鄭繼亮，王彥軍，王 靜，胡艷飛，鄂玉聯(lián)，劉成龍，鄒向東，馬 超

（新疆心連心能源化工有限公司，新疆維吾爾自治區(qū)瑪納斯 832200）

0 引言

腐植酸對尿素的增效作用已被大量研究應(yīng)用所證實。尿素與腐植酸在一定條件下發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成有機(jī)絡(luò)合鹽、羰基加成物、酯基取代物等物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的腐脲復(fù)合物，對土壤中分解尿素的脲酶和硝化細(xì)菌活性有抑制作用，進(jìn)而抑制尿素的快速轉(zhuǎn)化損失，提高尿素利用效率，其刺激作物生長方面的作用也被不少研究證實。

根據(jù)尿素生產(chǎn)裝置的特點，可在尿素溶液一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)和造粒工序加入所需腐植酸增效劑，實現(xiàn)腐植酸尿素的生產(chǎn)。但在生產(chǎn)過程中會有其他不利因素，如在尿液二段蒸發(fā)中加入腐植酸水溶增效濃縮液生產(chǎn)腐植酸尿素，存在腐植酸水溶增效濃縮液的制備中間過渡料較多、更換品種不靈活、生產(chǎn)成本相對較高等諸多問題。

如今許多尿素企業(yè)正在研究通過對連續(xù)裝置的柔性化改造，在尿素熔體造粒管道上增加輔助設(shè)備用于直接添加腐植酸，使腐植酸在熔融尿素中均勻分散，并通過尿素裝置連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、均勻性好、成本合適的差別化腐植酸尿素產(chǎn)品，從而有效解決大型連續(xù)性裝置難以完成多品種改性尿素產(chǎn)品生產(chǎn)的問題。

隨著尿基復(fù)合肥由無機(jī)化肥向有機(jī)化增效改性發(fā)展，腐植酸及添加劑在線添加技術(shù)現(xiàn)已成為實現(xiàn)尿素增效差別化、功能化的主要途徑。尿素新版國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2440—2017 自2018 年7 月1 日起正式實施以后，對農(nóng)業(yè)用肥料級尿素產(chǎn)品總氮含量指標(biāo)適當(dāng)下調(diào)，為添加少量或者微量增效物質(zhì)的增值型尿素新產(chǎn)品的開發(fā)預(yù)留了技術(shù)接口。

目前，通過腐植酸及添加劑在線添加技術(shù)實現(xiàn)連續(xù)式柔性化生產(chǎn)的功能性尿素品種很多，如含腐植酸尿素、含海藻酸尿素、微量及稀有元素尿素、氨基酸尿素等。然而，腐植酸及添加劑在線添加技術(shù)的實施需要解決添加點選擇的問題。

1 腐植酸添加點選擇

尿素合成裝置中尿液蒸發(fā)采用的是兩段真空蒸發(fā)生產(chǎn)工藝。來自二分塔底部的尿液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約67%）進(jìn)入閃蒸槽，進(jìn)行減壓閃蒸，溫度降到90 ℃左右，在閃蒸槽內(nèi)進(jìn)行氣液分離，頂部氣體與一段蒸發(fā)分離器來的氣體混合進(jìn)入洗滌塔吸收，閃蒸槽的底部尿液靠真空差進(jìn)入一段蒸發(fā)加熱器底部管內(nèi)。

尿液在真空壓力0.034 MPa，溫度128 ℃下，經(jīng)一段蒸發(fā)加熱器，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)從71%左右增至95%左右，氣液混合物進(jìn)入一段蒸發(fā)分離器進(jìn)行氣液分離，氣相經(jīng)過洗滌塔洗滌后進(jìn)入一段蒸發(fā)表面冷凝器，尿液靠真空差流至二段蒸發(fā)加熱器底部，在真空壓力0.003 MPa，溫度138 ℃下，尿液被加熱蒸發(fā)后，于二段蒸發(fā)分離器中進(jìn)行氣液分離，氣體經(jīng)升壓器進(jìn)入二段蒸發(fā)表面冷凝器冷凝，尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)從95.0%左右增至99.7%，熔融尿素自分離器底部由熔融泵送至尿素造粒塔進(jìn)行造粒。

根據(jù)尿素生產(chǎn)裝置的工藝要求，尿素生產(chǎn)裝置可選的添加點有3 個，見圖1。在選擇添加點時，需要考慮尿素裝置生產(chǎn)的尿液主要由熔體輸送管道輸送，其尿液在不同工段管道中往往處于不同高溫、真空或正壓狀態(tài)，且適應(yīng)不同水含量。因此，對腐植酸添加點有著很高的要求，主要體現(xiàn)在添加點必須合理，一方面不能對尿液一段蒸發(fā)加熱器和分離器、二段蒸發(fā)加熱器和分離器的熱傳導(dǎo)、真空壓力、溫度、水含量造成較大影響；另一方面不能對一段蒸發(fā)分離器、二段蒸發(fā)分離器裝置的水、氨循環(huán)系統(tǒng)造成較大影響。

圖1 尿素生產(chǎn)裝置可選的3個腐植酸添加點

腐植酸與尿素大裝置“嫁接”的4種在線直接添加方法：第一種，腐植酸與尿素熔融液簡單物理混合造粒法；第二種，腐植酸溶于水的加入法；第三種，腐植酸溶于尿素水溶液的加入法；第四種，腐植酸干粉與熔融尿素的熔融反應(yīng)加入法。

其中第一種和第四種方法適宜圖1 中添加點3，滿足添加點選擇條件要求，但第一種所得產(chǎn)品質(zhì)量均一性不足。優(yōu)點：水含量極低，操作過程簡單，無須蒸發(fā)濃縮，生產(chǎn)成本低，與尿素蒸發(fā)系統(tǒng)兼容性好，適于各種腐植酸尿素及復(fù)合肥。缺點：工藝難度較大，設(shè)備投入較大。

第二種方法適宜圖1 中添加點1，優(yōu)點：技術(shù)成熟，操作簡單，工藝難度小，設(shè)備投入小，適于各種含水尿素溶液生產(chǎn)腐植酸尿素。缺點：水含量大，需蒸發(fā)濃縮，生產(chǎn)成本較高； 與尿素蒸發(fā)系統(tǒng)兼容性差。

第三種方法適宜圖1中添加點2，優(yōu)點：技術(shù)成熟，操作簡單，工藝難度小，設(shè)備投入小，適于各種含水尿素溶液生產(chǎn)腐植酸尿素。缺點：水含量大，需蒸發(fā)濃縮，生產(chǎn)成本較高； 與尿素蒸發(fā)系統(tǒng)兼容性差。腐植酸與尿素大裝置“嫁接”的3個在線直接添加點比較見表1。

表1 腐植酸與在尿素大裝置“嫁接”的3個在線直接添加點比較

相對來說，選擇添加點1 比選擇添加點2 對尿素裝置的影響程度和范圍要大一些，且對腐植酸及添加劑的濃縮液要求水含量相對高一些，而選擇添加點2時對腐植酸及添加劑的濃縮液要求腐植酸含量高，水含量低。

2 腐植酸直接在線添加技術(shù)適用腐植酸尿素產(chǎn)品

腐植酸與尿素大裝置“嫁接”的4種方法，相對來說第二種和第三種目前已相對比較成熟。根據(jù)熔體管道添加點位置不同，主要適合對應(yīng)產(chǎn)品如下：

（1）一段蒸發(fā)前在線管道式添加技術(shù)（對應(yīng)圖1 的添加點1），主要適用于生產(chǎn)w（腐植酸）（干基計）0.1%～3.0%的含腐植酸尿素產(chǎn)品，如在一段蒸發(fā)濃縮前的管道中加入少量腐植酸及添加劑濃縮液，生產(chǎn)各種性能改善的尿素產(chǎn)品。

（2）二段蒸發(fā)前在線管道式添加技術(shù)（對應(yīng)圖1 的添加點2），主要適用于生產(chǎn)w（腐植酸）（干基計）3%～6%的尿基含腐植酸水溶肥產(chǎn)品，如在二段蒸發(fā)濃縮前的管道中加入少量腐植酸及添加劑濃縮液，生產(chǎn)各種性能改善的尿素產(chǎn)品。

（3）二段蒸發(fā)分離器后在線管道式添加技術(shù)（對應(yīng)圖1的添加點3），主要用于生產(chǎn)尿基腐植酸復(fù)合肥料產(chǎn)品，如在二段蒸發(fā)分離器的底部配管中引出熔融尿素，加入腐植酸、添加劑等，生產(chǎn)尿基高氮產(chǎn)品。

3 結(jié)論

腐植酸在線添加技術(shù)生產(chǎn)工藝簡單，品種變化靈活，適合于生產(chǎn)多種差別化、功能化腐植酸尿素產(chǎn)品。

腐植酸在線添加技術(shù)既充分利用了尿素裝置在線生成技術(shù)成本低、有利于開發(fā)多功能尿素的優(yōu)勢，又有效地解決了尿素產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、同質(zhì)競爭問題，并增強了尿素產(chǎn)品市場競爭力。隨著尿素裝置大型化，腐植酸尿素及尿基復(fù)合肥加工裝置向尿素熔體直接在線加工方向發(fā)展，腐植酸直接在線添加技術(shù)及配套設(shè)施將日益完善，并將成為解決尿素低差別化、低附加值、低利用率的有效措施和主要途徑。