磷铵浓缩料浆一步法生产高浓度复合肥新工艺

林 枫

（安徽省司尔特肥业股份有限公司，安徽 宁国 242300）

目前，我国高浓度复合肥生产工艺主要有团粒法工艺、融体高塔造粒工艺、半料浆法氨化造粒工艺和全料浆喷浆造粒工艺4种。

团粒法工艺为传统的高浓度复合肥生产工艺，其主要方法是将各种固体原料混合后在转鼓造粒机中以蒸汽加热并补充适当的水分进行捏合造粒。

融体高塔造粒工艺是将氮、磷、钾及辅料（均为固体物料）经过三级混合并在外源加热的条件下形成共融体，然后由造粒塔塔顶喷洒下来，利用表面张力形成颗粒，并在下落过程中与冷空气接触实现冷却。

半料浆法氨化造粒工艺目前种类较多［1］，有传统氨酸法生产工艺、浓磷酸氨化造粒工艺、稀磷酸氨化造粒工艺等，均是以酸性液体与氨在管式反应器内发生中和反应，形成具有一定压力的高温料浆，经管式反应器喷头喷洒在转鼓造粒机的料床上与返料混合进行热融造粒。氨化造粒虽然有部分原料为液体和气体，但大量的原料仍是固体物料，仍存在磷肥原料的二次加工，增加了原材料成本和复合肥产品成本。

全料浆喷浆造粒工艺主要应用于磷酸铵、硫基复合肥装置，料浆喷涂在返料形成的料幕上，或喷洒在返料形成的料床上进行造粒。

笔者介绍几种常见的半料浆法氨化造粒复合肥生产工艺及其存在的问题，并分析磷铵浓缩料浆一步法复合肥生产新工艺的优势。

1 传统氨酸法生产工艺

传统氨酸法生产工艺是将尾气洗涤液与浓硫酸混合后喷洒在造粒机料床上，与氨喷管喷出的气氨（或液氨）进行中和反应，生成硫酸铵并产生大量热量，混合物料经加热后在转鼓造粒机中进行造粒。该工艺在生产过程中不可避免地出现硫酸与其他原料发生副反应。硫酸与尿素反应生成硫酸脲，硫酸脲有较大的溶解度，会导致造粒机内发生“和泥”现象，致使造粒无法进行；同时也会出现颗粒在干燥机内的二次粉化问题，影响生产能力。硫酸与氯化钾发生反应时会在造粒机内生成大量氯化铵烟雾，无法看清造粒机内部物料运行状况，严重影响造粒操作；同时产生的硫酸铵气溶胶难以经尾气洗涤去除，导致尾气烟囱出现大量白烟，引发尾气颗粒物排放浓度超标。

2 浓磷酸氨化造粒工艺

以浓缩磷酸、液氨、氯化铵、氯化钾为原料生产高浓度复合肥的方法，是从传统法磷酸二铵装置上延续而来的，即根据复合肥配方，在磷酸二铵造粒系统中加入一定量的氯化钾及尿素，以增加钾元素及提高氮含量［1］。采用的是预中和-转鼓氨化造粒生产工艺。

该生产工艺需要配套磷酸浓缩装置，以浓磷酸为原料生产高浓度复合肥虽然在干燥工序的能耗较低，但是磷酸浓缩需要消耗大量蒸汽［2］（每蒸发水1 t需要消耗低压蒸汽约1.25 t），每生产P2O51 t，约消耗蒸汽2.9 t，每吨复合肥产品约消耗蒸汽440 kg。

故浓磷酸氨化造粒工艺生产复合肥不仅投资较大（投资中包含磷酸浓缩主装置，配套酸性循环水站、氟硅酸贮槽及氟硅酸盐装置），而且操作运行费用也较传统氨酸法生产工艺要高，不利于节能降耗，相对提高了生产成本。若考虑该装置只生产高浓度复合肥产品是不经济的。

3 磷铵浓缩料浆一步法复合肥生产新工艺

磷铵浓缩料浆一步法复合肥生产新工艺是在浓磷酸氨化造粒工艺的基础上改进而来的，以磷铵浓缩料浆作为全部的磷素原料，配套管式反应器进行二次氨化喷浆造粒。该工艺于2015年12月获发明专利（专利号：ZL2014 10090689.1），具有以下几个优点：

（1）粉状磷酸一铵（MAP）装置的中和料浆采用双效逆流浓缩工艺，每蒸发水1 t需要消耗低压蒸汽380～400 kg，其每吨产品蒸汽消耗量只有磷酸浓缩的1/3，有较好的节能优势，产品生产过程中的总能耗下降。

（2）磷酸一铵浓缩料浆在管式反应器中与少量硫酸、尾气洗涤液、气氨二次中和生成磷酸二铵及少量硫酸铵，均能增加物料黏性，有利于物料在造粒机内完成造粒过程；同时减少造粒辅料的用量，降低原材料总成本。

（3）因复合肥的磷素原料全部为磷酸一铵料浆，取消了粉状磷酸一铵的喷雾干燥加工工序，取消了固体磷铵的包装、运输与投料工作，减少了生产过程中的人力成本与物料消耗。使用磷酸一铵料浆为原料，节约的喷雾干燥用电能和热能成本、包装袋费用及厂内搬运等费用综合成本约为100元/t，按年总用量10万t计，则仅此项每年可节约1 000万元。

（4）因进行了二次加氨中和，产品中1/3以上的氮由磷酸二铵带入，减少了外加固体氮素原料量，同样减少了人、机消耗。

（5）利用二次中和的反应热可以充分蒸发物料带入的水分，降低造粒物料的水含量，保证出造粒机物料的水含量符合干燥要求；中和反应热可以取代传统的蒸汽加热，整个造粒过程无须外加蒸汽，达到节能降耗的目的。

以15-15-15复合肥为例，比较磷铵浓缩料浆一步法复合肥生产新工艺与传统氨酸法生产工艺、浓磷酸氨化造粒工艺的原材料、能源消耗，结果分别见表1、表2。

表1 3种工艺15-15-15复合肥原材料消耗对比

表2 3种工艺15-15-15复合肥能源消耗对比

4 结语

从绿色发展的要求和趋势来看，磷铵浓缩料浆一步法复合肥生产新工艺减少了复合肥生产加工过程，其直接利用磷酸一铵浓缩料浆生产复合肥，取消了粉状磷酸一铵喷雾干燥过程，削减了粉状磷酸一铵生产过程中干燥尾气排放的颗粒物与氮氧化物量；与传统氨酸法工艺相比，磷铵浓缩料浆一步法复合肥生产新工艺生产每吨肥料节约电能27 kW·h和燃料煤25 kg（考虑磷铵从浓缩料浆到粉状加工过程的能耗，与表2中能耗比较有出入），按年产复合肥10万t计，每年节约标准煤2 117.58 t，减少排放二氧化碳5 028.95 t，社会效益显著。

该工艺主要适用于同时拥有粉状磷酸一铵和高浓度复合肥装置的生产企业，既可以应用于转鼓氨化硫基复合肥装置，又可应用于传统转鼓造粒复合肥生产装置；因其造粒物料黏性较强，还可应用于有机-无机复合肥装置，增加了生产装置的生产品种，提高了产品品质，具有较强的推广与应用前景。