Excel在复合肥生产中的应用

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山东威海 264501)

Excel在复合肥生产中的应用

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山东威海 264501)

在复合肥生产及质量控制过程中，均需通过物料衡算以确定产品配方及过程调节方案，计算过程繁杂。将Excel的相关功能引入配方制定、过程指标调节、转产过渡调节中，具有产品配方准确有效、调节快速灵敏的特点，且转产速度快、中间产品少，有效降低了生产成本。

复合肥；配方；Excel；应用

威海恒邦化工有限公司现有100 kt/a生产能力的氨化造粒和喷浆造粒复合肥系统各1套，在产品生产及质量控制过程中均需通过物料衡算以确定产品配方及过程调节方案。面对繁杂的配方计算过程，将Microsoft Office办公软件中的Excel引入生产管理中，有效提高了配方精度及工作效率。

1 生产配方制定

在工艺设计中，以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算，根据原料与产品之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中间产品、产品和副产品的产量，生产过程中各阶段的消耗量以及组成，进而为热量衡算[1]、其他工艺计算及设备计算打下基础。

1.1 衡算流程

衡算流程中对设备外形、尺寸等没有严格要求，无化学变化或相变化、无损耗的设备也可省略，但必须体现物料名称、流量、组成、流向、反应等与计算有关的工艺条件。氨化工艺15- 15- 15硫基复合肥主要物料衡算流程如图1所示。

图1 氨化工艺15- 15- 15硫基复合肥主要物料衡算流程

1.2 物料衡算

全系统物料衡算较为繁琐，尤其是磷酸中含有铁、铝、镁等杂质，氨化中和产物组成较为复杂，因此参考相关文献[2]进行适当的简化。以图1中氢钾转化部分核算为例，Excel相关功能的引入及使用介绍如下。

计算基准：产量300 t/d，目标养分N- P2O5- K2O=15.0- 11.5- 14.5，氨气利用率94%，磷酸中磷(P2O5)利用率100%，氯化钾转化率96%，硫酸过量系数15%。主反应方程式：KCl+H2SO4=HCl+KHSO4。

(1) 投入物料量

w(P2O5)为61%氯化钾：300×1 000×14.5%/(24×61%)=2 971(kg/h)。

质量分数98%硫酸(反应部分)：2 971×61%×96%×2×98/(94×98%)=3 702(kg/h)。

质量分数98%硫酸(过量部分)：15%×3 702=555(kg/h)。

投入物料量：2 971+3 702+555=7 228(kg/h)。

(2) 产出物料量

w(P2O5)为61%氯化钾(未反应部分)：2 971×(1-96%)=119(kg/h)。

质量分数98%硫酸(过量部分)：15%×3 702=555(kg/h)。

所谓文化自信，就是一个国家、一个民族、一个政党对自身文化价值的充分肯定，对自身文化生命力的坚定信念。因为一个民族只有对自己的文化充满信心，才能在世界舞台上展现出坚持坚守的从容和奋发进取的勇气，焕发出创新创造的活力。

氯化氢气体：2 971×61%×96%×2×36.5/94=1 351(kg/h)。

硫酸氢钾：2 971×61%×96%×2×136/94=5 035(kg/h)。

转化部分氯化钾杂质：2 971×96%-2 971×61%×96%×149/94=94(kg/h)。

质量分数98%硫酸带入水分：3 702×(1-98%)=74(kg/h)。

产出物料量：119+555+1 351+5 035+94+74=7 228(kg/h)。

1.3 引入Excel

充分运用Excel中的加减乘除等基本运算功能及Sum，Average，Sumproduct等命令进行计算[3]，并对相关单元格进行关联，设置控制指标与被动指标区域，得到的配方计算Excel关联应用示例如图2所示。当C5～C12和E5～E12单元格输入的数值发生变化时，被动指标C14～C17和E14～E17随即发生变化，能清晰反映外界条件的变化对配方过程及最终指标的影响。

图2 配方计算Excel关联应用示例

(2) 被动指标区域的数值属于因变量，会随着控制指标区域数值的变化自动计算显示，是配方过程中关键参考指标，可根据该区域显示的数据提前预判配方是否合理、是否具备可操作性等。

(3) 使用Excel中的加减乘除等基本运算及Sum，Average，Sumproduct等命令将控制指标区域和被动指标区域所有数据以关联方程式的形式进行关联，最终控制指标区域内所有数值为自变量，而其余单元格内数值均为因变量。

(4) 按照上述方法，将生产流程中氢钾转化、混酸料浆、管反中和、造粒等各部分均按要求进行计算、关联，形成最终的复合肥配方计算表。表格布局及风格可根据个人习惯进行调整，使用过程中仅需输入控制指标，即可显示原料添加量/比例、产品养分含量、消耗定额等被动指标。若将原料成本计算进行关联，可同时显示最终产品生产成本。通过实际应用证实，复合肥配方计算表在产品配方过程中方便快捷、数据准确可靠。

2 过程指标调节

在复合肥配方和物料衡算以及实际生产过程中，根据经验发现，复合肥产品质量控制的关键点有2个：①混酸料浆的各项指标，如混酸磷钾比(P2O5/K2O，质量比)、混酸密度等；②配料过程中外加配料的添加量。

混酸料浆各项指标的波动会造成产品质量长时间不稳定，如混酸磷钾比过高，导致产品磷含量偏高、钾含量偏低，反之则产品磷含量偏低、钾含量偏高。因此，在生产配方变化不大的情况下，混酸磷钾比，磷酸的添加量及其含量、杂质成分，混酸密度等关键控制指标不允许进行频繁调整。

产品养分含量产生细微波动时，通过增减氯化钾、粉状磷酸一铵、尿素、硫酸钾等的用量可快速矫正产品养分含量，保证产品质量合格，即外加配料种类的增减及添加量的变化成为调节控制的关键，而将Excel相关功能引入，可在短时间内确定调节方案。以图3为例，产品养分含量出现波动时，具体使用方法如下。

图3 过程控制Excel关联应用示例

(1) 在产品含量显示区域的B4～B8中输入调整前产品相应数值。

(2) 在外加配料信息明细的B13～B16，C13～C16和D13～D16中输入外加配料养分信息。

(3) 根据产品含量显示区域调整后的C5～C8所显示的数值，在外加料调整明细表相应的B21～B24中输入外加料调整量，直至调整后的C5～C8内产品含量符合内控指标或国家标准要求为止。

(4) 根据外加配料增加情况区域内显示的外加料种类及相关添加量变化，通知外加配料岗位进行相应调整，即可在短时间内保证产品养分含量回归稳定。

3 转产过渡调节

随着市场对产品多样化的要求越来越高，不同规格的产品需随时进行切换转产，在同一套生产装置上实现转产时间短、不合格品产出少，成为各复合肥生产企业在转产过渡期间亟需解决的问题。为解决该问题，同样可将Excel相关功能引入转产的过程管理中，彻底改变以往循序渐进的转产模式，采用“降电流、补差量”一次性转产的新模式，取得了转产过程短、中间产品少、控制精确的效果。

该部分Excel相关功能的引入应用与图3基本一致，区别在于图3中基准量单元格B4为瞬时产量，转产时基准量单元格B4为系统母料总量。现以15- 15- 15产品转产15- 10- 20产品为例，具体应用方法如下。

(1) 逐渐减小烘干机电流，连续少量采出成品，将系统循环母料总量降至最低(威海恒邦化工有限公司烘干机正常运行电流130～145 A，转产时将电流降至80～90 A)。

(2) 在图4相应单元格中输入转产前系统母料量及养分数值，在外加料调整明细表对应输入外加配料调整量，转产后单元格C5～C7显示数值接近目标产品养分含量时，单元格B19显示数值即为过渡期间一次性瞬时外加料添加量。在添加外加料的同时，生产系统维持正常喷浆，保证造粒物料的干湿度。

图4 转产过渡期间Excel关联应用示例

(3) 随着外加料的补充及新产品配方的执行，烘干机电流逐渐趋于正常值，此时适当采出少许成品并立刻进行养分含量分析，然后根据分析结果，迭代使用过程控制Excel关联应用示例(图3)对产品养分进行微调，直至养分合格并保持稳定。

转产过程中引入Excel的相关功能后，基本可获得转产快速、不合格品少的效果。

4 结语

从实际运行情况看，将Microsoft Office办公软件中的Excel引入复合肥生产管理中，产品配方准确有效、调节快速灵敏，使复合肥产品一次质量合格率由最初的不足90%提升至目前的95%左右，且转产速度快、中间产品少，有效降低了生产成本。

[1] 化学工业部建设协调司，化工部硫酸和磷肥设计技术中心.磷酸 磷铵 重钙技术与设计手册[M].北京：化学工业出版社，1997.

[2] 江善襄，方天翰，戴元发，等.化肥工学丛书——磷酸、磷肥和复混肥料[M].北京：化学工业出版社，1999.

[3] 刘育林.Excel表格在复混肥料配方与成本测算方面的应用[J].磷肥与复肥，2009(4)：56- 57.

ApplicationofExcelintheProductionofCompoundFertilizer

WANG Lei

(Weihai Humon Chemical Co., Ltd., Weihai 264501, China)

In the process of the production and quality control of compound fertilizer, it is necessary to determine the product formula and process adjustment scheme through the material balance calculation. However, the calculation process is complicated. The relevant functions of Excel are introduced to product formula, adjustment of the process index and production transition adjustment, which has the characteristics of accurate and effective product formula, quick and sensitivity adjustment, high conversion speed and less intermediate products, and effectively reduces the production cost.

compound fertilizer; product formula; Excel; application

王磊(1986—)，男，工程师，主要从事硫酸、氮肥、磷复肥行业生产技术管理及技术服务工作；852265718@qq.com

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