复合肥生产工艺产品特点及农化服务

单击此处编辑副标题中国植物营养与肥料学会新型肥料委员会主任中海石油化学股份有限公司沈兵2015年10月26日复合肥生产工艺产品特点及农化服务企业农化农化服务的本质与内容复合肥主要生产工艺及产品特点不同工艺产品优缺点分析农化服务的本质复合肥生产之中的农化服务思考和建议一、复合肥主要生产工艺1、团粒法复混肥造粒工艺（转鼓、圆盘）2、氨酸法复混肥造粒工艺（转鼓工艺改进）3、高塔造粒复混肥工艺（熔融料浆）4、掺混肥料工艺（BB肥）5、挤压造粒复混肥工艺6、料浆法复合肥造粒工艺（氢钾脱氯、AZF工艺）3团粒法生产工艺以单体基础肥料如：尿素、硝铵、氯化铵、硫铵、磷铵（磷酸一铵、磷酸二铵、重钙、普钙）、氯化钾（硫酸钾）等为原料，经粉碎至一定细度后，物料在转鼓造粒机（或园盘造粒机）的滚动床内通过增湿、加热进行团聚造粒。造粒物料经干燥、筛分、冷却即得到NPK复合肥料产品，是国际广泛采用的方法之一，早期的美国及印度、日本、泰国等东南亚国家均采用此法生产。4团粒法工艺及产品特点工艺流程图计量系统转鼓造粒干燥筛分冷却包裹破碎洗涤NPK产品蒸汽氮肥磷肥钾盐其它原料5团粒法工艺生产线实景6工艺流程简介团粒法是欧洲发展起来的，也称为“蒸汽造粒法”；主要特征是无化学反应发生，以物理过程为主；造粒形式分为：回转盘造粒、双轴造粒、转鼓造粒等；在中国使用最广泛的是转鼓造粒；蒸汽和水喷洒在造粒物料床上，控制蒸汽和水加入量调整造粒；通蒸汽提高造粒物料温度，使造粒过程水分含量较低；通常控制出料口处物料的温度在70～95℃，水分含量在3～7％。转鼓造粒法生产复混肥料的优点1.造粒中可通蒸汽，水分含量低，干燥负荷低；2.在必要时方便在造粒过程中通氨；3.操作人员可以直接观察造粒情况，随时调节。7团粒法工艺及产品特点产品品种：可以生产：各种NPK，品种规格齐全生产难点：高氮型NPK不能生产：无产品质量：优点：产品质量控制较稳定；不足：颗粒强度较差，产品容易粉化结块；颗粒内养分混合不够均匀；产品外观较差。8团粒法工艺及产品特点氨酸法工艺氨酸法工艺是近来国内出现的一种新的复肥生产技术，是在团粒法工艺基础上进行的改进，从原理上介于团粒法和料浆法之间，具有两者的优点，与传统复合肥料生产工艺相比，氨酸法工艺以其低成本，低能耗，高产量、产品颗粒圆润光滑、强度高、不易结块。生产中对原料、配方的适应性强，生产的产品适应性广，对土壤副作用小等特点得到了迅速发展，代表了复工艺发展的一个方向。9氨酸法工艺流程-管式反应器和料床直接反应10氨酸法特点1、造粒工况明显改善和稳定；2、实现一段干燥工艺、简化工艺过程；3、实现热筛分、热破碎工艺、提高能源利用率；4、实现无填充剂造粒、提高产品质量；5、简化尿素加工过程，避免缩二脲含量超标引起毒害；6、洗涤液得以回收利用，实现污水零排放；7、产品质量显著提高、形成独特的产品特色。产品不溶性残渣少，外观洁白、光滑、圆润，有较强的市场竞争力；8、生产综合成本明显降低，能提高产量40%左右。11高塔造粒工艺固体尿素或硝铵（硝铵磷等）加热熔融后成为熔融液，也可以直接使用蒸发浓缩后的熔融液。在熔融液中加入相应的磷肥、钾肥、填料及添加剂制成混合料浆。混合料浆送入高塔造粒机进行喷洒造粒，通过造粒机喷洒进入造粒塔的造粒物料，在从高塔下降过程中，与从塔底上升的气体阻力相互作用，与其进行热交换后降落到塔底，落入塔底的颗粒物料，经筛分表面处理后得到颗粒复合肥料。12CompanyLogo高塔造粒工艺流程高塔造粒复合肥产品优点1、在高氮含量的基础上，磷和钾的含量可任意调节；2、产品养分配比合理；适合做底肥、追肥，以及蔬菜瓜果等专用肥；3、产品外观为光滑的圆球形，不易结块，硬度高，方便施用、利于作物吸收、适用范围广等特点；4、利用高塔喷淋造粒，集造粒、干燥、冷却于一体，简化了生产流程；5、产品水溶性好，肥效高；6、产品颗粒上有一小孔是天然的防伪标志；7、生产过程中几乎无返料，生产成本低；8、生产投资少、规模大，产品产量高。熔融法工艺缺陷——NPK品种规格严重受制。由于是以尿素熔融液形成共溶体，因此尿素（硝铵）在原料总量中一般达到50％，最少不能低于40％。几乎都是高氮肥，不能生产氮含量低于15％的品种；磷含量不能高于15％，磷越低越好生产；塔式造粒NPK产品的特点是“氮不能低，磷不能高。”熔融法工艺不够成熟——开车率较低夏季空气潮湿，吸潮导致无法连续开车；生产操作的稳定性不好、连续性较差；物料上高塔困难：必须通过两、三级斗提机接力上塔顶尿素分解：产品缩二脲接近国家规定（1.5％）高限值；由于副反应造成尿素的利用率下降，有2％的损失；加入辅料问题：共熔必须物，增加成本，降低有效含量。15熔融法工艺及产品特点高塔造粒16BB肥简介BB肥是散装掺混肥料（BulkBlendingFertilizers）的简称是美国为适应大规模农场和高度机械化耕作相结合农业的需要，在二十世纪五十年代后发展起来的。它的特点是把生产、销售和使用三个环节联在一起依托高效的农化服务来保证整个系统的运作。工厂分布在用肥地区，以小规模为主，装置生产能力较小。销售半径规定：美国50英里(80km)；日本120km！养分偏离规定：美国＜10％；日本＜20％！上世纪九十年代有BB肥装置约8000套，BB肥占复混肥料总量70％！一般BB肥装置的开车率低于20％，只在用肥季节短时间开车。17掺混肥工艺—BB肥中国－阿拉伯化肥有限公司铁路货车斗提机基础原料散装仓库斗提机斗提机装载车原料仓计量混合机临时贮仓汽车外运BB肥图1美国典型BB肥加工厂（散装出厂流程示意图）18BB肥工艺流程图19BB肥工艺生产线实景生产BB肥的技术关键：关键一：必须遵守化学相容性的规则基础肥料的相容性，必须不发生不利副反应。肥料混合后有些反应使临界相对湿度降低，产品吸潮结块。关键二：必须严格采用粒度匹配的基础肥料控制养分离散的关键，掺混肥粒度直接关系到产品的外观，对施肥的作业效率、肥料利用率等都有很大的影响。BB肥工艺的独特优点：1氮、磷、钾配方转换速度快，不存在清仓和废料处置的问题。2能生产出较高浓度的复混肥和高氮复混肥，总养分最高59%，氮达25%以上。高浓度使得库存和运输成本低；3生产工艺相对比较简单，出厂产品一般不包装。4原料单质肥存放只在施用前混配，因此产品不容易结块；5在加工生产中基本没有“三废”排放。20BB肥工艺及产品特点BB肥和复合肥肥效差异工艺比较原料比较施用比较复合肥：BB肥：复合肥：BB肥：复合肥：BB肥：料浆法，化学合成，养分均匀，色泽一致。掺混法，物理混拌，色泽杂乱。磷酸、液铵、氯化钾、磷酸一铵、尿素。二铵、尿素、氯化钾同一施肥点上能够同时供应氮磷钾养分。易分层，同一施肥点上很难做到同时供应氮磷钾养分。挤压造粒工艺国内也有一些厂采用挤压造粒生产NPK产品，其造粒过程是籍机械作用施加压力于物料，从挤压模具孔板中挤压成粒，得到圆柱形和一些不规则形状预粒，粒径视机型不同可至几毫米不等。挤压造粒工艺生产复合肥料、专用肥，其规模大小在设备配套上具有很大的灵活性，流程短、无返粒、投资低。挤压造粒通常有两种，一是推压式造粒，另一种是转辊式造粒。造粒进料含水量通常为5%～8%，经过挤压后得到圆柱状产物，经过冷却得到含水小于5%的产品，成粒率在85%左右。转辊式挤压造粒进料含水可以更低在0.5%～1.5%。经挤压得到的带状物料经破碎，筛分得到块状或棱角的产品，由于产品含水量低，不需要进行干燥。22挤压法工艺特点优点：1、生产过程一般不需要干燥和冷却过程，特别适应于热敏性物料，同时可节约投资和能耗。2、配方灵活，操作简单，生产时无三废排放。3、能生产出比一般复合肥浓度更低的高浓度复合肥，生产中也可根据需要添加有机肥和其他营养元素。4、设备投资小，只有团粒法的1/5左右，占地面积小。缺点：1、生产时材料消耗大，设备维修费用高、备件加工量较大，故障率高；2、挤压机生产能力小，很难实现规模生产。一般用于3万吨/年以下的规模；3、产品不是圆粒状的，肥料为直径1～4毫米的粒状并且粒度偏大，不能适合机械化施肥。23挤压造粒工艺原理图对辊造粒机对齿造粒机平模挤压造粒原理图环模挤压造粒机原理图单螺杆前挤出和双螺杆侧挤出型造粒原理图机挤压抛圆生产工艺流程图料浆法生产工艺料浆法复混肥料基本原理以磷酸、氨为原料，利用中和器、管式反应器将中和料浆在氨化粒化器中进行涂布造粒，在生产过程中添加部分氮素和钾素以及其他物质，再经干燥、筛分、冷却而得到NPK复合肥产品，料浆法复混肥料是进入造粒过程中的全部或大部分物料都是料浆形式，料浆通常是硝酸、磷酸或硫酸与氨反应生成的，再经过造粒、干燥等工艺制成颗粒。按原料分类可以分为硫酸铵一磷酸铵系、硝酸铵—磷酸铵系、尿素－磷铵系等。这是国内外各大化肥公司和工厂大规模生产常采用的生产方法。26脱氯工艺流程方框图27氢钾转化氯化钾浓硫酸HCl吸收水稀磷酸工业盐酸31％混酸槽稀磷酸管式反应器氨蒸汽料浆槽造粒干燥一体机喷枪热风500～650℃尿素筛分冷却包裹NPK产品12-18-15洗涤破碎尿素水atm流程特点：1.氯化钾低温转化生成硫酸氢钾；2.氯化氢气体用于生产工业盐酸31％HCl；3.硫酸氢钾与稀磷酸一起中和；4.干燥热风温度高达500～650℃。5.装置规模较小，一般不超过20万吨。建厂情况：全国建厂60~70个，总生产能力700万吨(实物量)脱氯工艺技术特点装置投资：建设投资与团粒法相当，系数1.0。原料特点：使用低浓度稀磷酸(高杂质磷矿)；只使用氯化钾。28脱氯工艺及产品特点流程特点：1.中和料浆用以造粒；2.使用高效的管式反应器，节省能量消耗；3.氮源选择面广；4.装置最复杂，流程最长；5.完备的固体原料加料线，生产品种最多，切换方便6.自动控制程度高；7.装置规模可以灵活选择，在大规模装置上更具有优势。应用情况：全球使用AZF工艺装置70个以上总生产能力约1600万吨(实物量)AZF生产工艺技术及产品特点装置投资：建设投资较大，规模达到30万吨/年以上时具有投资优势。AZF系数2.0；国产料浆法1.4。原料特点：使用基本液体原料浓磷酸、硫酸、氨和MAP、KCl、K2SO4、硝铵或尿素等固体原料。29产品特点：1单养分偏差小N、P、K含量±0.5（国家标准±1.5）2总养分足一般大于等于标定值3含硝态氮产品含4-6%硝铵NH3NO34含微量元素从造粒机加入微量元素，微量元素分布均匀5标准硫酸钾型NPK使用曼海姆法硫酸钾，氯含量低30AZF生产工艺技术及产品特点二、主流复合肥工艺比较料浆法团粒法脱氯法熔融法BB肥来自欧美技术先进产能1200万吨七十年代发展来自欧美技术成熟产能1500万吨八十年代发展中国独创发明技术受限产能700万吨九十年代发展中国改良发展技术不够成熟产能300万吨近八年发展来自美国技术含量低产能300万吨近五年发展有化学反应涂布＋粘结中温干燥无化学反应粘结低温干燥有化学反应涂布＋粘结高温干燥无化学反应自成粒自然风干燥无化学反应散装掺混无干燥投资大工艺流程长自动化程度高投资中等流程长度中等自动化程度中投资中等流程长度中等自动化程度中投资中等工艺流程较短自动化程度中投资少工艺流程最短自动化程度低生产能力大20～60万吨/年生产能力中等3～10万吨/年生产能力中等5～10万吨/年生产能力中等10～30万吨/年生产能力小0.5～5万吨/年高氮肥生产难加工费用较高迴转造粒系统水平衡难产品强度低迴转造粒加氮素困难产品有氯残留造粒干燥一体加磷、钾较难塔高限制粒径塔式造粒配方随意产品不包装钾为挤压造粒31常见复合肥产品优缺点比较料浆法NPK团粒法NPK脱氯法NPK熔融法NPKBB肥NPK养分均匀“洋葱皮”结构每颗都是NPK养分较均匀团聚结构每颗都是NPK养分较均匀涂布结构每颗都是NPK养分均匀充分融合每颗都是NPK三种颗粒粒度大小匀称养分易分层颗粒大小合适颗粒大小合适颗粒大小合适颗粒偏小钾素为片状颗粒强度高外观好颗粒强度差外观一般颗粒强度一般外观好颗粒强度一般外观圆润带孔颗粒强度高外观一般中高氮肥高磷肥高钾肥