化肥的常见生产工艺及术语解读

《如何与老农资们拼专业》——化肥的常见生产工艺及术语解读。1分类3AZF生产工艺及产品特点产品品种：可以生产：各种NPK，品种规格齐全；生产困难：尿基超高氮型NPK不能生产：无产品质量：优点：产品内在质量控制精确不足：产品外观质量不如熔融造粒工艺圆润43AZF生产工艺及产品特点技术优缺点核心技术双管反应器技术优势使用高效的管式反应器；产品质量控制稳定精确；NPK产品规格齐全。技术劣势对原料磷酸质量要求较高技术发展未来技术改进点AZF工艺处于技术成熟期，技术改进的方向有：1.生产DAP时采用单管反应器；2.增加造粒控制的自动化水平；3.降低工艺技术对原料磷酸的要求未来发展趋势1.将用已实现国产化的料浆造粒技术为主建设NPK装置，是我国未来建厂的首选工艺！2.AZF工艺以其完善性继续充当NPK技术标竿。技术总结主流工艺、技术成熟、改进较少。投资较大，产品质量较好。料浆法工艺是未来建厂主流工艺。53.1团粒法工艺及特点团粒法工艺流程和简介团粒法工艺技术特点团粒法复合肥产品特点团粒法技术比较和发展趋势63.1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团粒法造粒工艺流程方块示意图7团粒法工艺生产线实景83.1团粒法工艺及产品特点工艺流程简介主要特征是无发生化学反应，物理过程为主。团粒法是欧洲发展起来的，称之为“蒸汽造粒法”。造粒形式有：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方式。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。通蒸汽提高了造粒物料的温度，使造粒过程水分含量较低。通常控制转鼓造粒机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。93.1团粒法工艺及产品特点流程特点：1.没有化学反应；2.工艺流程较长；3.干线部分与AZF工艺相似；4.氮源选择面广；5.装置规模一般为5～15万吨/年。建厂情况：全国建厂200个以上，总生产能力约1500万吨(实物量)团粒法工艺技术特点装置投资：以团粒法装置投资为比较基准，建设投资不大，500～3000千万系数1.0原料特点：原料是单质化肥和MAP（填料除外）可以选用所有氮源，熔融态或固态103.1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。113.1团粒法工艺及产品特点技术优缺点核心技术蒸汽造粒控制技术优势团粒法技术成熟可靠；NPK产品规格齐全；建厂投资较小，操作简便。技术劣势产品颗粒强度较低；生产特定品种洗涤液不平衡。技术发展未来技术改进点团粒法工艺技术已到成熟期的晚期技术上会借鉴料浆法工艺的各种小改进，但要维持投资小、操作简便的优势。未来发展趋势1.团粒法工艺在中国将低速发展；2.团粒法装置将会兼容生产BB肥；3.增加氨化系统；4.是10万吨以下小型装置的主要选择工艺。123.2脱氯工艺及特点脱氯工艺流程和简介脱氯工艺技术特点脱氯工艺复合肥产品特点脱氯技术比较和发展趋势133.2脱氯工艺及产品特点脱氯工艺的核心反应：KCl+H2SO4KHSO4+HCl↑核心是低温，能耗低，成本低。设备简单世界通用的硫酸钾生产工艺：曼海姆法1，KCl+H2SO4KHSO4+HCl↑2，KHSO4+H2SO4K2SO4+HCl↑核心是曼海姆炉，高温消耗大量电能。腐蚀厉害。好处是脱氯干净120~140℃120~140℃500~600℃3.2脱氯工艺及产品特点脱氯工艺流程方框图15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脱氯工艺生产线实景163.2脱氯工艺及产品特点脱氯工艺主要工艺控制指标KCl转化率：82~85%稀磷酸浓度：22%P2O5干燥热风温度：500~650℃产品质量：N%13~14%P2O5%16~18%K2O%13~15%Cl-%2.5~3.0%工艺流程简介脱氯工艺用氯化钾代替了硫酸钾，减少K生产成本。使用较差磷矿生产的低浓度稀磷酸，减少P生产成本。整个工艺过程可概括为两步：一是将KCl转化为硫酸氢钾,并制成混酸;二是含硫酸氢钾、磷酸等的混酸经氨中和、造粒、干燥,冷却后制得成品规格为12－18－15的粒状硫基NPK复合肥。造粒干燥采用内返料一体机工艺。补氮设备和操作173.2脱氯工艺及产品特点流程特点：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。183.2脱氯工艺及产品特点产品品种：可以生产：硫基NPK，品种规格受限生产困难：N≥12％的NPK；高浓度肥不能生产：硝基NPK；氯基NPK产品质量：优点：外观圆润不足：1，内在质量欠缺（磷矿质量导致）2，产品中残留的氯根偏高3，产品结构单一，不是今后平衡施肥的方向4，销售方向仍然是大田作物。193.2脱氯工艺及产品特点技术优缺点核心技术硫酸氢钾低温转化技术技术优势用氯化钾替代硫酸钾（成本优势）技术劣势不能生产氯基NPK；硫基NPK产品的氮含量受严重制约；副产的工业盐酸必须在本地区销售完毕技术发展未来技术改进点1.开发增氮技术，提高产品含氮量；2.提高氯化钾转化率，降低产品氯含量3.改进转化系统设备材质，增加寿命；4.扩大磷源，用MAP代替稀磷酸；未来发展趋势1.受盐酸销售和产品配方所限，未来发展较慢，预测该工艺年总能力不超过900万吨；2.脱氯产品氯根含量仅可控制为1.5％-3.0％，在严格忌氯经济作物上无法应用，仍以大田作物为主；3.养分调节手段将会按BB肥思路发展。203.3熔融法工艺及特点熔融工艺分类熔融法工艺流程和简介熔融法工艺技术特点熔融法复合肥产品特点熔融法技术比较和发展趋势213.3熔融法工艺及产品特点熔体法造粒工艺是将经熔融并且流动性良好的NPK共熔体喷入冷媒，因表面张力作用形成球状液滴，物料冷却即固化为球形颗粒。三种冷媒：自然空气的称为1塔式造粒；制冷空气的称为2冷冻结晶造粒；液体如矿物油的称为3油冷造粒。从造粒原理上看，以上三种工艺都属于熔体结晶法造粒。22自然空气矿物油冷冻空气物料熔融高塔造粒冷冻结晶造粒油冷造粒尿素MAP钾盐辅料造粒塔喷淋造粒工艺使用最早、最广泛的是单一氮肥如尿素和硝铵的喷淋造粒，在20世纪30年代开始使用。挪威海德鲁用于生产硝基复合肥。NPK3.3熔融法工艺及产品特点23NPK产品细粉外销塔顶造粒塔混合器喷头造粒斗提机造粒塔泵送收集熔融计量筛分冷却及表面处理加热器预热筛分计量破碎计量计量输送机MAP钾盐辅料尿素尿液图上海院科奕塔式造粒工艺流程示意图热风排空空气熔融法工艺生产线实景243.3熔融法工艺及产品特点主要控制参数：原料预热温度：90℃；固体原料细度：1.0mm尿素熔融温度：130℃；固体原料水分：1.0％共熔体温度：120℃；原料混合时间：3～5分钟NPK产品质量数据：产品粒度：1～2.5mm；颗粒抗压强度：10N；造粒塔：参照尿素造粒塔，不同之处在于塔内壁防腐层和塔径。造粒塔比同等规模的尿素塔直径大，以便造更大的颗粒。10万吨/年能力造粒塔直径12m，塔高70m；20万吨/年能力造粒塔直径15～18m，塔高70～110m造粒塔是投资最大的设备，占装置设备投资的60％以上。253.3熔融法工艺及产品特点熔融法工艺缺陷——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。固体物料上高塔困难：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：共熔体的必须物增加成本，降低有效含量。263.3熔融法工艺及产品特点流程特点：1.没有化学反应；2.所有原料制成熔融态；3.需制作稳定的共熔体；4.原料处理复杂，5.不能同时生产尿基肥和硝基肥；6.单塔装置规模不能超过30万吨/年。建厂情况：全国已建20几个。形成总生产能力300～400万吨(实物量)。熔融法工艺技术特点装置投资：规模小建设投资略大，系数1.1；规模大与团粒法相当，系数1.0原料特点：原料是单质化肥和MAP（辅料、填料除外）273.3熔融法工艺及产品特点产品品种：可以生产：高氮型NPK，品种规格受限制；生产困难：3mm以上颗粒不能生产：高磷型和总养分含量低于40％NPK产品质量：优点：外观圆润、独特，带孔不易仿造不足：颗粒偏小；缩二脲含量较高颗粒强度偏低，有结块现象产品溶解快283.3熔融法工艺及产品特点技术优缺点核心技术氮磷钾共熔体制备技术优势擅长生产高氮肥；产品外观独特。技术劣势不能生产市场主流的常规品级NPK；生产控制操作弹性较小，技术不够成熟。技术发展未来技术改进点1.加大共熔体制备的操作弹性；2.缩小塔径、降低塔高；3.造粒颗粒向2.5～4mm发展；4.固体尿素快速熔融以减少缩二脲；5.优选辅料，调整共熔体粘度。未来发展趋势1.未来3～5年内发展到技术成熟期；2.尿素利润较低时，熔融法将加速发展；3.未来会有一定发展，国内可达到30套左右；4.独特的高氮肥市场重要竞争者。293.4BB肥工艺及特点BB肥简介BB肥工艺流程和技术关键BB肥工艺技术特点BB肥复合肥产品特点BB肥技术比较和发展趋势303.4BB肥工艺及产品特点BB肥简介散装掺混肥料（BulkBlendingFertilizers，简称BB肥）美国为适应大规模农场和高度机械化耕作相结合的农业结构的需要，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，以小规模经营为主，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肥占复混肥料总量的70％！一般BB肥装置的开车率低于20％，只在用肥季节短时间开机。313.4BB肥工艺及产品特点工艺流程图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）3233BB肥工艺生产线实景3.4BB肥工艺及产品特点生产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，掺混肥料的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%，氮到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。343.4BB肥工艺及产品特点流程特点：1.生产流程最简单，几乎没有三