硝基复合肥生产工艺及发展建议

2011-12-25汪家铭

杭州化工 2011年1期

关键词：硝酸铵造粒硝基

汪家铭

（川化集团有限责任公司，四川成都 610301）

硝基复合肥生产工艺及发展建议

汪家铭

（川化集团有限责任公司，四川成都 610301）

硝基复合肥是近十年来我国正在迅速发展的一种高效、环保的化肥新品种。随着农用硝酸铵的改性，硝基复合肥生产技术的研究开发不断获得发展。硝基复合肥安全可靠、使用方便、环保性能好、养分含量高，既保留了原有硝酸铵的基本特性，含有氮磷钾等作物生长所需的营养元素，养分均衡，有效成分含量高，又能满足传统化肥市场的需求。本文介绍了硝基复合肥的性能特点、生产工艺及近期技术进展，并提出了国内今后硝基复合肥产业发展的一些建议。

硝基复合肥；性能；生产工艺；技术进展

随着国内各种单一化肥的需求趋于饱和，农业产业结构的不断调整，经济作物在农业种植业中所占的比例日趋增加，市场对各种复合肥的需求量越来越大。硝基复合肥同时含有氮磷钾等作物生长所需的营养元素，养分均衡，有效成分含量高，可用于各种经济作物、油料作物、旱地作物的基肥和追肥，广泛适用于各种类型的土壤，还可以节省大量的肥料包装、运输、存储及施肥的费用［1］，是一种增产效果显著，具有良好经济效益和社会效益的优质氮肥。

1 性能特点

氮肥按其中所含氮素养分的形态，可分为铵态氮肥、硝态氮肥、酰胺态氮肥以及经过改性的长效氮肥，其种类特性见表1。在硝态氮肥中，真正可称为“硝态氮肥”的只有硝酸钠、硝酸钙等少数品种。实际上硝酸铵、硝酸铵钙是硝、铵态氮肥，硝酸磷肥是氮磷两元复合肥，硝酸钾是氮钾两元复合肥，硝基复合肥是氮磷钾三元复合肥，所以现在可以用“含硝态氮肥”把以上品种都包括在内。

硝态氮NO3－和铵态氮NH4＋是植物吸收氮素营养的两种主要形态，在土壤中，铵态氮主要被土壤胶体吸附，也存在于土壤溶液中，氨挥发是其主要损失途径。而硝态氮主要存在于土壤溶液中，淋溶和反硝化是其主要损失途径［2］。作为植物的氮源，铵态氮进入植物体后必须尽快与有机酸结合，形成氨基酸或酰胺，铵态氮的积累对植物有毒。硝态氮进入植物体后，一部分还原成铵态氮，其余可暂时贮存在细胞的液胞中。其特点就是肥效快。氮肥本身就是肥效快的肥种，硝态氮肥又是在氮肥中肥效最快的，适用于生长期短的作物。

表1 氮肥的主要种类及特性

硝基复合肥是以硝酸铵为氮源，添加磷、钾等复肥原料，对肥料进行二次加工生产出的N＋P205＋K20＞40%的高浓度复合肥料。在生产硝基复合肥的原料中，硝酸铵含氮量高、来源广、易得价廉。我国磷矿资源丰富，原料磷完全可以满足企业生产需求。原料钾国际市场供应充足，而且进口不受配额限制。因此具有各种原料资源的化肥企业完全可以有条件因地制宜地开发生产硝基复合肥［3］。

硝基复合肥是一种含铵态氮、硝态氮、有效磷的高浓度复合肥，与传统复合肥相比，肥效快、吸收率高，还具有抗土壤板结的特点。与尿素相比，其养分流失少，尿基氮要先变成硝基氮后才能被农作物吸收，在变换过程中，一部分尿基氮流失了，既造成肥料损失，又污染了生态环境。而硝态氮不需经过二次转换就可直接被作物根部吸收。硝态氮肥广泛用于各种作物的基肥和追肥，适用于各种类型的土壤［4］，因此受到国家产业政策的大力扶持。

2 生产工艺

硝基复合肥的生产方法有固体团粒法、部分料浆法和熔融造粒法三种［5］，其中熔融造粒法生产硝基复合肥可直接利用熔融硝酸铵加入磷酸铵、硫酸钾、氯化钾等复肥原料和防爆添加剂后形成混合熔体，在造粒过程中边冷却边团聚成粒，并逐步解决了高粘度固液混合物流动不畅、易堵塞造粒喷头、产品防爆等技术难题，适合于工业化连续生产，目前应用最为广泛。

熔融造粒法生产工艺流程见图1［6］。其过程可分为4个工序进行：①液体原料蒸发。来自造粒硝酸铵装置蒸发工段的温度为170～175℃，浓度≥ 97.5%的硝酸铵熔融液，在蒸发器中于150～175℃温度下真空蒸发浓缩至浓度为98.0%～99.7%。②固体原料预热。将粉状干燥的磷、钾复肥原料经过预热器用0.5 MPa的蒸汽进行加热，预热到85～110℃。③原料搅拌混配。熔融硝酸铵和磷、钾复肥原料及防爆添加剂按约定比例在混合搅拌器中搅拌均匀，并用熔融泵送至造粒塔高位槽。④塔式喷头造粒。混合熔融液在造粒塔造粒机内，经喷头喷淋造粒，球状液滴在造粒塔内落下时与塔内冷却空气逆向接触，冷却至40～70℃结晶成白色固体颗粒且不具爆炸性的硝基复合肥产品，经造粒塔下锥体下料漏斗落入皮带运输机，经回转筛送到成品包装机进行包装。

图1 硝基复合肥高塔熔融造粒生产工艺流程图

与其他几种硝基复合肥的生产方法相比，熔融造粒法的优点是：①可直接利用硝酸铵装置生产的硝酸铵溶液，省去了硝酸铵的二次运输、二次粉碎等工序，既简化了工艺流程，又最大限度地降低了能耗和生产成本，同时也确保了生产的安全性；②熔融造粒充分利用了硝酸铵熔融液所产生的热量，混合熔体水分含量低，无需干燥过程，节省了大量能源，且装置建设投资和操作费用低；③合格成品颗粒百分含量高，生产过程返料量少，操作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺；④可以生产出高氮、高浓度的硝基氮磷钾复合肥，产品颗粒表面光滑、合格率高、不易结块、成分稳定、养分均匀、市场竞争力强。

3 技术进展

自2002年9月30日国务院办公厅下发国办发［2002］52号《关于进一步加强民用爆炸物品安全管理的通知》的文件，明确将硝酸铵纳入民用危险爆炸物品进行管理后，未改性的硝酸铵被严禁作为农业肥料进行销售和使用，硝酸铵更加成为国家生产安全和治安安全双重监管的特殊产品，企业的产量和市场结构因国家政策的骤变发生了根本性的变化［7］。

经过8年多来硝酸铵生产企业和有关科研院所的共同努力，农用硝酸铵的改性工作取得了很大的进展。国内30余家硝酸铵生产企业，除小部分厂家转产尿素或工业硝酸铵外，不少厂家都充分利用自身的优势，将造粒硝酸铵经过改动不多的工艺过程，增添部分设备，生产出了硝酸铵钙、硝铵锌、硝磷铵、硝基复合肥等多种硝酸铵改性肥料，由此不仅按国家的有关要求解决了农用硝酸铵具有爆炸性的安全隐患，使国内硝基复合肥的生产技术实现了新的突破［8］，同时也促进了企业的产品结构调整和增强了企业抗风险的能力。

川化集团有限责任公司在国内最早开始硝酸铵改性及硝基复合肥的生产。2003年开发成功了塔式硝基复合肥生产技术，可充分利用原有造粒硝铵生产装置，只需添加固体称量设备和固液混合器，改造造粒喷头，即可生产硝基复合肥产品［9］。2003年10月15日公开了专利号为CN03117288.1的一种颗粒硝基复合肥的生产方法，其原料包括：液体硝酸铵，含磷、钾的复肥原料，添加剂。经以下工序制成成品：液体原料蒸发，固体原料预热，原料混配，造粒，包装得成品。该发明生产方法的优点是：直接利用熔融硝酸铵，加入复肥原料和添加剂，采用现有造粒硝铵生产设备进行复肥造粒。工艺简单，易于操作，投资省，见效快，适合于工业化连续生产；产品为白色颗粒，粒度在1.0～4.0 mm之间，强度高，不结块，总养分为35%～40%；产品弥补了国内硝态氮肥料缺口，不具有爆炸性，便于施用和运输。

四川金象化工产业集团股份有限公司2003年引进了世界最先进的生产线和设备，采用了目前世界最先进的加压中和、常压高温空气气提、电脑自动配料、高速混融、熔融复合、高塔造粒等工艺，将液态硝酸铵与磷、钾、钙、锌、防爆剂等原材料高速混合在熔融状态下进行复合，生产硝酸和硝基系列磷、钾、钙等硝基复合肥，开发了硝基复合肥系列产品，如硝酸铵磷、硝酸铵钙、硝酸铵钾、硝酸铵磷钾等多种二元和三元复合肥［10］。生产装置还采用了西班牙花王公司最先进的防结块剂，成功解决了硝基复合肥易潮解结块的问题，产品保持松散颗粒状态和施用极为方便的特点。四川金象产业集团通过自主研发的硝基复合肥清洁节能生产技术，在生产硝基复合肥方面目前拥有“硝酸制造工艺、硝酸铵生产工艺、高塔造粒生产复合肥”三大国内领先技术，并且该公司具有自己专业的生产技术研发部门。

硝基复合肥生产原料的开发利用方面也取得了一些进展。山东联合化工股份有限公司、四川金象化工集团根据三聚氰胺尾气特点，通过优化传统的硝酸铵生产流程、中和蒸发设备设计，适当加大了中和器设计容积，调整中和室液位高度，在内筒增设一定数量的破泡板，并对蒸发器设置等进行了改进，成功回收利用三聚氰胺尾气生产硝酸铵或硝基复合肥。目前，工业化装置已经在山东联合化工有限公司和四川金象化工集团两个企业分别建成了13万 t／a硝基复合肥装置、60万 t／a硝基复合肥装置，产品质量达到国家标准。利用三聚氰胺尾气生产硝基复合肥，原料利用率高，不仅不需要消耗大量热能，还可以利用中和反应热及尾气显热来蒸发浓缩硝铵溶液，能耗和产品的升值都优于其他尾气利用路线［11］。

山东史丹利化肥股份有限公司努力攻关，大胆创新，在尿基高塔复合肥生产装置完成技术改造并实现升级的基础上，在生产过程中进行自动切换，既可以生产尿基复合肥，又可以利用硝铵磷作为氮元素，生产硝基复合肥。实现了一塔多用，弥补了高塔肥料品种单一的局限性。取得了高塔熔融造粒技术创新的突破。该工艺的成功应用，进一步奠定了史丹利高塔复合肥生产技术和品种的优势，打破了国际复合肥高新技术的封锁，颠覆了传统复合肥工艺，无水分引入，无烘干流程，采用“空气”造粒，节能降耗达到40%以上，为高塔复合肥生产工艺技术提供了广阔的发展空间，全面提升了我国复合肥的外观形象和内在质量，使我国复合肥技术开始达到国际先进技术水平［12］。

4 发展建议

4.1 必须达到国家规定的安全标准

在当前国家对包括农用硝酸铵在内的危险化学品管理和限制日趋严格的情况下，农用硝酸铵改性势在必行。值得注意的是，改性硝酸铵产品只是农用硝酸铵的替代品，既要满足防爆的要求，又要考虑到农民的利益，不能忽视了其本身是农业生产资料的本质。2006年2月20日，由国防科技工业委员会牵头起草制定的农用硝酸铵改性产品强制性行业标准WJ9050－2006《农用硝酸铵抗爆性能试验方法及判定》，作为民用爆破器材行业标准正式发布实施，使硝酸铵生产企业对硝酸铵改性肥料的爆炸性能有了明确的判定依据，也为硝基复合肥产品的生产和应用提供了相应标准［13］。硝酸铵生产企业一定要结合企业自身条件和具体情况，认真研究生产工艺和技术，严格执行有关文件，稳妥地采用切实可行的技术改造方法，使改性后的硝基复合肥既能满足化肥市场对硝态氮肥的需求，又能促使企业调整产品结构，取得良好的经济效益和社会效益。

4.2 采用先进技术增强应变能力

原有的和新建的硝酸和硝酸铵生产企业应采用先进的生产工艺，降低生产成本和能耗，增强产品的市场竞争力，并应根据市场情况，生产下游延伸配套产品。对于硝基复合肥的生产，可采用高塔熔融造粒工艺，对添加的复肥原料进行灵活的调整，不仅投资省，而且一套装置能同时生产硝酸铵、硝基复合肥和尿基复合肥，化解了产品单一的风险，还具有产品品种和市场需求调节功能。计划投资生产硝基复合肥的企业，一定要具有合成氨、硝酸原料优势和装置的规模效益，及时形成完整的合成氨—硝酸—硝酸铵—硝基复合肥产业链，并向其他硝酸下游产品发展，在市场竞争中占据主动局面，有效地抵御市场风险［14］，使企业获得良好的经济效益和社会效益。同时也要注意目前在建和拟建的硝基复合肥装置已超过800万 t／a左右的规模，一定要谨慎投资，以规避可能产生的风险。

4.3 加大产品宣传，大力开拓市场

随着国内各种单一化肥的需求趋于饱和，农业产业结构的不断调整，经济作物在农业种植业中所占的比例日趋增加，市场对各种复合肥的需求量越来越大。硝基复合肥的优势十分明显，颗粒强度高，不易吸湿、结块和粉化，总养分与普通硝酸铵相当，既保留了原有硝铵的基本特性，满足传统化肥市场的需求和国家对硝酸铵作改性处理的要求［15］，同时经改性后的硝基肥料又不具有爆炸性，使用、运输、储存安全可靠。目前国内20余家硝基复合肥企业的产量都不大，且推广不够，国内不少地区如湖北、河南等地市场还是空白，因此生产企业应在品牌宣传、市场促销上多下功夫，使硝基复合肥的使用在国内尽快形成较为强劲的市场需求，能有效地改善化肥资源的配置，使我国农业的施肥水平逐步趋于合理化。

［1］汪根华.硝基复合肥生产工艺的选择及技术经济分析［J］.磷肥与复肥，2003，18（4）：44－48.

［2］异军突起的硝基复合肥［N］.农资导报，2010.8.10 .

［3］姚永发.硝基NPK复合肥的生产技术与市场前景［J］.中氮肥，2003，（3）：5－8.

［4］硝基复肥替硝铵成趋势成强劲需求［EB／OL］.［2007－7－2］ http：／／info.china.alibaba.com ／news／detail／v2－d1000204933.html.

［5］汪家铭.农用硝铵改性生产技术及其应用［J］.小氮肥设计技术，2006，27（3）：51－53.

［6］汪家铭.造粒硝铵改产硝基复肥工艺技术及其应用［J］.河南化工，2006，23（8）：27－28.

［7］硝基复合肥市场前景看好［EB／OL］.［2009－2－20］http：／／guba.eastmoney.com／look，0021.

［8］硝基复合肥蚕食尿素市场［EB／OL］.［2010－7－2］http：／／info.315.com.cn.

［9］汪家铭.利用造粒硝铵装置改产硝基复肥［J］.磷肥与复肥，2006，21（4）：60－61 .

［10］纪军，薄峰，安斌.沙雅将成为新疆最大硝基复合肥生产基地［EB／OL］.［2010－8－25 ］http：／／www.xjsy.gov.cn／.

［11］用尾气生产硝基复合肥经济效益好［EB／OL］.［2010－9 －13］ http：／／www.cheminfo.gov.cn ／static／temp＿hgyw／20100913294040.htm.

［12］靖梅，史丹利.一塔两用再上新高度，既能生产尿基复合肥又能生产硝基复合肥［EB／OL］.［2009－9－28］http：／／www.fert.cn ／news／2009 ／9 ／28 ／2009928152245 22459.shtml.