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(1.鄭州大學 化工與能源學院，河南 鄭州 450001；2.濟源豐田肥業(yè)有限公司，河南 濟源 454650)

硫基復合肥的現(xiàn)狀與前景展望

苗俊艷1，侯翠紅1，王孟達2，王好斌1

(1.鄭州大學 化工與能源學院，河南 鄭州 450001；2.濟源豐田肥業(yè)有限公司，河南 濟源 454650)

對硫基復合肥的發(fā)展現(xiàn)狀進行了綜述，目前硫基復合肥生產(chǎn)存在產(chǎn)品氮含量低、副產(chǎn)鹽酸處理困難等問題。一些企業(yè)也做出了相應的技改，用副產(chǎn)氯化氫生產(chǎn)高附加值的下游產(chǎn)品，期望增強硫基復合肥的市場競爭力。

硫基復合肥；現(xiàn)狀；前景展望

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

我國的硫基復合肥生產(chǎn)技術于20世紀90年代初開發(fā)成功[1]。該技術利用料漿法磷銨裝置，將磷銨、氯化鉀低溫轉(zhuǎn)化、噴漿造粒等生產(chǎn)工序合為一體，實現(xiàn)了一體化生產(chǎn)硫基氮磷鉀三元復合肥，此法簡化了工藝流程、降低了投資和生產(chǎn)成本，同時由于濃度高、氯根含量低、可替代進口等多方面優(yōu)勢，在國內(nèi)發(fā)展十分迅速。

三元硫基復合肥除含作物生長需要的有氮磷鉀外，還含有硫元素。具有養(yǎng)分全、濃度高、性能好，應用范圍廣的特點，可作基肥和追肥使用，施用后不會造成土壤板結(jié)，在煙草、蔬菜、瓜果等忌氯經(jīng)濟作物上施用，農(nóng)產(chǎn)品的口味、色澤、外觀比氯基復合肥具有明顯的優(yōu)勢，具有很大的市場潛力[2]。目前，我國硫基復合肥生產(chǎn)技術較成熟，但由于生產(chǎn)工藝特點的限制，產(chǎn)品氮含量低，副產(chǎn)鹽酸處理困難，給企業(yè)增加了負擔，因此，必須在生產(chǎn)工藝上進行改進，使硫基復合肥得到進一步發(fā)展。

1 硫基復合肥的生產(chǎn)原理

硫基復合肥的生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 硫基復合肥工藝流程圖

濃硫酸和氯化鉀用0.3～0.7 MPa的蒸汽直接加熱，在轉(zhuǎn)化槽中100～130 ℃的條件下進行轉(zhuǎn)化反應，生成硫酸氫鉀再與磷酸混合，生成的混酸料漿后送入氨化工段，在管式反應器中用氣氨中和，生成一定中和度的硫基肥料漿進行噴漿造粒，反應中生成的氯化氫氣體經(jīng)用水吸收后生成鹽酸。硫基復合肥生產(chǎn)原理分兩步[3]：

①脫氯反應制備硫酸氫鉀。濃硫酸與氯化鉀在反應槽中于100～130 ℃下連續(xù)反應，生成KHSO4和HCl，HCl氣體經(jīng)三級吸收生成鹽酸。

H2SO4+KClKHSO4+HCl

②氨化中和反應。以磷酸作為磷源，生成的混酸料漿與氣氨在管式反應器中進行氨化中和反應，其化學反應式為：

2NH3+KHSO4(NH4)2SO4+K2SO4

H2SO4+2NH3(NH4)2SO4

H3PO4+2NH3(NH4)2HPO4

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

2 國內(nèi)硫基復合肥的生產(chǎn)與研究現(xiàn)狀

國內(nèi)硫基復合肥主要生產(chǎn)工藝是低溫轉(zhuǎn)化噴漿造粒和低溫轉(zhuǎn)化氨化轉(zhuǎn)鼓造粒工藝。自 1993 年山東紅日自主開發(fā)該項技術發(fā)明[4]以來，短短十幾年間，我國硫基復合肥生產(chǎn)得到了快速的發(fā)展。

國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)有很多，幾個大的硫基復合肥生產(chǎn)單位主要有：山東綠源年產(chǎn)60萬t硫酸鉀復合肥；湖北洋豐年產(chǎn)90萬t硫酸鉀復合肥；湖北鄂中化工有限公司年產(chǎn)50萬t硫酸鉀復合肥；河南濟源豐田30萬t硫基復合肥生產(chǎn)系統(tǒng)；貴州西洋肥業(yè)有限公司擴建硫基復合肥二期工程，建成后硫基復合肥年產(chǎn)量將達到100萬t。因為對當前國內(nèi)的硫基復合肥市場前景看好，一些地方也在籌建新的生產(chǎn)裝置，中石化巴陵分公司投資1 200萬美元，擬采用國內(nèi)生產(chǎn)技術，建設高濃度20萬t/a硫基復合肥和副產(chǎn)2.8萬t/a氯化銨生產(chǎn)裝置，四川邛崍的20萬t/a和達州100萬t/a的硫基復合肥項目當前正處于積極籌建之中[5]。

國內(nèi)對硫基復合肥進行了很多研究并在技術上進行了改進。2003年，孫維波[6]介紹了以硫酸、氯化鉀、尿素和磷礦等為原料一步法生產(chǎn)中濃度硫基復合肥(8-7-15)的實驗室實驗和工業(yè)試驗情況。同時該實驗利用硫酸氫鉀萃取磷礦和尿素料漿生產(chǎn)中濃度S -NPK復合肥，充分利用硫酸中氫離子的高位化學能分解磷礦，省去了磷酸過濾、洗滌、濃縮工序，產(chǎn)品中富含Ca、Mg、S、Fe等微量元素。楊培營等[7]對氨化轉(zhuǎn)鼓造粒技術進行改造，生產(chǎn)出15-15-15高濃度硫基復合肥。此方法中，尿素和磷酸一銨以外返料方式進入造粒機，利用磷酸和氨的反應熱蒸發(fā)水分，降低了干燥成本。2004年，荊小船等[8]介紹中濃度硫基NPK與高濃度硫基NPK的工藝流程和生產(chǎn)控制的異同點，利用高濃度硫基復合肥裝置生產(chǎn)中濃度復合肥，符合現(xiàn)代化肥行業(yè)的發(fā)展趨勢。

目前市場上廣泛應用的規(guī)格為15-15-15的硫基復合肥，氮養(yǎng)分能達到14%，若要達到15%以上，不僅操作控制難度大，而且氮的損失相當大。因此，采取增氮措施才能夠提高硫基復合肥中氮的含量。

2005年，中石化南京化學工業(yè)有限公司結(jié)合生產(chǎn)實踐，為提高氮的利用率，可采用液氨中和尿素熔融噴涂到成品中的方法，但要合理控制尿素的用量。2007年，王恒濤等[9]對低溫轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)硫基復合肥含氮量低的問題提出了解決方案。采用尿素熔融法并控制尿素熔融溫度在130～135 ℃，將尿素噴淋裝置移至冷卻機內(nèi)，同時，采用稀硫酸洗滌液，中和尾氣中的NH3，循環(huán)液達到一定濃度后可打入磷酸一銨溶解槽再利用，環(huán)保又經(jīng)濟，氮含量最高能達到15%。2011年，胡年根[10]對硫基復合肥裝置進行了提質(zhì)降成本的技術改造，采取在返料中添加尿素與農(nóng)用硫酸鉀，提高了氮鉀的含量，并將進一步開發(fā)硝基、緩釋型和水溶性等硫基復合肥，增加產(chǎn)品的市場競爭力。

硫基復合肥通常采用的都是進口的紅鉀，生產(chǎn)成本較高，因此采用國產(chǎn)白鉀代替進口紅鉀可降低生產(chǎn)成本。2010年，汪少華[11]提出使用國產(chǎn)白鉀代替進口紅鉀生產(chǎn)硫基復合肥，并對其中出現(xiàn)反應槽易冒汽、混酸相對密度波動大等問題，提出了解決方案，大大降低了生產(chǎn)成本，且肥料氯離子含量更低。2012年，內(nèi)蒙古齊華礦業(yè)公司[12]采用國產(chǎn)白鉀代替進口紅鉀生產(chǎn)硫基復合肥，給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

硫基復合肥生產(chǎn)中，HCl氣體吸收率低，尾氣排放超標是一項有待解決的問題。為此，很多企業(yè)對HCl吸收工藝進行了技改。

1998年，湖南化工設計院賓千帆[13]對硫基高濃三元復合肥生產(chǎn)中氯離子的最終處理進行了探討。一種方案采用降膜吸收法生產(chǎn)鹽酸，此法較成熟，但因其為腐蝕性物質(zhì)，儲存困難；另一種方案采用氣—液相合成法生產(chǎn)氯化銨，此法技術可靠、對環(huán)境污染小，并能獲得一定的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，用水吸收生成鹽酸后開發(fā)穩(wěn)定、制約因素少的無三廢排放的下游產(chǎn)品將會增加其附加值。2003年，山東紅日集團[14]對連續(xù)轉(zhuǎn)化HCl吸收工藝流程進行了改進。采用降膜吸收塔并在吸收塔處增設石墨換熱器的方法，結(jié)果尾氣中HCl的流量由0.635 kg/h降至0.3 kg/h，提高了HCl的吸收率，給企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟效益。2007年，孫維波等[15]對硫基復合肥轉(zhuǎn)化工序HCl尾氣冷卻工藝進行了技改。傳統(tǒng)的循環(huán)水冷卻吸收HCl尾氣，改進后的工藝在原流程基礎上，增加 HCl 尾氣與硫酸的換熱設備，既降低了HCl尾氣的溫度，提高了吸收率，同時經(jīng)升溫的硫酸與KCl反應，提高了起始反應速率。榮輝[16]對傳統(tǒng)用水吸收尾氣的吸收裝置進行了改造，用磷酸吸收尾氣中的氣氨，循環(huán)吸收液重新返回混酸系統(tǒng)利用，使尾氣排放達標。同時，對文丘里喉管處磷銨集結(jié)的問題提出應定時清理的方案。凱恩德利公司[17]獨立研發(fā)的鹽酸法食品級磷酸生產(chǎn)工藝，主要利用硫酸鉀項目的副產(chǎn)品鹽酸分解磷礦，再經(jīng)過萃取提純磷酸，代替硫酸法生產(chǎn)磷酸，避免了磷石膏的產(chǎn)生，減少環(huán)境污染。該工藝解決了硫基復合肥工藝鹽酸銷售、運輸和儲存的問題，變廢為寶，同時副產(chǎn)氯化鈣，可以生產(chǎn)不同級別的磷酸，增加了企業(yè)效益。

3 結(jié)論與展望

隨著整個化肥行業(yè)的不斷發(fā)展，硫基復合肥產(chǎn)銷形勢在不斷發(fā)生變化。目前，硫基復合肥技術成熟、產(chǎn)量穩(wěn)定，而主要原材料硫黃和氯化鉀價格暴漲，導致生產(chǎn)成本劇增。由于市場秩序混亂，氯基冒充硫基現(xiàn)象時有發(fā)生，造成硫基復合肥的價值和作用被嚴重低估。農(nóng)產(chǎn)品消費觀念和農(nóng)民用肥觀念相對落后，優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)復合肥賣不上好價格。由于工藝特點限制，市場上15-15-15(S)實際上是12-18-15(S)，氮含量很難達到15%，一些替代品如氯基、高塔、控釋等其他種類復合肥或配比靈活，或成本低廉，或賣點突出，嚴重影響硫基復合肥的發(fā)展。

因此，硫基復合肥企業(yè)需要繼續(xù)發(fā)揮現(xiàn)有優(yōu)勢，重新認識產(chǎn)品定位，挖掘潛在價值，為企業(yè)和產(chǎn)品發(fā)展謀取新生之路。硫基復合肥質(zhì)量穩(wěn)定、肥效高、抗逆性強、提高氮肥利用率、促進豆科作物油脂的形成、有效改良土壤鹽堿性和土壤理化性狀、能降解植物體中亞硝酸鹽含量、預防作物發(fā)生根腐病及腐爛病，且富含各種中微量元素等，是一種重要的硫肥。要加大宣傳力度，升級產(chǎn)品，整合重組，走出國門[2]。工藝技術是限制硫基復肥發(fā)展的一大瓶頸，因此應對硫基復合肥工藝加以改進，解決硫基肥中氮含量低的問題，解決副產(chǎn)氯化氫的下游產(chǎn)品的問題，變廢為寶，增加鹽酸的附加值，進一步增強硫基復合肥在我國的市場競爭力。

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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

苗俊艷(1988-)，女，博士，碩士在讀；聯(lián)系人：侯翠紅(1970-)，女，博士，教授，研究方向為中低品位礦產(chǎn)資源綜合利用，E-mail:hou-cuihong@163.com。

TQ445.9

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1003-3467(2014)01-0021-03