因此，我國中小型規(guī)模的復合肥廠大多采用此種方法。目前，該種生產(chǎn)技術(shù)在國內(nèi)已日趨成熟。國內(nèi)最早開發(fā)和擁有該項生產(chǎn)技術(shù)和成套裝備知識產(chǎn)權(quán)的單位為上?；ぱ芯吭?。

3.部分料漿法

近年來，在TVA尿素、硝銨半料漿法及團粒法的基礎上，國內(nèi)又發(fā)展了利用尿液或硝銨溶液的噴漿造粒工藝-即部分料漿法，該技術(shù)利用了尿素和硝銨在高溫下能形成高濃度溶液的特性（?95%），由于尿液或硝銨溶液溫度高，溶解度大，液相量大的特點，以尿液或硝銨濃溶液直接噴入造粒機床層中，利用尿液或硝銨溶液提供的液相與其它固體基礎肥料和返科一起進行涂布造粒，這樣可以減少水或蒸汽的加入量，減少造粒物料的水含量，同樣也達到減少造粒水含量、干燥負荷和減少能耗的目的。造粒物料經(jīng)干燥、篩分、冷卻即得到（尿基或硝基）復合肥料產(chǎn)品。目前國內(nèi)開發(fā)和擁有該項知識產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)技術(shù)的單位為上?；ぱ芯吭旱榷畮讉€單位。

4.融熔法

熔體油冷造粒制高濃度尿基復合肥生產(chǎn)技術(shù)是利用尿素廠的中間產(chǎn)品尿素溶液，配以磷銨、鉀鹽，開發(fā)成功高質(zhì)量、低能耗、少污染的高濃度尿基復合肥生產(chǎn)技術(shù)--熔體造粒工藝，已在江蘇恒豐集團、黑化和銀川化肥廠等單位得到應用。熔體造粒工藝在化肥生產(chǎn)中已得到應用，如尿素塔式噴淋造粒、硝酸磷肥塔式噴淋造粒和雙軸造粒、硝銨塔式噴淋造粒、尿磷銨塔式噴淋造粒等。但該工藝用于制造高濃度尿基復合肥料在國內(nèi)尚屬空白，這一工藝由于不需要傳統(tǒng)復合肥生產(chǎn)裝置中投資及能耗最大的干燥系統(tǒng)，而且由于尿素及尿素基復合肥的特性使然，特別適合尿基高氮比的三元（N、P、K）和二元（N、K或N、P）高濃度復合肥的生產(chǎn)。與常用的復合肥料制造工藝相比，熔體造粒工藝具有以下優(yōu)點：（1）直接利用尿素熔體，省去了尿素熔體的噴淋造粒過程，以及固體尿素的包裝、運輸、破碎等，簡化了生產(chǎn)流程。（2）熔體造粒工藝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。（3）生產(chǎn)中合格產(chǎn)品顆粒百分含量很高，因此生產(chǎn)過程返料量少（幾乎沒有）。（4）產(chǎn)品顆粒表面光滑、圓潤、水分低（小于1%）不易結(jié)塊和顆?？箟簭姸却螅ù笥?0N），具有較高的市場競爭力。（5）操作環(huán)境好，無三廢排放，屬清潔生產(chǎn)工藝。（6）可生產(chǎn)高氮比尿基復合肥產(chǎn)品。

5.摻混法

根據(jù)養(yǎng)分配比要求，以各種不發(fā)生明顯化學反應、顆粒度和圓度基本一致的氮、磷、鉀各固體基礎肥料為原料，通過一定的摻混方法配制成養(yǎng)分分布均勻的摻混肥料，該法加工過程簡單，裝置投資費用及加工費用比較低，是一種非常實用易于推廣的方法，但是，此法在生產(chǎn)、儲運、使用時十分強調(diào)各種基礎原料的顆粒尺寸、重度和圓度基本一致、使不致發(fā)生混合物結(jié)塊粉碎和低吸濕點的現(xiàn)象。目前我國基礎肥料的形狀和規(guī)格尚不具備這一條件，再由研究表明：均勻肥中的P2O5、K2O與摻混肥中的P2O5、K2O被作物根部吸收的速度不同（6倍、4.6倍），在肥效上有點差異，另外我國的測土施肥的普及還不夠，其產(chǎn)品在我國目前還沒有被農(nóng)民所認識和接受。因而該法的應用現(xiàn)階段在我國受到一定程度的限制。目前我國僅有廣東、天津等十幾家小規(guī)模的工廠?？偟恼f來，摻混肥料行業(yè)是化肥生產(chǎn)、銷售和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)達到較高的水平后才得以實現(xiàn)的產(chǎn)肥、用肥的方式。它可以降低化肥分配、銷售費用，使農(nóng)業(yè)施肥科學化，有益于過度施肥造成的資源浪費和化肥污染的問題。

6.擠壓法

擠壓造粒是固體物料依靠外部壓力進行團聚的干法造粒過程。它具有如下優(yōu)點：（1）生產(chǎn)過程一般不需要干燥和冷卻過程，特別適應于熱敏性物料，同時可節(jié)約投資和能耗。（2）操作簡單，生產(chǎn)時無三廢排放。（3）能生產(chǎn)出比一般復合肥濃度更低的高濃度復合肥，生產(chǎn)中也可根據(jù)需要添加有機肥和其他營養(yǎng)元素。但擠壓造粒法也有不足的地方：①作為擠壓造粒的關(guān)鍵設備擠壓機由于設備制造和受壓件的材質(zhì)等問題，生產(chǎn)時材料消耗大，故障率高。②擠壓機的生產(chǎn)能力小，很難實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。因此，該法一般用于3萬噸/年以下的生產(chǎn)規(guī)模。該法目前主要用于稀土碳銨等復肥。擁有該生產(chǎn)技術(shù)的單位主要有上?；ぱ芯吭旱?。

二、我國復合肥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀、存在的主要問題及發(fā)展

除塵器是一種收塵效率較高的設備，它投資少，簡單經(jīng)過特殊設計的旋風除塵器具有收塵效率較高（85%以上）、不易結(jié)疤、阻力降?。?0～100mmH2O）的特點。實踐證明：旋風除塵器使用時只要為它創(chuàng)造了最合適的條件（保溫、防結(jié)露等），它能勝任復合肥含塵尾氣的除塵。除了旋風除塵器外，布袋式除塵器應該是解決問題的好手段，我們考察、參觀、研究了國內(nèi)外很多的布袋式除塵器，布袋式除塵器是國外生產(chǎn)企業(yè)常用的專用設備，國內(nèi)引進裝置大多配套該種設備，并且工作狀況良好，其原理也就是針對復合肥的特性，按布袋式除塵器的工作條件和要求為其創(chuàng)造了最合適的工作條件（含塵尾氣的加溫和保溫措施，選擇合適型式、濾袋等）。我們認為：布袋式除塵器在復合肥廠使用只要條件控制得當、管理跟上完全可行。解決了干法除塵的問題后，上述問題就容易解決了。生產(chǎn)裝備的問題：較早建設的生產(chǎn)裝置和建設不合理的生產(chǎn)裝置由于專用設備的問題也對正常生產(chǎn)引起了不小的麻煩，主要有破碎機、篩分機、電子稱、熱風爐和尾氣除塵器。近十年來，我國的磷復肥（復合肥）技術(shù)、規(guī)模、和生產(chǎn)管理經(jīng)驗等有了較大的提高和發(fā)展的同時，生產(chǎn)磷復肥（復合肥）的專用設備和裝備的水平有了較大的提高，磷復肥（復合肥）生產(chǎn)設備已經(jīng)可實現(xiàn)全部國產(chǎn)化。但是，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐證明：某些國產(chǎn)化的專用設備與國外先進國家的專用設備的差距還是很大的，例如：篩子，日本公司在35萬噸/年團粒法裝置上所用的篩子篩分面僅4平方米（2只），篩子的篩分強度很高，而且整個篩面布料均勻，安裝尺寸較小。德國、美國等也生產(chǎn)出了高質(zhì)量的大面積篩子。還有破碎機，日本、法國等均研制了針對不同破碎物料的專用破碎機，主要有DAP的滾錘式專用破碎機、可移動籠式破碎機等，這些專用破碎機為一些專門物料的破碎提供了最合適、最有效的生產(chǎn)設備。反觀我國的篩子，面積小、篩分強度低、設備故障率高。國內(nèi)的破碎機目前僅有鏈式破碎機和較原始的籠式破碎機，專用性不強，能力低，而且清理較麻煩。因而限制了國產(chǎn)團粒法的設計規(guī)模只能停留在15～20萬噸/年的水平。最近，據(jù)了解國內(nèi)有些專用設備廠已經(jīng)著手研制開發(fā)生產(chǎn)與上述相近的篩子、破碎機及電子稱等專用設備，已完成。我們期待著國產(chǎn)專用設備的研究、制造和使用水平的進一提高。（3）尿素基復合肥生產(chǎn)技術(shù)和改造問題近年來，全國尿素總產(chǎn)量不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量有了較大的提高，產(chǎn)品市場競爭異常激烈，尿素產(chǎn)品價格下降，這為團粒法復合肥工廠利用尿素作為N源加工復合肥提供了良好的鍥機。尿素含氮量高、來源廣、易得、價廉，但是也具有性能活躍的特點，它幾乎能與復合肥生產(chǎn)中的任何基礎原料發(fā)生反應，特別是磷肥（SSP、TSP、MAP、DAP等），反應生成一種溶解度極大的加成物并且放出結(jié)晶水，結(jié)果使生產(chǎn)系統(tǒng)中的物料在造粒機內(nèi)自聚成大球或由于液相量過多成糊狀，在干燥機內(nèi)和其他設備生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生物料在加工設備嚴重的結(jié)壁現(xiàn)象，結(jié)果導致了裝置連續(xù)生產(chǎn)不正常、生產(chǎn)能力低下的問題，同時，由于尿素的低熔點性，產(chǎn)品干燥時要求低溫大風量，因此原來的干燥系統(tǒng)不能適應，產(chǎn)品的含水量不能降低，產(chǎn)品發(fā)生嚴重的結(jié)塊等生產(chǎn)難題。很多想要以尿素為主要氮源加工生產(chǎn)復合肥料的工廠只能望而卻步，我們認為在原有的裝置上生產(chǎn)以尿素為主要氮源的復合肥料從工藝技術(shù)和工程技術(shù)上完全能夠?qū)崿F(xiàn)，前提是必須對原有的生產(chǎn)裝置進行技術(shù)改造，使生產(chǎn)裝置完全能適應尿素體系復合肥的生產(chǎn)條件（尿基復合肥）。因此，解決以尿素為主要氮源加工生產(chǎn)復合肥料生產(chǎn)裝置的改造，目前成為普遍要求。上?；ぱ芯吭涸趪鴥?nèi)率先從八十年代開始就從事該項技術(shù)的開發(fā)和工程化，通過國家"八五"攻關(guān)項目（尿素磷銨系復合肥生產(chǎn)技術(shù)）的研究和近年來的推廣、生產(chǎn)實踐，推出"二次干燥流程"解決了尿基復合肥的干燥問題，尿基復合肥產(chǎn)品的含水量可以方便的控制到1%以下，產(chǎn)品的結(jié)塊性能有了較大的提高。同時，也推出了"以尿素（硝銨）濃溶液噴漿造粒的半料漿法"生產(chǎn)技術(shù)，結(jié)合"二次干燥技術(shù)"解決了尿基復合肥生產(chǎn)中生產(chǎn)能力低的問題，加工設備嚴重的結(jié)壁現(xiàn)象，產(chǎn)品的外觀大大改善，已經(jīng)為新建裝置和原來裝置的技術(shù)改造提供了切實可行的成套工藝技術(shù)和工程技術(shù)。3、尿素技術(shù)發(fā)展方向上?；ぱ芯吭航陙砀鶕?jù)具體情況為國內(nèi)尿素行業(yè)推出了：（1）"以尿素（硝銨）為基礎的部分料漿法制尿基（硝基）復合肥料的生產(chǎn)技術(shù)"該生產(chǎn)技術(shù)的推出使高尿素（硝銨）含量加工成為尿基復合肥料成為可能，同時也解決了長期以來以尿素（硝銨）為主要氮源加工生產(chǎn)復合肥料中物料結(jié)壁、連續(xù)生產(chǎn)不正常、生產(chǎn)能力低下、產(chǎn)品結(jié)塊等生產(chǎn)難題。目前采用該生產(chǎn)技術(shù)建設的5～10萬噸/年規(guī)模的工廠數(shù)量達十余家，工廠經(jīng)長期正常運行表明：生產(chǎn)運行平穩(wěn)、操作靈活方便、生產(chǎn)能力比同規(guī)模生產(chǎn)裝置提高約30%、產(chǎn)品質(zhì)量達到并優(yōu)于國家標準，產(chǎn)品具有粒度均勻、表面光滑園潤、顆?？箟簭姸雀摺⒉灰捉Y(jié)塊等優(yōu)點。該技術(shù)除了具有團粒的優(yōu)點以外還具有如下特點：省去了尿素（硝銨）濃縮液的造粒、包裝、運輸?shù)荣M用，也省去了固體尿素（硝銨）制復合肥時破碎，固體物料計量、運輸?shù)嚷闊┑牟僮?；尿素（硝銨）可利用原熔融尿素（硝銨）等的熱能直接參與造粒時，可使造粒物料的造粒溫度由40℃左右升到60℃左右，造粒水分有～6%降至～2.5%，大大減輕了干燥負荷大大節(jié)省了能耗；利用尿液（硝銨溶液）的特性，在造粒機內(nèi)幫助物料成粒，提高了物料的成粒率。從而使其生產(chǎn)能力增大約30%，動力消耗相應減少；制造復合肥料的規(guī)格范圍增大，N:P2O5:K2O從1:1:1到2:1:1等均可生產(chǎn)；產(chǎn)品的顆粒強度由原來的～12N提到～20N以上。顆粒外觀的改善，結(jié)塊傾向得以緩慢，均可達到國際高質(zhì)量水準，具有較高的市場競爭力；自動化控制程度高，裝置設中央控制室，原料的配比、物料流量、操作溫度、壓力等由多種控制回路自動控制，大大提高了裝置的自動化程度，直接操作人員減少，裝置的生產(chǎn)效益明顯提高，操作環(huán)境得到改善，生產(chǎn)過程更趨平衡，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；采用二段干燥，產(chǎn)品水分由2.0%降到1.0%以下，確保產(chǎn)品的低水分含量和防止結(jié)塊性能；流程和設備上，考慮了將來改用磷酸為原料的靈活性，只要加上管式反應器、磷酸貯槽及磷酸泵和尾氣吸收等相應的設施，即可用料漿法生產(chǎn)復合肥料或磷銨，產(chǎn)品方案多樣，改造費用低，改造后由于結(jié)合了料漿法和團粒法的優(yōu)點，工藝更為先進，它也是近幾年來國際上正在發(fā)展的生產(chǎn)工藝；本裝置由于能兼容團粒法和料漿法，工廠可根據(jù)實際情況分期建設，先建設以團粒法為工藝技術(shù)的生產(chǎn)裝置，待解決磷酸供應后，再將本裝置稍加改造后使其成為又能以料漿法工藝技術(shù)生產(chǎn)復混肥料。（2）生產(chǎn)流程及主要設備部分料漿法高濃度尿基復合肥工藝技術(shù)的生產(chǎn)過程方塊示意圖如下（下頁）。流程簡要說明根據(jù)建廠條件的不同，原來生產(chǎn)尿素（硝酸銨）的工廠增建復合肥料車間時，工廠可直接向復合肥料車間供給尿素濃溶液或硝酸銨溶液。購入固體尿素或硝銨的工廠可設置硝銨或尿素的快速熔融器，配制濃溶液。本生產(chǎn)線全系統(tǒng)的工藝流程由原料計量配料、尿素濃溶液制備、粉碎、造粒、1#干燥和2#干燥、冷卻、篩分、返料計量、干法和濕法尾氣處理及包裹油系統(tǒng)等部分組成。氯化鉀等基礎肥料及輔助料，分別由裝載機加入各自配料貯斗。根據(jù)配料計算的用量，各原料經(jīng)計量皮帶計量后，匯總到原料皮帶上，再經(jīng)原料提升機送到轉(zhuǎn)鼓造粒機。由尿素裝置送過來的一定濃度的尿液經(jīng)計量后送入轉(zhuǎn)鼓造粒機。物料在造粒機中藉助機體的旋轉(zhuǎn)，形成固體物料的流動床。流動床的上方設有特殊的料漿噴撒器，料漿在物料上進行涂布后，按一定的運動軌跡運動，在擠壓、摩擦力的作用下，團聚成球形顆粒。自造粒機出來的?；柿霞s60℃，含水分～2.5%左右的濕物料由皮帶送到干燥機的進口，由溜管送入干燥機的特殊進料抄板段。物料借助抄板，將具有熱敏性的濕料移離高溫區(qū)域，拋入加熱段。由特殊裝置的升舉式抄板，將粒料升舉拋散在干燥機的空間，使粒料和熱爐氣充分接觸，加速傳熱，完成顆粒狀物料的脫水干燥過程。干燥過程所需的熱氣流，可用油、煤、中壓蒸汽作為熱源，與用鼓風機送入冷空氣混合加熱到工藝所需溫度。熱氣與物料成相同方向的順流干燥作業(yè)。干燥系統(tǒng)由2只干燥機組成，通過干燥機干燥后的物料由提升機送入冷卻機和篩分系統(tǒng)。冷卻過程主要是將顆粒表層尚未擴散移除的水分，通過流動的空氣把水汽帶走，同時達到冷卻目的。篩分系統(tǒng)是將大于4.5mm的大顆粒篩出進入大粒破碎機破碎后進入造粒機，小于2mm的小顆粒由原料皮帶送至返料皮帶后進入造粒機。篩出的2～4.5mm成品送到包裹機作防結(jié)塊處理，包裹機進口成品經(jīng)成品計量，多余