国内外磷酸二铵技——黄文雄

国内外磷酸二铵技术发展中国五环工程有限公司 黄文雄 郭国清磷铵是一种高浓度复合肥。

2007年世界DAP产量达2760.87万吨，IFA预测从2010到2013年每年需求增长4%，预计2013年达3600万吨。

我国2009年DAP产量达1044万吨，占世界总产量的30%。

目前我国DAP生产能力已达1500万吨。

近几年国内外DAP产量迅速发展，生产技术也有改进。

1．国外磷酸二铵装置生产技术概况（1）国外磷酸二铵生产技术的发展磷铵生产始于1920年，上世纪四十年代美国TVA完成新工艺的中间试验。

自1955年在美国密苏里建设了世界上第一个采用湿法磷酸为原料生产磷铵的生产装置以来，其生产方法引起了广泛的重视，并通过几十年的不断改进，开发并完善了多种磷铵的生产工艺技术。

上世纪六十年代初，美国TVA开发了预中和转鼓氨化粒化磷铵生产工艺技术，使磷铵生产在技术上和经济上取得了突破。

在此后的二十多年中，世界上众多的磷铵生产装置均采用该工艺，到上世纪九十年代，该工艺仍是世界上磷铵生产采用最多的工艺。

该工艺是将氨和磷酸按比例在预中和器中反应，生产一定N/P摩尔比的磷铵料浆，然后通过料浆泵送至造粒机，同时在造粒机中补加一定量的氨或磷酸，使之在造粒的同时，继续进行反应以获得产品质量要求的N/P摩尔比。

该工艺在世界上建厂最多，工艺对磷酸的浓度、磷酸的质量要求较低，对磷酸的杂质含量没有特定的要求，磷矿的适应性强，装置操作简单，同时产品品位调整容易、方便。

由于料浆泵送的要求，反应料浆含水量高（20%），造粒及系统的返料比高（5-6），干燥用燃料消耗多。

为克服其不足，六十年代末，TVA首先采用管式反应器工艺代替槽式中和工艺，管式反应器工艺对中和料浆的含水量没有要求，因而可降低造粒物料的返料比及能耗。

但最初，管式反应器工艺仅能成功地用于MAP、NPK的生产，因为氨的损失较大，不能用于DAP的生产。

为此，在TVA开发的管式反应器工艺的基础上，西班牙的A.S.CROS、法国的AZF、日本的NISSA、HITACH、德国的UHDE等公司进行技术开发，使管式反应器工艺成功地应用于DAP的生产。

管式反应器工艺， 由于没有料浆泵送的要求，反应料浆的含水量可以5-10%操作，可使造粒及全系统的反料比，减少至2.5--3∶1，使相同设备的操作弹性增大。

由于返料量低，相同系统的生产能力增大，所以单位产品的电耗低。

同时由于料浆含水少及返料比低，使干燥用燃料油消耗也少。

1981年法国AZF成功地开发了AZF双管反应器工艺，与单管器工艺相比，该工艺在干燥机里安有管式反应器生产MAP，利用反应热，能耗也更节省。

但是粉尘较大，三点加氨操作较复杂。

同时为方便装置的生产和操作控制，美国JACOBS和西班牙的INCRO公司结合管式反应器工艺和预中和器式工艺的优点，开发出预中和+管式反应器工艺，该工艺操作简单，灵活。

（2）磷铵装置大型化当前，国外生产磷铵的工厂主要分布在美国、摩洛哥、突尼斯、印度、俄罗斯等国家。

工艺技术没有大的变化，装置规模大型化是国外磷铵生产发展的大趋势。

最近几年，已在沙特、摩洛哥、澳大利亚、印度等国家和地区投资兴建了数套大规模DAP装置，生产能力都在3000吨/日以上，当前国外最大规模已达到3712吨/日（美国）。

近几年国外产磷国新建磷酸装置单系列规模为45万吨，DAP装置单系列为95万吨。

国外磷酸装置生产从节能考虑有些国家采用半水法工艺，如澳大利亚、沙特、俄罗斯等国家；磷铵装置大都采用预中和+管式反应器工艺。

2. 国内工艺技术概况2.1国内磷铵生产技术发展我国在1963年就完成了中和双轴造粒制磷铵的试验，1969年采用多槽中和喷浆造粒干燥工艺，在南化磷肥厂建成一套年产3万吨磷铵装置，但由于设备结构不合理，于1974年改为预中和转鼓氨化粒化工艺。

针对中国磷矿的特点，中国建设了一批小型“料浆法”磷铵装置，采用喷浆造粒工艺，为我国磷复肥生产的发展曾作出了一定的贡献。

为适应农业对磷肥的需要，上世纪八十年代以来，我国先后引进国外先进的工艺技术建设了多套DAP装置，铜陵磷铵厂年产12万吨DAP装置,采用喷浆造粒干燥技术；南化、大连年产24万吨DAP装置，采用DAVY预中和转鼓氨化粒化工艺技术；黄麦岭年产18万吨MAP/DAP装置，采用JACOBS预中和+十字管反应器工艺；中阿合资秦皇岛年产48万吨DAP装置，采用AZF双管反应器工艺。

鹿寨年产24万吨DAP 装置，采用西班牙ESPINDESA的管式反应器工艺，瓮福年产60万吨DAP装置，采用NORST HYDRO预中和+十字管反应器工艺。

三环年产60万吨DAP装置，采用INCRO预中和+十字管反应器工艺。

通过多年的消化、吸收和生产实践，目前中国在磷铵工程设计、设备制造、生产等方面基本与国际接轨。

国内DAP生产装置生产能力和技术见下表。

表1 国内磷酸二铵的生产装置及技术情况一览表地址或厂名 装置规模（万吨/年） 生产工艺银川、个旧等 3 预中和氨化粒化华县、湛江等 6 预中和氨化粒化铜陵 12 槽式中和喷浆造粒干燥（引进）铜陵 24 预中和氨化粒化红河州 18+18＋60 INCRO，S.A.管式反应器+预中和反应槽混合工艺（改建）瓮福金昌 12＋24 AZF双管反应器（引进），管式反应器+预中和反应槽混合工艺南化、大连 24 预中和氨化（引进）宣威 24＋10 预中和氨化（引进），管式反应器贵溪 24 预中和氨化粒化后改管式反应器（引进） 秦皇岛 48 AZF双管反应器（引进）鹿寨 24 TR单管反应器（引进）黄麦岭 18（30） Jacobs预中和转鼓氨化（引进）贵州宏福 60+60 Norsk Hydro管式反应器+预中和槽（改建）云南三环合资 60 INCRO，S.A.管式反应器+预中和反应槽混合工艺中化三环 60+60 管式反应器+预中和反应槽混合工艺云南磷肥基地 60+60 管式反应器+预中和反应槽混合工艺开阳 60 管式反应器+预中和反应槽混合工艺中化涪陵 24 管式反应器+预中和反应槽混合工艺青海云天化 24 管式反应器+预中和反应槽混合工艺大峪口 60 管式反应器宜化大江 30+30 管式反应器+预中和反应槽混合工艺云南江川 24 管式反应器（引进）2.2 国内磷铵生产技术特点二十世纪九十年代世界上主要磷铵生产工艺技术我国都已引进，通过消化、吸收、创新形成我国专有的磷铵生产工艺。

有管式反应器+预中和反应槽混合工艺和管式反应器工艺；特别是管式反应器生产工艺，我国已有成熟的操作方法，达到世界先进水平。

根据我国磷矿的特点，我国磷肥生产已形式80万吨/年硫酸-30万吨/年磷酸-60万吨/年磷铵模式，目前国内大部分建设都采用该模式。

磷酸工艺采用二水法，磷铵工艺采用管式反应器+预中和反应槽混合工艺。

针对二十世纪九十年代我国DAP产品存在产品质量达不到国际标准（养份达不达18-46，产品水份高超标），电耗高，燃料消耗高（11kg油/tDAP），通过对引进国外先进技术消化、吸收、创新，2000年以后我国DAP产品质量达到国际标准要求，产品出口国外；同时能耗下降，达到国外先进指标。

目前我国DAP设计不再引进，完全采用国内专有技术，而且在许多技术上有创新。

主要技术改进如下： （1）优化管式反应器设计：优化国外引进的管式反应器，减少氨的损失，设备完全国产化；（2）改变管式反应器工艺操作条件：降低管式反应器中和度，在床层中氨化器进一步氨化，减少氨的损失；磷酸全部加入洗涤系统；（3）添加氮源使得产品质量达到国际标准，或减少造粒机的氨损失；（4）造粒机尾气采用多级洗涤，减少氨损；（5）流化床和除尘气采用干法除尘，有利水平衡；（6）产品包装增加筛分，提高产品质量；（7）增加干燥机长度，减少产品水份含量，产品水含量达标；（8）干燥机燃料油改用煤，降低产品成本；（9）生产DAP可使用液氨直接进入管式反应器中进行反应，节省了氨蒸发的蒸汽消耗。

空气处理系统采用液氨作为空气冷却除湿介质，减少了蒸汽的消耗；（10）对于重要的泵及风机采用变频器，以节能电耗。

（11）在设计中充分地利用低位热能，将流化床冷却器的尾气经除尘器后作为热风炉的二次空气，既减少了废气排放，又降低了能耗；（12）产品采用流化床冷却，设备布置紧凑，冷却效率高；（13）干燥后产品采用两级筛分，并设置了产品精制筛，产品粒度控制在90％ ＋2 /－4mm，产品粒度更均匀；（14）产品进行包裹处理，提高产品外观质量。

2.3 大型磷铵工艺技术方案的选择各种磷铵生产流程原则基本相似，但又各有其特点，关键区别在于管式反应器操作条件和洗涤系统。

由于管式反应器+预中和反应槽混合工艺是把管式反应器和预中和槽反应器有机地结合起来，既具备了管式反应的优点，同时对湿法磷酸的质量具有较强的适应性，考虑到国内磷矿供应情况，磷酸质量的波动对磷铵生产的影响，因此，对大型磷酸二铵装置推荐管式反应器+预中和反应槽混合工艺。

该工艺操作简单，灵活。

目前我国磷铵装置的最大能力为60万吨/年DAP；从设计考虑要设计95万吨/年DAP装置完全是可以的，设备制造能力也是可以满足要求；但是要考虑到设备的运输问题。

2.4磷酸二铵装置国产设备应用从南京和大连引进美国DAVY预中和反应槽工艺后，我国就开始磷铵装备的国产化工作。

从最初的大部分设备引进，到目前大部分设备都可以国产化；30万吨/年磷酸装置全部可以国产化，而60万吨/年磷铵装置只能大部分国产化，部分设备还需要引进国外先进设备。

（1） 管式反应器和氨分布器管式反应器和氨分布器布置在造粒机内部，均属于关键设备，国内可以供货。

管式反应器采用UB6材质，氨分布器采用316L材质。

（2） 造粒机造粒机是磷铵装置的主要设备，完全可以国产化。

（3） 干燥机干燥机为回转圆筒式设备，完全可以国产化。

造粒机和干燥机设备直径很大，无论是汽车还是火车，设备的整体运输都不能实现，为此，这两台设备的筒体可考虑在现场卷制，或者在车间分段制造；大齿圈和滚圈等部件采用工厂加工预组装，分片运输现场组装的方案。

（4） 流化床冷却器流化床冷却器，它具有投资省，占地面积小，操作费用低，冷却效果好的特点。

完全可以国产化。

（5） 离心风机磷铵装置离心风机除部分风机输送的气体含尘量较低以外，大多数风机的操作工况较为恶劣。

其输送的气体不但含尘、而且温度较高，腐蚀性较强。

因此对这类风机的壳体采用碳钢衬胶，叶轮316L不锈钢。

风机设有喷嘴冲洗系统，在运行中间断冲洗叶轮前后叶片，以防止结垢现象。

对大型磷酸二铵装置建议干燥机尾气风机和造粒尾气风机从国外进口。

（6） 粉体工程设备磷铵生产装置中粉体工程设备有筛分机、大颗粒破碎机、斗式提升机、刮板输送机、带式输送机、称重带式输送机（给料机）、螺旋输送机、振动给料机等。