硫基复合肥的现状与前景展望

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(1.郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001；2.济源丰田肥业有限公司，河南 济源 454650)

硫基复合肥的现状与前景展望

苗俊艳1，侯翠红1，王孟达2，王好斌1

(1.郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001；2.济源丰田肥业有限公司，河南 济源 454650)

对硫基复合肥的发展现状进行了综述，目前硫基复合肥生产存在产品氮含量低、副产盐酸处理困难等问题。一些企业也做出了相应的技改，用副产氯化氢生产高附加值的下游产品，期望增强硫基复合肥的市场竞争力。

硫基复合肥；现状；前景展望

Keywords:S-based compound fertilizer;present development;prospect

我国的硫基复合肥生产技术于20世纪90年代初开发成功[1]。该技术利用料浆法磷铵装置，将磷铵、氯化钾低温转化、喷浆造粒等生产工序合为一体，实现了一体化生产硫基氮磷钾三元复合肥，此法简化了工艺流程、降低了投资和生产成本，同时由于浓度高、氯根含量低、可替代进口等多方面优势，在国内发展十分迅速。

三元硫基复合肥除含作物生长需要的有氮磷钾外，还含有硫元素。具有养分全、浓度高、性能好，应用范围广的特点，可作基肥和追肥使用，施用后不会造成土壤板结，在烟草、蔬菜、瓜果等忌氯经济作物上施用，农产品的口味、色泽、外观比氯基复合肥具有明显的优势，具有很大的市场潜力[2]。目前，我国硫基复合肥生产技术较成熟，但由于生产工艺特点的限制，产品氮含量低，副产盐酸处理困难，给企业增加了负担，因此，必须在生产工艺上进行改进，使硫基复合肥得到进一步发展。

1 硫基复合肥的生产原理

硫基复合肥的生产工艺流程见图1。

图1 硫基复合肥工艺流程图

浓硫酸和氯化钾用0.3～0.7 MPa的蒸汽直接加热，在转化槽中100～130 ℃的条件下进行转化反应，生成硫酸氢钾再与磷酸混合，生成的混酸料浆后送入氨化工段，在管式反应器中用气氨中和，生成一定中和度的硫基肥料浆进行喷浆造粒，反应中生成的氯化氢气体经用水吸收后生成盐酸。硫基复合肥生产原理分两步[3]：

①脱氯反应制备硫酸氢钾。浓硫酸与氯化钾在反应槽中于100～130 ℃下连续反应，生成KHSO4和HCl，HCl气体经三级吸收生成盐酸。

H2SO4+KClKHSO4+HCl

②氨化中和反应。以磷酸作为磷源，生成的混酸料浆与气氨在管式反应器中进行氨化中和反应，其化学反应式为：

2NH3+KHSO4(NH4)2SO4+K2SO4

H2SO4+2NH3(NH4)2SO4

H3PO4+2NH3(NH4)2HPO4

2H3PO4+2NH3Ca(H2PO4)2+(NH4)2SO4

2 国内硫基复合肥的生产与研究现状

国内硫基复合肥主要生产工艺是低温转化喷浆造粒和低温转化氨化转鼓造粒工艺。自 1993 年山东红日自主开发该项技术发明[4]以来，短短十几年间，我国硫基复合肥生产得到了快速的发展。

国内生产企业有很多，几个大的硫基复合肥生产单位主要有：山东绿源年产60万t硫酸钾复合肥；湖北洋丰年产90万t硫酸钾复合肥；湖北鄂中化工有限公司年产50万t硫酸钾复合肥；河南济源丰田30万t硫基复合肥生产系统；贵州西洋肥业有限公司扩建硫基复合肥二期工程，建成后硫基复合肥年产量将达到100万t。因为对当前国内的硫基复合肥市场前景看好，一些地方也在筹建新的生产装置，中石化巴陵分公司投资1 200万美元，拟采用国内生产技术，建设高浓度20万t/a硫基复合肥和副产2.8万t/a氯化铵生产装置，四川邛崃的20万t/a和达州100万t/a的硫基复合肥项目当前正处于积极筹建之中[5]。

国内对硫基复合肥进行了很多研究并在技术上进行了改进。2003年，孙维波[6]介绍了以硫酸、氯化钾、尿素和磷矿等为原料一步法生产中浓度硫基复合肥(8-7-15)的实验室实验和工业试验情况。同时该实验利用硫酸氢钾萃取磷矿和尿素料浆生产中浓度S -NPK复合肥，充分利用硫酸中氢离子的高位化学能分解磷矿，省去了磷酸过滤、洗涤、浓缩工序，产品中富含Ca、Mg、S、Fe等微量元素。杨培营等[7]对氨化转鼓造粒技术进行改造，生产出15-15-15高浓度硫基复合肥。此方法中，尿素和磷酸一铵以外返料方式进入造粒机，利用磷酸和氨的反应热蒸发水分，降低了干燥成本。2004年，荆小船等[8]介绍中浓度硫基NPK与高浓度硫基NPK的工艺流程和生产控制的异同点，利用高浓度硫基复合肥装置生产中浓度复合肥，符合现代化肥行业的发展趋势。

目前市场上广泛应用的规格为15-15-15的硫基复合肥，氮养分能达到14%，若要达到15%以上，不仅操作控制难度大，而且氮的损失相当大。因此，采取增氮措施才能够提高硫基复合肥中氮的含量。

2005年，中石化南京化学工业有限公司结合生产实践，为提高氮的利用率，可采用液氨中和尿素熔融喷涂到成品中的方法，但要合理控制尿素的用量。2007年，王恒涛等[9]对低温转化法生产硫基复合肥含氮量低的问题提出了解决方案。采用尿素熔融法并控制尿素熔融温度在130～135 ℃，将尿素喷淋装置移至冷却机内，同时，采用稀硫酸洗涤液，中和尾气中的NH3，循环液达到一定浓度后可打入磷酸一铵溶解槽再利用，环保又经济，氮含量最高能达到15%。2011年，胡年根[10]对硫基复合肥装置进行了提质降成本的技术改造，采取在返料中添加尿素与农用硫酸钾，提高了氮钾的含量，并将进一步开发硝基、缓释型和水溶性等硫基复合肥，增加产品的市场竞争力。

硫基复合肥通常采用的都是进口的红钾，生产成本较高，因此采用国产白钾代替进口红钾可降低生产成本。2010年，汪少华[11]提出使用国产白钾代替进口红钾生产硫基复合肥，并对其中出现反应槽易冒汽、混酸相对密度波动大等问题，提出了解决方案，大大降低了生产成本，且肥料氯离子含量更低。2012年，内蒙古齐华矿业公司[12]采用国产白钾代替进口红钾生产硫基复合肥，给企业带来了可观的经济效益。

硫基复合肥生产中，HCl气体吸收率低，尾气排放超标是一项有待解决的问题。为此，很多企业对HCl吸收工艺进行了技改。

1998年，湖南化工设计院宾千帆[13]对硫基高浓三元复合肥生产中氯离子的最终处理进行了探讨。一种方案采用降膜吸收法生产盐酸，此法较成熟，但因其为腐蚀性物质，储存困难；另一种方案采用气—液相合成法生产氯化铵，此法技术可靠、对环境污染小，并能获得一定的经济效益和社会效益。因此，用水吸收生成盐酸后开发稳定、制约因素少的无三废排放的下游产品将会增加其附加值。2003年，山东红日集团[14]对连续转化HCl吸收工艺流程进行了改进。采用降膜吸收塔并在吸收塔处增设石墨换热器的方法，结果尾气中HCl的流量由0.635 kg/h降至0.3 kg/h，提高了HCl的吸收率，给企业带来了更大的经济效益。2007年，孙维波等[15]对硫基复合肥转化工序HCl尾气冷却工艺进行了技改。传统的循环水冷却吸收HCl尾气，改进后的工艺在原流程基础上，增加 HCl 尾气与硫酸的换热设备，既降低了HCl尾气的温度，提高了吸收率，同时经升温的硫酸与KCl反应，提高了起始反应速率。荣辉[16]对传统用水吸收尾气的吸收装置进行了改造，用磷酸吸收尾气中的气氨，循环吸收液重新返回混酸系统利用，使尾气排放达标。同时，对文丘里喉管处磷铵集结的问题提出应定时清理的方案。凯恩德利公司[17]独立研发的盐酸法食品级磷酸生产工艺，主要利用硫酸钾项目的副产品盐酸分解磷矿，再经过萃取提纯磷酸，代替硫酸法生产磷酸，避免了磷石膏的产生，减少环境污染。该工艺解决了硫基复合肥工艺盐酸销售、运输和储存的问题，变废为宝，同时副产氯化钙，可以生产不同级别的磷酸，增加了企业效益。

3 结论与展望

随着整个化肥行业的不断发展，硫基复合肥产销形势在不断发生变化。目前，硫基复合肥技术成熟、产量稳定，而主要原材料硫黄和氯化钾价格暴涨，导致生产成本剧增。由于市场秩序混乱，氯基冒充硫基现象时有发生，造成硫基复合肥的价值和作用被严重低估。农产品消费观念和农民用肥观念相对落后，优质农产品和优质复合肥卖不上好价格。由于工艺特点限制，市场上15-15-15(S)实际上是12-18-15(S)，氮含量很难达到15%，一些替代品如氯基、高塔、控释等其他种类复合肥或配比灵活，或成本低廉，或卖点突出，严重影响硫基复合肥的发展。

因此，硫基复合肥企业需要继续发挥现有优势，重新认识产品定位，挖掘潜在价值，为企业和产品发展谋取新生之路。硫基复合肥质量稳定、肥效高、抗逆性强、提高氮肥利用率、促进豆科作物油脂的形成、有效改良土壤盐碱性和土壤理化性状、能降解植物体中亚硝酸盐含量、预防作物发生根腐病及腐烂病，且富含各种中微量元素等，是一种重要的硫肥。要加大宣传力度，升级产品，整合重组，走出国门[2]。工艺技术是限制硫基复肥发展的一大瓶颈，因此应对硫基复合肥工艺加以改进，解决硫基肥中氮含量低的问题，解决副产氯化氢的下游产品的问题，变废为宝，增加盐酸的附加值，进一步增强硫基复合肥在我国的市场竞争力。

[1]刘卫平.国内硫基复合肥行业现状及发展对策[J].化肥工业,2007,34(6):42-44.

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[3]荆小船,梁小峰.中浓度硫基复合肥的生产[J].磷肥与复肥,2004,19(3):41-42.

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[5]汪家铭.硫基复合肥的生产及市场现状[J].技术与市场,2008(4)：4.

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[17]杨站平.食品级磷酸的盐酸法生产工艺.中国，201110436529.4[P].2011,12.

PresentDevelopmentandProspectofS-basedCompoundFertilizer

MIAOJun-yan1,HOUCui-hong1,WANGMeng-da2,WANGHao-bin1

(1.School of Chemical Engineering and Energy,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China;2.Jiyuan Fengtian Fertilizers Co Ltd，Jiyuan 454650,China)

Present development of S- based compound fertilizer are summarized,in the production of the S-based compound fertilizer,the nitrogen content is low and by-product hydrochloric acid is difficult to deal with. So some companies made the corresponding technical improvements,which could make use of hydrochloric acid to produce the high valued products,and can be expected to enhance the market competitiveness of S-based compound fertilizer.

2013-12-18

苗俊艳(1988-)，女，博士，硕士在读；联系人：侯翠红(1970-)，女，博士，教授，研究方向为中低品位矿产资源综合利用，E-mail:hou-cuihong@163.com。

TQ445.9

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