工业级磷酸一铵滤渣生产硫基复合肥

廖国刚，张晓红，陈德高，邓永达，游光刚，张洪绪

（瓮福（集团）有限责任公司，贵州 福泉 550501）

瓮福（集团）有限责任公司拥有30 kt/a工业级磷酸一铵（MAP）生产装置和2 套100 kt/a 粒状硫酸铵生产装置。工业级磷酸一铵生产采用预处理酸或萃余酸（湿法磷酸净化萃取后剩余浓磷酸）与液氨反应，经过滤除杂、浓缩结晶、离心干燥得产品。工业级磷酸一铵副产物滤渣含有五氧化二磷和氮，此前副产滤渣由磷酸二铵（DAP）及粉状磷酸一铵装置在生产过程中养分调整时进行消化。随着公司生产经营调整，目前粉状磷酸一铵装置停产，磷酸二铵装置难以完全消化工业级磷酸一铵滤渣，滤渣有效利用成为困扰生产的难题。

粒状硫酸铵装置是公司的环保装置，主要用于消耗合成氨装置产生的硫酸铵料浆。硫酸铵装置有使用萃余酸联产16-20-0-13（S）硫基复合肥的成功经验，而工业级磷酸一铵滤渣再浆后的渣浆性质与萃余酸相近，为此使用工业级磷酸一铵滤渣试生产16-20-0-13（S）硫基复合肥，既可解决滤渣利用问题，又可实现硫酸铵装置柔性化生产。

1 原料及流程

1.1 原料指标

使用的原料主要为硫酸铵料浆、萃余酸、浓磷酸以及工业级磷酸一铵渣浆，具体分析结果如表1、表2所示。

表1 浓磷酸、萃余酸化学组成 %

表2 工业级磷酸一铵渣浆、硫酸铵料浆分析结果

1.2 渣浆消耗流程

在工业级磷酸一铵生产过程中，压滤产生的滤渣通过再浆的形式形成渣浆，储存于渣浆槽内，通过泵输送进入硫酸铵装置反应槽，参与中和反应形成硫基复合肥料浆，再进行喷浆造粒，最后得到硫基复合肥（见图1）。

2 试生产

根据现有原料和硫酸铵装置的功能及条件，要生产硫基复合肥16-20-0-13（S），硫元素由合成氨装置送来的硫酸铵料浆提供，磷元素由工业级磷酸一铵渣浆和再浆使用的磷酸提供，氮元素由硫酸铵料浆和中和水溶磷所用的氨提供。

2.1 工业级磷酸一铵渣浆+硫酸铵料浆阶段

转产之初，系统母料为粒状硫酸铵，向反应器中加入渣浆，通入一定量的氨进行中和反应，制得的硫基复合肥料浆通过料浆泵输送进入造粒干燥机进行喷浆造粒。转产采用小喷浆量方式进行生产置换，经过约20 h的生产置换，产品过程样指标基本接近16-20-0-13（S）指标需求（见图2），连续生产3 d，共计生产产品330 t。

由图2可知，在实际生产过程中产品总磷与总氮负相关。从过程产品点样统计看，每个点样均有单项指标不合格，甚至2项及以上指标不合格。产品不合格最根本的原因为工业级磷酸一铵渣浆杂质含量高、水溶磷含量低。杂质含量高，影响产品的整体养分含量。水溶磷含量低，用于与氨反应的磷量少，导致反应过程固氮能力较差，氮含量偏低；要保证产品中的氮含量，必须增加硫酸铵料浆的添加量，但硫酸铵料浆的增加，会导致产品中五氧化二磷含量降低。

综上所述，工业级磷酸一铵渣浆+硫酸铵料浆不适宜生产16-20-0-13（S）硫基复合肥。

2.2 萃余酸+硫酸铵料浆+工业级磷酸一铵渣浆阶段

对生产工艺进行调整，采用萃余酸+硫酸铵料浆+工业级磷酸一铵渣浆作为生产原料进行生产。首先采用萃余酸和硫酸铵料浆进行生产，调整系统母料指标，待产品质量指标满足市场需求后，根据生产实际逐步添加工业级磷酸一铵渣浆。萃余酸+硫酸铵料浆作为原料连续生产24 h之后，逐步添加工业级磷酸一铵渣浆，记录生产过程产品质量分析指标（见图3）。本批次试生产产品共计316 t。

图3 萃余酸+硫酸铵料浆+工业级磷酸一铵渣浆模式过程样质量趋势

由图3 可以看出，前期采用萃余酸+硫酸铵料浆作为原料进行指标调整，能够快速生产出合格产品。但养分无调整空间，试着向反应器中添加一定量的工业级磷酸一铵渣浆，过程样即出现不合格，无法满足市场对产品质量的需求。

综上所述，萃余酸+硫酸铵料浆可以生产优质的16-20-0-13（S）硫基复合肥，但不宜再添加工业级磷酸一铵渣浆调整养分。

2.3 浓磷酸+工业级磷酸一铵渣浆+硫酸铵料浆阶段

为了消化工业级磷酸一铵渣浆，按照萃余酸的性质及指标分析数据，采用浓磷酸混配渣浆（使得指标接近萃余酸）替代萃余酸。系统母料基本满足质量需求，直接调整反应器进料，进行连续生产，共生产产品1 398 t，消耗浓磷酸476.5 t、工业级磷酸一铵渣浆417.8 t（回收利用渣浆中的P2O5113.4 t、N 9.71 t）。生产过程产品质量分析指标见图4。

图4 浓磷酸+工业级磷酸一铵渣浆+硫铵料浆模式过程样质量趋势

由图4 可以看出，采用浓磷酸+工业级磷酸一铵渣浆+硫酸铵料浆的生产模式，产品质量能很好满足市场需求，工业级磷酸一铵渣浆与浓磷酸用量配比超过45%，产品过程样养分存在较大富余，渣浆比例还有大的增加空间。

工业级磷酸一铵生产根据原料质量情况，吨产品会产生滤渣0.6～1.2 t（以下计算按0.9 t/t 进行）。生产工业级磷酸一铵产品2.0 万t，产生滤渣1.8万t，对应需要生产超过6万t的硫基复合肥，对于现装置的生产能力以及市场对硫基复合肥的需求，完全可以满足工业级磷酸一铵生产所产生的渣浆消耗。

综上所述，采用浓磷酸+工业级磷酸一铵渣浆+硫酸铵料浆可以生产优质的16-20-0-13（S）硫基复合肥，可以确保消耗工业级磷酸一铵产生的滤渣超过2万t/a，拓宽了公司生产经营渠道。

使用浓磷酸+工业级磷酸一铵渣浆代替萃余酸，硫基复合肥产品质量得到一定提高，但是产品的一次合格率还有很大的提升空间。工业级磷酸一铵渣浆同步得到消化，但渣浆引入磷占总磷不足50%，渣浆消耗仍有提升空间。为此，在后续生产中建议：转产时先用萃余酸或浓磷酸调整系统指标至合格，再视养分情况，添加工业级磷酸一铵渣浆进行生产；为完全、同步消化渣浆，使用浓磷酸+工业级磷酸一铵渣浆+硫酸铵料浆进料模式，稳定控制生产负荷，提高产品的一次合格率。

3 试生产中存在的问题及对策措施

试生产过程中，因为进入反应器的原料性质发生改变，生产工艺和控制参数也随之进行一定的微调，导致生产过程出现波动。在参数调整过程中，出现系统料被拉空、系统造粒粉化、造粒干燥机机头严重结疤等问题。经过研究分析，找到问题的原因并采取有效措施进行解决。

3.1 造粒干燥机机头位置结疤、造粒效果差

工业级磷酸一铵渣浆杂质含量高，反应生成的硫基复合肥料浆黏度大，在进行喷浆造粒过程中，料浆会附着在造粒干燥机机头的抄板上，形成结疤；与此同时，料浆黏度的增加，会导致物料颗粒相互黏结，物料极易形成大粒子，在经过破碎机破碎后，就会出现大量不规则物料，喷浆造粒成球率低，导致造粒效果变差，严重影响产品的外观质量。

因为必须消耗渣浆，反应产生的硫基复合肥料浆的高黏度就无法避免，生产过程主要采取调整压缩空气量，保证在喷浆造粒过程中，料浆能够达到最佳的雾化效果。保证喷枪喷出的料浆能够与母料形成的料幕充分接触，既保证料浆不大面积附着在抄板上，又确保造粒颗粒粒径在需求范围内。同时，增加对造粒物料和料浆密度的分析频率，确保及时发现问题，及时调整操作参数。

3.2 养分控制不合格

主要矛盾点在于产品中P2O5和N的平衡。工业级磷酸一铵渣浆的添加量控制不稳定，以及养分调整不及时等会导致产品养分出现波动。

采取的措施主要是调整生产配方，稳定工业级磷酸一铵渣浆的添加量，建立工业级磷酸一铵渣浆添加与养分控制变化的数学模型，根据产品过程样结果修正配比参数，并及时调整工艺操作参数。

3.3 产品温度高

为了控制产品水分，需要对物料进行高温干燥，干燥后的物料未能得到及时有效的冷却就进入到产品包装线，导致产品出现吸潮、结块现象。

为了确保产品的水分，必须提高干燥温度。在生产硫基复合肥期间，干燥后的物料温度较生产粒状硫酸铵增加了5～8 ℃。为了降低产品温度，主要通过控制生产负荷减少干燥物料量，修复板式冷却器对产品进行强制冷却等手段，保证后续产品包装温度。

3.4 尾气排放指标波动

主要是由于工业级磷酸一铵渣浆与硫酸铵料浆在氨的作用下会发生反应，加上硫酸铵料浆中溶解有大量亚硫酸铵，在经过喷浆造粒及干燥之后，就会产生二氧化硫等尾气。当尾气洗涤液pH 值偏低时，二氧化硫不能很好进行洗涤回收，后续会与尾气中的其他成分反应形成气溶胶，严重影响湿式电除尘器的运行，导致尾气排放指标出现波动。

为避免生产过程中二氧化硫的产生，在中和反应阶段，适当增加氨的用量，提高硫基复合肥料浆的pH 值，减少二氧化硫在喷浆造粒干燥过程的逸出；加强尾气洗涤液的循环置换，保证洗涤效果。

4 结束语

硫基复合肥在东南亚市场需求量巨大，而当前工业级磷酸一铵的产品中五氧化二磷附加值大。因此，消耗工业级磷酸一铵副产物渣浆，用于联产硫基复合肥不失为当前生产经营的较好选择。

采用浓磷酸+工业级磷酸一铵渣浆+硫酸铵料浆进料模式，消耗工业级磷酸一铵渣浆联产硫基复合肥，在满足生产和市场需求同时，为粒状硫酸铵装置柔性化生产提供了可行的方案。