高塔造粒到底“高”在哪儿——访上海化工研究院有限公司化肥所副所长、教授级高工陈明良

《中国农资》记者 张依然 杭州报道

复合肥高塔造粒采用熔体尿素（或硝酸铵）载体塔式造粒技术，将熔融尿素（硝铵）与磷、钾等原料，在充分混合的情况下，从高塔顶部喷淋而下，使其自然冷却形成颗粒，该项目属于国家鼓励、扶持发展的支农开发项目。2004年，我国首条高塔造粒复合肥生产线在山东正式投产并实现连续运转。当年的高塔产品成为爆款，随即在全国范围内引发了复合肥行业的“高塔热”。目前，我国成功投产的高塔复合肥料生产装置超过300座，产能约6000万吨。高塔造粒技术究竟为何如此受追捧？记者采访了上海化工研究院有限公司化肥所副所长、教授级高工陈明良。

问题1我国的高塔造粒技术的研发背景是什么？

陈明良：为了满足现代农业对化学肥料的要求并获得更好的经济效益，一般对基础肥料如尿素、磷铵、氯化铵等进行二次加工制成复混肥料施用。复混肥料的生产方法有团粒法、料浆法、熔体法、掺混法和挤压法等几种。高塔复混肥生产技术开发期间正是我国复混肥生产技术进步的快速发展期。

当时，随着尿素生产能力的不断提升，尿素逐渐成为我国化肥中最重要的氮源，随着尿素供应量的增加，尿素产品从卖方市场转到买方市场，许多尿素生产企业开工率不足，抗风险能力弱，企业经济效益较差，急需进行产品调整。以尿素为氮源制造高浓度尿基复合肥日益受到重视。由于尿素熔点低，含尿基的复合肥料临界相对湿度较低，给生产操作带来了许多困难。当时高浓度尿基复合肥尤其是高氮比尿基复合肥采用团粒法工艺造粒时干燥方面存在一定难度，产品的颗粒外观较差，强度低。因此，不带干燥系统的熔体造粒工艺对尿基复合肥的生产具有特殊的吸引力。

1997年，上海化工研究院依托多年来在化学肥料研究领域，特别是对磷复混（合）肥料生产技术与装备研究积累的丰富经验，根据当时我国复肥市场的发展状况及国内外复肥技术的综合情况，结合我国小尿素厂较多，综合竞争能力不强，经济效益不佳的国情，自主研发了尿素熔体塔式造粒制高浓度复混肥技术。高塔复混肥生产技术是我国独有的，最初的开发思路仅是为尿素生产企业介入复混肥生产提供适合于以尿素为原料的复混肥生产技术，但最终开花结果于常规的复混肥企业。但是，任何一项技术永远没有完美的，复混肥高塔工艺也一直在进步，与最初版相比改动很大，布置和所用设备也更加合理。

问题2采用熔体造粒生产高浓度复混肥的优势在哪儿？

陈明良：目前，复混肥生产方法有很多种，如料浆法、掺混法、熔体法和团粒法等。其中团粒法是主要的复混肥生产方法。但团粒法也存在明显的短板，工艺流程长、能耗高、颗粒质量差，且团粒法需要干燥操作，对含尿素的复混肥生产是一个难点，使用团粒法生产以尿素为氮源的高浓度高氮复混肥会有诸多问题和困难。

熔体造粒制高浓度尿基氮磷钾复合肥料技术利用熔融尿素可与磷铵或氯化钾形成低共熔点化合物的特点，将粉状磷铵和氯化钾加入熔融尿素溶液中，形成含有固体悬浮物具有流动性的料浆，该料浆从造粒塔上部通过专用喷头喷入造粒塔，在塔内降落过程中与上升空气热交换冷却成粒，获得养分分布均匀，颗粒性状较好的尿基复合肥料产品。喷淋塔式造粒工艺已在尿素、硝铵、硝酸磷肥的生产中得到广泛的应用。该工艺基本无返料，并可省去干燥、筛分、破碎等设备，降低投资。

以尿素为氮源的复混肥塔式造粒工艺为上海化工研究院所开发，经多年努力实现了工业化。随着我国农业对硝基肥的需求增加，以高塔工艺生产硝基肥体现了很大的优势，现已扩展到硝铵为原料的硝基复合肥生产。硝基肥由于安全性原因，干燥是一很大的问题，高塔工艺无干燥，配方多样合理，近几年国内硝基复混肥基本上是以高塔工艺生产，产品具备溶解性好、外观漂亮、颗粒强度合适等优点。

通过实验室间歇试验、连续试验、部分工序的扩大试验，掌握了熔体料浆的理化性质、制造方法和造粒过程，取得了必要的工艺和工程参数，为工业规模生产装置设计提供了技术参数。根据尿素系复合肥料加工的特点，利用尿素溶液（浓度≥99%）配入预热后的磷铵、钾盐等制成熔体料浆，通过喷头造粒制成粒状氮磷钾复合肥料，符合肥料的发展方向。采用该项目技术制成的产品颗粒外观圆润，强度大。生产工艺简单、节能降耗、无“三废”排放。本科研成果在技术上有重大突破，工艺和产品符合国情，填补国内空白，达到国际领先水平，是复合肥生产中先进的工艺技术。

问题3熔体造粒工艺的经济效益和社会效益如何？

陈明良：与常用的复混肥制造工艺相比，熔体造粒工艺直接以尿素浓溶液为原料，可以省去了尿素溶液的喷淋造粒过程，以及固体尿素制复混肥料时的破碎操作，简化了生产流程；充分利用原熔融尿素的热能，物料水分含量很低，无需干燥过程，大大节省了能耗；可生产常规方法无法生产的高氮复混肥；合格产品颗粒百分含量很高，因此生产过程返料量少；颗粒表面光滑、圆润，不易结块，具有较高的市场竞争力；颗粒产品无法模仿，能保证该产品的真实性；操作环境好，基本无“三废”排放，属清洁生产工艺；熔体造粒装置基建投资和操作费用通常比常规的固体配料蒸汽造粒装置要低，生产规模大的装置更是如此。

在我国，由于条件所限，当时复混肥制造方法普遍采用团粒法，此工艺流程较长，能耗较高。而采用熔体法造粒工艺，由于不需要干燥工序，从而降低了设备投资和操作费用(一般干燥工序设备费用占总投资的1/3)，无需干燥烟气，使总能耗减少。同时，含尿素的复混肥的物料干燥非常困难，因此不用干燥对于含尿素的复混肥生产是极为重要的。

尿素是我国主要的氮肥品种。为获得经济效益和满足现代农业对化肥的要求，一般与磷和钾混合制成复合肥料较好。在已有尿素装置的工厂采用熔体法造粒工艺生产尿基复混肥，可以使用尿素半成品(熔体或溶液)，降低成本，并且尿素半成品的物化状态较适合于制造复混肥。据测算，与团粒法相比较，生产成本可降低40-80元/吨。此外，熔体法生产的复混肥产品颗粒质量较佳，市场销路好，兼顾经济效益和社会效益。