硝基复合肥发展现状与市场前景.doc

硝基复合肥发展现状与市场前景
张德
【摘要】 硝基复合肥是近十年来我国正在迅速发展的一种高效、环保的化肥新品种，近年来农用硝酸铵的改性更是促进了硝基复合肥生产技术的研究开发。硝基复合肥安全可靠、使用方便、环保性能好、养分含量高，既保留了原有硝酸铵的基本特性，含有氮磷钾等作物生长所需的营养元素，养分均衡，有效成分含量高，又能满足传统化肥市场的需求。本文介绍了硝基复合肥的性能特点、生产工艺、技术进展、装置建设、市场前景，并对国内今后硝基复合肥产业的发展提出了一些建议。
【关键词】 硝基复合肥生产工艺进展现状市场发展建议
对于国内目前各种单一化肥，市场需求已趋于饱和，同时，农业产业结构的不断调整，经济作物在农业种植中所占的比例日趋增加，对各种复合肥的需求量也越来越大。硝基复合肥同时含有氮磷钾等作物生长所需的营养元素，养分均衡，有效成分含量高，可用于各种经济作物、油料作物、旱地作物的基肥和追肥，广泛适用于各种类型的土壤，还可以节省大量的肥料包装、运输、存储及施肥的费用，是一种增产效果显著，具有良好经济效益和社会效益的优质氮肥。
1 性能特点
氮肥按其中所含氮素养分的形态，可分为铵态氮肥、硝态氮肥、酰胺态氮肥以及经过改性的长效氮肥，见表1。在硝态氮肥中，真正可称为“硝态氮肥”的只有硝酸钠、硝酸钙等少数品种。实际上硝酸铵、硝酸铵钙是硝、铵态氮肥，硝酸磷肥是氮磷两元复合肥，硝酸钾是氮钾两元复合肥，硝基复合肥是氮磷钾三元复合肥，所以现在可以用“含硝态氮肥”把以上品种都包括在内。
表1氮肥的主要种类及特性
硝态氮N03-和铵态氮NH4+是植物吸收氮素营养的两种主要形态，在土壤中，铵态氮主要被土壤胶体吸附，也存在土壤溶液中，氨挥发是其主要损失途径。而硝态氮主要存在于土壤溶液中，淋溶和反硝化是其主要损失途径。作为植物的氮源，铵态氮进入植物体后必须尽快与有机酸结合，形成氨基酸或酰胺，铵态氮的积累对植物有毒。硝态氮进入植物体后，一部分还原成铵态氮，其余可暂时贮存在细胞的液胞中。其特点就是肥效快。氮肥本身就是肥效快的肥种，含硝态氮肥又是在氮肥中肥效最快的，适用于生长期短的作物。
硝基复合肥足以硝酸铵为氮源，添加磷、钾等复肥原料，对肥料进行二次加工生产出的N+P205+K20 >40%的高浓度复合肥料，在生产硝基复合肥的原料中，硝酸铵含氮量高、来源广、易得价廉。我国磷矿资源丰富，原料磷完全可以满足企业生产需求。原料钾国际市场供应充足，而且进口不受配额限制。因此具有各种原料资源的化肥企业完全可以有条件因地制宜地开发生产硝基复合肥。
硝基复合肥是一种含铵态氮、硝态氮、有效磷的高浓度复合肥，与传统复合肥相比，肥效快、吸收率高，还具有抗土壤板结特点。与尿素相比养分流失少，尿基氮要先变成硝基氮后才能被农作物吸收，在变换过程中，一’部分尿基氮流失了，既造成肥料损失，又对污染了生态环境。而硝态氮不需经过二次转换就可直接被作物根部吸收，含硝态氮肥广泛用于各种作物的基肥和追肥，适用于各种类型的士壤，凶此受到国家产业政策大力扶持。
2生产工艺
硝基复合肥的生产方法有固体团粒法、部分料浆法和熔融造粒法三种，其中熔融造粒法生产硝基复合肥可直接利用熔融硝酸铵加入磷酸铵、硫酸钾、氯化钾等复肥原料和防爆添加剂后形成混合熔体，在造粒过程中边冷却边团聚成粒，并逐步解决了高黏度固液混合物流动不畅、易堵塞造粒喷头、产品防爆等技术难题，适合于工业化连续生产，目前应用最为广泛。
熔融造粒法生产工艺流程见图l，其过程可分为4个工序进行：①液体原料蒸发。来自造粒硝酸铵装置蒸发工段的温度为170—175℃、浓度≥97.5%的硝酸铵熔融液，在蒸发器中150—175℃温度下真空蒸发浓缩至浓度为98.0%～99.7%：②固体原料预热。将粉状干燥的磷、钾复肥原料经过预热器用0. 5MPa的蒸汽进行加热，预热到85～110℃：③原料搅拌混配。熔融硝酸铵和磷、钾复肥原料及防爆添加剂按约定比例在混合搅拌器中搅拌均匀，并用熔融泵送至造粒塔高位槽：④塔式喷头造粒。混合熔融液在造粒塔造粒机内，经喷头喷淋造粒，球状液滴在造粒塔内落下时与塔内冷却空气逆向接触，冷却至40～70℃结晶成白色固体颗粒且不具爆炸性的硝基复合肥产品，经造粒塔下锥体下科漏斗落入皮带运输机经同转筛送 与其他几种硝基复合肥的生产方法相比，熔融造粒法生产硝基复肥的优点是：①可直接利用硝酸铵装置生产的硝酸铵溶液，省去了硝酸铵的二次运输、二次粉碎等工序，既简化了工艺流程，又最大限度地降低了能耗和生产成本，同时也确保了生产的安全性；②熔融造粒充分利用了硝酸铵熔融液所产生的热量，混合熔体水分含量低，无需干燥过程，节省了大量能源，且装置建设投资和操作费用低：③合格成品颗粒百分含量高，生产过程返料量少，操
作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺；④可以生产出高氮、高浓度的硝基氮磷钾复合肥，产品颗粒表面光滑、合格率高、不易结块、成分稳定、养分均匀、市场竞争力强。
3技术进展
自2002年9月30日国务院办公厅下发国办发【2002】52号《关于进一步加强民用爆炸物品安全管理的通知》的文件，明确将硝酸铵纳入民用危险爆炸物品进行管理后，未改性的硝铵被严禁作为农业肥料进行销售和使用，硝酸铵更加成为国家生产安全和治安安全双重监管的特殊产品，企业的产量和市场结构因国家政策的骤变发生了根本性的变化。
经过8年多来硝酸铵生产企业和有关科研院所的共同努力，农用硝酸铵的改性工作取得了很大的进展。国内30余家硝酸铵生产企业，除少部分厂家转产尿素或工业硝酸铵外，不少厂家都充分利用自身的优势，将造粒硝酸铵经过改动不多的工艺过程，增添部分设备，生产出了硝酸铵钙、硝铵锌、硝磷铵硝基复合肥等多种硝酸铵改性肥料，由此不仅按国家的有关要求解决了农用硝酸铵具有爆炸性的安全隐患，使国内硝基复合肥的生产技术实现了新的突破，同时也促进了企业的产品结构调整和增强了企业抗风险的能力。
川化集团有限责任公司在国内最早开始硝酸铵改性及硝基复合肥的生产。2003年开发成功了塔式硝基复合肥生产技术，可充分利用原有造粒硝铵生产装置，只需添加固体称量设备和固液混合器，改造造粒喷头，即可生产硝基复合肥产品。2003年10月l5日公开了专利号为CN03117288.1的一种颗粒硝基复合肥的生产方法，其原料包括：液体硝酸铵，含磷、钾的复肥原料，添加剂。经以下工序制成成品：液体原料蒸发，固体原料预热，原料混配，造粒，包装得成品。本发明生产方法的优点是：直接利用熔融硝酸铵，加入复肥原料和添加剂，采用现有造粒硝铵生产设备进行复肥造粒。工艺简单，易于操作，投资省，见效快，适合于工业化连续生产：产品为白色颗粒，粒度在1.0—4. Omm之间，强度高，不结块，总养分为35%～4096；产品弥补了国内硝态氮肥料缺口，不具有爆炸性，便于施用和运输。
四川金象化工产业集团股份有限公司2003年引进了世界最先进的生产线和设备，采用了目前世界最先进的加压中和、常压高温空气气提、电腩自动配料、高速混融、熔融复合、高塔造粒等工艺，将液态硝酸铵与磷、钾、钙、锌、防爆剂等原材料高速混合在熔融状态下进行复合，生产硝酸和硝基系列磷、钾、钙等硝基复合肥，开发了硝基复合肥系列产品，如硝酸铵磷、硝酸铵钙、硝酸铵钾、硝酸铵磷钾等多种二元和三元复合肥。生产装置还采用了西班牙花王公司最先进的防结块剂，成功解决了硝基复合肥易潮解结块的问题，产品保持松散颗粒状态和施用极为方便的特点。四川金象产业集团通过自主研发的硝基复合肥清洁节能生产技术，在生产硝基复合肥方面目前拥有“硝酸制造工艺、硝酸铵生产工艺、高塔造粒生产复合肥”三大国内领先技术，并且该公司具有自己专业的生产技术研发部门。
在硝基复合肥生产原料的开发利用方面也取得了一些进展。山东联合化工股份有限公司、四川金象化工集团根据三聚氰胺尾气特点，通过优化传统的硝酸铵生产流程、中和蒸发设备设计，适当加大了中和器设计容积，调整中和室液位高度，在内筒增设一定数量的破泡板，并对蒸发器设置等进行了改进，成功回收利用三聚氰胺尾气生产硝酸铵或硝基复合肥。
目前，工业化装置已经在山东联合化工有限公司和四川金象化工集团两个企业分别建成了13万t/a硝基复合肥装置、60万t/a硝基复合肥装置，产品质量达到国家标准。利用三聚氰胺尾气生产硝基复合肥，原料利用率高，不仅不需要消耗大量热能，还可以利用中和反应热及尾气显热来蒸发浓缩硝铵溶液，能耗和产品的升值都优于其他尾气利用路线。
山东史丹利化肥股份有限公司努力攻关，大胆创新，在尿基高塔复合肥生产装置完成技术改造并实现升级的基础上，在生产过程中进行自动切换，既可以生产尿基复合肥，又可以利用硝铵磷作为氮元素，生产硝基复合肥。实现了一塔多用，弥补了高塔肥料品种单一的局限性。取得了高塔熔融造粒技术创新的突破。该工艺的成功应用，进一步奠定了史丹利高塔复合肥生产技术和品种的优势，打破了国际复合肥高新技术的封锁，颠覆了传统复合肥工艺，无水分引入，无烘干流程，采用“空气”造粒，节能降耗达到40%以上，为高塔复合肥生产工艺技术提供了广阔的发展空间，全面提升了我国复合肥的外观形象和内在质量，使我国复合肥技术开始达到国际先进技术水平。
4装置建设
4.1现有装置
2002年以后，农用硝酸铵禁用促进了硝基复合肥生产技术的研究开发，硝基复合肥在国内开始发展和应用。我国现已成为世界最大的硝酸生产国，目前国内有硝酸生产企业70多家，产能840万t/a，就硝酸本身而言，作为基础化工产品，受到了宏观经济下滑的影响和金融危机拖累，硝酸需求低迷、企业开工率降低，产品供过于求，价格不断下滑。但在国家大力解决“三农”问题的背景下，新农村建设、农产品结构调整等，都增加了对其下游硝酸铵及硝基复合肥的需求，而硝酸为近十年来国内正在迅速发展的化肥新品种硝基复合肥提供了充足的原料。有不少硝酸生产企业就选择了硝酸一硝酸铵一硝基复合肥产业链，建设了硝基复合肥生产装置。
国内目前硝基复合肥的生产厂家规模都不大，有些本身就是复合肥生产企业，如山西天脊煤化工集团公司，其余的都是由原农用硝铵生产企业改产的，如广西柳州化学工业集团有限公司、陕西兴化股份有限公司、河北沧州大化股份有限公司、湖北金源化工股份有限公司等。据不完全统计，国内目前硝基复合肥的生产企业有20余家，总产能约250万t/a左右，部分硝基复合肥生产企业见表2。
目前有的硝基复合肥生产企业在在高速发展中遇到了原料“瓶颈”的制约，为了适应“化肥生产向资源地转移”的政策，开始把发展目标转向省外其他资源丰富的地区。如四川金象集团公司目前已主打硝基复合肥，产品畅销云南、陕西、四川、贵州等地，并计划在河北、新疆等地建设生产装置以开辟新的市场。该公司投资16.95亿元，2009年8月在新疆阿克苏市沙雅县开工建设60万t/a硝基复合肥装置，同时建设的还有l1万t/a三聚氰胺装置。经过一年多的建设，已完成投资9.9亿元，60万妇硝基复合肥项目重要核心设备硝酸吸收塔及4台液氨储罐已进入全面安装阶段，预计2010年底可完成全部安装任务，计划在2011年3月建成投产。
在此项目建设顺利进行的基础上，2010年9月金象公司决定再建一套60万t/a硝基复合肥装置，预计总投资8亿元，工程建设期预计为20个月。目前，公司已展开了项目的相关规划设计工作，计划2010年10月开工建设，2012年3月建成投产。全部工程项目建成后，金象集团在阿克苏地区的硝基复合肥年总产量将达到120万t，沙雅县将成为全疆最大的复合肥生产基地。
此外，金象公司还与河北冀衡集团总投资13.2亿元，合资建设的50万t/a硝基复合肥、30万t/a硝酸和10万t/a三聚氰胺项目已于2009年6月3日在河北武邑冀衡循环经济工业园开工建设，该项目一期工程投资3.6亿元，进行15万t/a硝酸、5万t/a浓硝酸、25万t/a硝基复合肥项目建设，计划在2010年10月建成投产，二、三期项目计划到2015年全部完工。
成都市新都化工股份有限公司也在省外拓展了硝基复合肥生产基地，该公司在湖北省应城市建设60万t/a硝基复合肥、10万t/a硝酸钠项目由应城市新都化工有限责任公司实施。应城市新都化工公司坐落于具有“膏都盐海”之美誉的湖北省应城市，系成都市新都化工股份有限公司于2003年收购原应城市联碱厂、化肥厂组建的民营企业。该项目位于应城市四里棚盐化工业园区，总投资6. 1025亿元，建设内容包括10万t/a合成氨（扩能）、27万t/a硝酸、60万t/a硝基复合肥和10万t/a硝酸钠。2009年12月11—12日，由湖北君邦环境技术有限责任公司承担的《年产60万吨硝基复合肥、10万吨硝酸钠项目环境影响评价报告书》。经专家集中评议，形成验收意见，一致同意顺利通过技术评审会，2009年底前将修改好的报告书呈报湖北省环保厅审批并取得环评批复。表2国内部分现有硝基复合肥生产企业年产能及装置概况
4.2新建拟建装置
近年来国内双加压硝酸生产技术的迅速发展和复合肥高塔熔融造粒工艺的推广应用，为企业上马硝酸和硝基复合肥奠定了基础。而且一套装置能同时生产硝酸铵和硝基复合肥，化解了产品单一的风险，还具有市场调节功能。因此目前硝基复合肥已成为行业发展热点，进入了新的一轮投资热潮。新建或拟建的硝基复合肥生产企业有10余家，见表3。其余在建的企业还有新疆新化化肥有限责任公司、陕西秦岭化肥总厂等。这些装置有几个规模达到100万t/a以上，如都能按期建成投产，年产能将达到600万t以上，其中还没有包括四川金象分别在新疆阿克苏、河北武邑正在建设的120万t/a和50万t/a及新都化工在湖北应城建设的60万t/a硝基复合肥生产装置共230万t的年产能。
表3国内在建和拟建硝基复合肥生产企业年产能及装置概况
5市场前景进入2008年下半年以来，美国次贷危机引发的国际金融危机，也严重影响了我国的化肥行业的生产经营，同时也引发了多年来化肥产能过剩与高价位抑制需求的潜在矛盾的集中爆发，化肥市场持续低迷、价格日益下滑，席卷全球的金融危机正深入蔓延化工行业。面对这样的形势，要渡过难关，在生存压力和市场需求的双重作用下，国内硝酸铵生产企业在硝酸铵的改性方面作了大量研究开发工作，硝酸铵钙、硝酸铵磷等硝基复合肥料发展十分迅速，并占领了国内部分化肥市场。根据我国农业需要和目前肥料的品种格局，硝基肥料发展前景广阔。硝酸、硝基复合肥产业在我国农业发展中的重要作用，再次引起人们的关注。
硝酸铵是一种速效硝态氮肥，适用于生长期短的作物，长期以来受到市场和农民认可。但硝酸铵属于危险品，管制十分严格，2002年起国务院办公厅已将其列入民用爆炸品管理，禁止作为化肥销售和使用。使我国速效硝态氮肥存在一定市场缺口。硝酸铵经过改性生产的硝基复合肥是用硝酸铵为氮源做的复合肥，不违反国家相关规定，同时可填补硝酸铵留下的市场缺口。对于原有的造粒硝酸铵生产企业改产硝基复肥，从源头上杜绝了非法炸药的生产，改变了我国氮肥企业品种结构单一、复合肥产量低、品种少的局面，硝基复合肥的生产和应用也填补了农用硝酸铵退出化肥市场而形成的硝态氮肥的缺口，结合农化服务的需要，适当发展硝基复合肥符合国家当前加快进行化肥结构调整的产业政策。
我国硝酸铵年生产能力约400万t。其中，农业用硝酸铵约180万t，民爆炸药行业约200万t。国务院出台的十项扩大内需的措施中，4万亿的投资中有很大一部分投向基础设施建设，基础设计建设将大大增加工业炸药的需求，而作为工业炸药主要原材料的硝酸铵必将分享4万亿投资中基础设施建设的景气，但国内的硝酸铵也不可能全部用于生产工业硝酸铵。目前国内能够拥有硝酸铵资源的复合肥企业为数并不多，能够生产硝基复合肥的企业还将在很长一段时间内保持优势地位。国家近期又取消了硝酸铵的出口关税，硝基复合肥迎来了绝对利好。同时，硝基复混肥的使用将带动农业用硝酸铵的市场需求，估计将有120万t/a硝酸铵资源流向农用硝基复合肥复合肥的生产。
2002年9月30日国务院下发了《关于进一步加强民用爆炸物品安全管理的通知》，禁止将硝酸铵作为化肥销售，但允许将硝酸铵作改性处理。很多硝酸、硝酸铵生产企业进行了改产硝基复合肥的研究与生产。2006年2月20日《农用硝酸铵抗爆性能试验方法及判定》正式颁布并开始实施，硝酸铵改性肥料的爆炸性能有了判定依据，为硝基复合肥的生产与应用扫平了道路。
相对于尿基复合肥和硫基复合肥的生产，硝酸铵改性生产硝基复合肥投资省、工艺流程短，可以根据不同农作物的需求和化肥市场的变化，对添加的复肥原料进行灵活的调整，用一套生产装置可以生产含不同营养元素和成分比例不同的复合肥晶种，因而当前企业普遍看好其发展前景。硝基复合肥的生产可以满足现代农业生产发展的需要，有效地改善化肥资源的配置，使我国的施肥水平逐步趋于合理化，既符合我国的国情，也符合当前世界化学肥料生产和发展的方向，在国内可望形成较为强劲的市场需求。我国化肥产品结构调整之时，国外对化肥肥效和产品结构也在如火如荼进行，特别是在欧洲，对硝基复合肥进行了大量研究，硝基复合肥对农作物增产效果，对作物的品质提高，对土壤的危害程度，大大优于其他类型的复合肥，所以硝基复合肥在欧洲北美等发达国家国家得到普遍推广应用，并且一直是主要的化肥品种之一，已成为新型农业科学施肥的标志。
目前我国氮肥构成仍以尿素为主，基础肥料复合化程度仅15%～20%，而世界平均水平为50%，发达国家都高达80%以上。国家农业部要求2010年我国肥科的复合化率达到50%左右，随着国内肥料的复合化率的不断提高，预计硝基复合肥的年需求量也将呈逐年增加的趋势。
国家发改委根据我国土壤结构和土壤特性已将硝基复合肥列入重点支持鼓励发展的产品。业内人士分析我国有7亿亩耕地适合施用硝基复合肥，年需求量约3000万t，而目前的年产能约250万t．加上在建项目约850万t的年总产能，还存在近2000万t/a左右的市场缺口。特别是我国西部地区有着硝基复合肥的巨大潜在市场，仅“十一五”期间陕西苹果种植就需要640万t硝基复合肥，硝基复合肥也特别适用于新疆、内蒙古等西部地区的干旱盐碱性土壤。同时，改性生产硝基复合肥是硝酸、硝酸铵生产企业化解单一产品风险，进行产品结构调整的必由之路，相比其他品种的复合肥，具有一定的价格优势和盈利空间。因此，我国硝基复合肥市场发展空间广阔。
6发展建议
6.1必须达到国家规定的安全标准
在当前国家对包括农用硝酸铵在内的危险化学品管理和限制日趋严格的情况下，农用硝酸铵改性势在必行。值得注意的是改性硝酸铵产品只是农用硝酸铵的替代品，既要满足防爆的要求，又要考虑到农民的利益，不能忽视了其本身是农业生产资料的本质。2006年2月20日，由国防科技工业委员会牵头起草制定的农用硝酸铵改性产品强制性行业标准WJ9050-2006《农用硝酸铵抗爆性能试验方法及判定》，作为民用爆破器村行业标准正式发布实施，使硝酸铵生产企业对硝酸铵改性肥料的爆炸性能有了明确的判定依据，也为硝基复合肥产品的生产和应用提供了相应标准。硝酸铵生产企业一定要结合企业自身条件和具体情况，认真研究生产工艺和技术，严格执行有关文件，稳妥地采用切实可行的技术改造方法，使改性后的硝基复合肥既能满足化肥市场对硝态氮肥的需求，又能促使企业调整产品结构，取得良好的经济效益和社会效益。
6.2采用先进技术增强应变能力
原有的和新建的硝酸和硝酸铵生产企业应采用先进的生产工艺，降低生产成本和能耗，增强产品的市场竞争力，并应根据市场情况，生产下游延伸配套产品。对于硝基复合肥的生产，可采用高塔熔融造粒工艺，对添加的复肥原料进行灵活的调整，不仅投资省，而且一套装置能同时生产硝酸铵、硝基复合肥和尿基复合肥，化解了产品单一的风险，还具有产品品种和市场需求调节功能。计划投资生产硝基复合肥的企业，一定要具有合成氨、硝酸原料优势和装置的规模效益，及时形成完整的合成氨一硝酸一硝酸铵一硝基复合肥产业链，并向其他硝酸下游产品发展，在市场竞争中占据主动局面，有效地抵御市场风险，使企业获得良好的经济效益和社会效益。同时也要注意的目前在建和拟建的硝基复合肥装置已有超过800万t/a左右的规模，一定要谨慎投资，以规避可能产生的风险。
6.3加大产品宣传大力开拓市场
对于国内目前各种单一化肥，市场需求已趋于饱和，同时，农业产业结构的不断调整，经济作物在农业种植中所占的比例日趋增加，对各种复合肥的需求量也越来越大，而硝基复合肥的优势十分明显，颗粒强度高，不易吸湿、结块和粉化，总养分与普通硝酸铵相当，既保留了原有硝铵的基本特性，满足传统化肥市场的需求和囝家对硝酸铵作改性处理的要求，同时经改性后的硝基肥料不具有爆炸性，使用、运输、储存安全可靠。目前国内20余家硝基复合肥企业的产量都不大，且推广不够，国内不少地区如湖北、河南等地市场还是空白，因此生产企业应在品牌宣传、市场促销上多下功夫，使硝基复合肥的使用在国内尽快形成较为强劲的市场需求，有效地改善化肥资源的配置，使我国农业的施肥水平逐步趋于合理化