氨酸法（Acid&Ammonia Granulation）是指使氨與濃硫酸反應，在生成的硫酸铵溶液中加入其他肥料原料，再發生反應，以反應物為原料造粒的造粒法。

在造粒過程中，主要反應是氨水和硫酸的中和反應，以生成的硫酸铵液作為造粒促進劑，與其它肥料物料粘附形成顆粒，這就是所謂的氨酸造粒法。在造粒過程中，硫酸铵、氨水和硫酸與其他肥料原料發生各種副反應，最後生成的複鹽凝固形成肥料顆粒。

氨酸反應造粒法是由氨化學造粒法發展而來的，雖然在日本不是人們熟悉的造粒方法，但由于其原料成本低、造粒效率高、顆粒質量好，被我國一些化肥生産企業用于化肥生産。

一、氨酸造粒工藝的機理分析

1.氨-硫酸反應造粒過程中的化學反應

主要反應是氨和硫酸的中和反應：

H2SO4 2NH3 → (NH4)2SO4

反應中産生的高溫硫酸铵溶液作為粘結劑，将氯化鉀、MAP（磷酸一铵）、尿素等粉狀物料在造粒機中粘結成顆粒狀。

造粒過程中氨水和硫酸中和反應産生的反應熱使硫酸、氨水、氯化鉀、MAP等原料之間發生複雜的分解反應，部分原料産生硫酸鉀铵複合鹽((NH4，K)2SO4)、磷酸鉀铵複合鹽((NH4，K)H2PO4)、氯化鉀铵複合鹽((NH4，K)C1)。這些複鹽最終形成固溶體（混晶），起到凝固顆粒的作用。

2氨酸造粒法的特點

1). 造粒過程中無氯化氫氣體排放。

2). 由于反應生成的高溫高濃度硫酸铵溶液作為粘結劑，具有較高的反應性和粘結性，容易與其它肥料原料粘結成顆粒，因此造粒效率比普通轉鼓造粒高20~40%左右。同時造粒過程中形成了複鹽和固溶體，造粒顆粒的強度高，質量好。

3). 由于中和反應産生的反應熱被用于水分蒸發，所以幹燥過程所消耗的能量較少。

4). 可利用多種原料生産各種類型的複合肥。

5). 與氨化造粒相比，生産線配置更簡單，初始設備成本和運行成本更低。

在氨-硫酸反應造粒法中，根據氨和硫酸在造粒過程中中和反應的位置不同，有兩種方法：中和反應後造粒和邊造粒邊中和反應。每種方法的生産工藝和使用的生産設備都不一樣。邊造粒邊中和造粒法，是由中和後造粒法發展而來。

二.中和後氨酸造粒法

在這種方法中，氨水和硫酸中和，反應産生的硫酸铵作為造粒粘結劑。中和反應采用管式反應器，造粒采用轉鼓造粒機。 在某些情況下，也可以使用塗布造粒。該生産線主要由管式中和反應器、轉鼓造粒機、烘幹機、篩分機和除塵器組成。

1. 中和反應設備

通過采用管道反應器，有效利用了反應後的高溫硫酸铵液體，以此提高反應速度。中和反應器有槽式中和罐和引流管式中和反應器之分，但由于中和後硫酸铵溶液處理複雜，生産效率低下，反應熱不能有效利用，因此很少使用。

管式中和反應器是指氨和硫酸的中和反應在管狀空間内進行，并以單向方式瞬間完成的反應器。最常用的類型是十字中和反應器（圖1）。反應管的長度約為2.5～3.5米。液氨從注入管注入反應管，濃硫酸也從與注氨管相交的管道注入反應管，與氨接觸，引起中和反應。由于注氨管和硫酸注入管相交成90°直角，所以該反應器又稱為十字管中和反應器。

高速注入反應管的氨氣與硫酸迅速混合，發生中和反應。由于是放熱反應，混合料漿溫度快速上升到150-200℃左右，而氨氣氣化和水蒸氣産生0.2-0.5MPa壓力，料漿在1秒内通過反應管并完成中和反應。

管式反應器的出口固定在滾筒造粒機的前端。 氨水和硫酸中和反應産生的壓力将高溫高濃度硫酸铵液體噴入滾筒造粒機，粘附在其他原料上進行造粒。

圖1：十字管反應器結構圖

2.轉鼓造粒機

轉鼓造粒機由一個傾斜布置的圓柱形旋轉滾筒、一個電機和一個減速器組成(圖2和圖3)。在轉鼓轉動的同時，原料和返料從轉鼓上端送入，與管式中和反應器噴出的高溫硫酸铵料液混合，進行造粒。在轉鼓内部，原料、返料經過料芯形成、顆粒生長、成型等階段，從轉鼓末端排出。轉鼓造粒與圓盤造粒的主要區别在于，轉鼓造粒對顆粒大小沒有分級作用，所有的顆粒都是從滾筒末端料口中排出，物料粒度組成往往接近于正态分布。在造粒過程中，由于高溫硫酸铵液的存在，原料之間發生化學反應，産生複鹽。

圖2.轉鼓造粒機結構圖

圖3.滾筒造粒機照片

3、烘幹機

采用回轉窯式烘幹機，逆流幹燥法，既：幹燥用熱空氣從回轉窯的後端流向前端。也就是說，含水量最高的顆粒在滾筒前端與溫度較低的熱空氣接觸，含水量最低的顆粒在後端出料口附近與溫度較高的熱空氣接觸。在滾筒後端排料口附近，含水量最低的顆粒與熱空氣接觸，溫度較高，因此水分蒸發效率高。

顆粒在造粒過程中，顆粒内部産生的硫酸铵和絡合鹽的液态交聯，通過熱風幹燥蒸發水分，轉變為以固溶體為主要成分的固态交聯，形成強度較高的顆粒。

4.篩分機

回轉窯烘幹機排出的産品由包式提升機或皮帶輸送機送至篩分機進行篩分。滿足标準尺寸的顆粒成為産品，較小顆粒經過篩分後留下，而較大顆粒則被粉碎，其後共同作為返料送回造粒機前端。

5. 除塵器

造粒機和回轉窯烘幹機的廢氣中除含有粉塵外，必然含有未反應的氨氣。廢氣經稀硫酸洗滌，期間吸收氨氣等氣體後再排入大氣。而洗滌後的硫酸及硫酸铵溶液返回中和反應器與氨水進一步進行中和反應。

6. 生産過程

氨酸中和後造粒法生産工藝如圖4所示。

圖4.的氨酸中和後造粒法工藝圖

1. 硫酸罐，2.氨水罐，3.其他化肥原料儲罐，4.管式中和反応裝置，5.轉鼓造粒機，6.烘幹機，7.篩分機，8.熱風爐，9.産品儲存罐，10.除塵器，11.廢氣洗滌塔

先将98%的濃硫酸用水稀釋至55-60%，然後送入管式中和反應器(4)，與液氨反應，生成高濃度硫酸铵溶液。反應在等當量下進行，反應物pH值設定為6.5～7.0。

反應中産生的硫酸铵液體在反應過程中産生的熱量和壓力作用下，被噴入轉鼓造粒機(5)中，并被粘附在其它原料上，通過筒體旋轉将原料粉末纏繞捏合成顆粒。到達滾筒後端的顆粒經由排料口排出。

從轉鼓造粒機排出的濕肥顆粒由提升機或皮帶輸送機送入回轉窯烘幹機(6)，在250-300℃的溫度下熱風烘幹。幹燥後的顆粒被送到篩分機(7)中進行篩分。達到标準尺寸的顆粒經冷風冷卻至50℃以下，然後作為産品包裝發貨。而小于規格尺寸的小顆粒原封不動，過大的顆粒被粉碎，共同作為返料送回造粒機前端。

回轉窯烘幹機産生的廢氣用55-60%的硫酸進行洗滌，吸收氨氣等氣體後排入大氣。洗滌用的硫酸作為原料返回管式中和反應器(4)重複使用。

三.邊造粒邊中和反應的氨酸造粒法

在該方法中，首先将硫酸噴射到轉鼓造粒機中，并與其他原料混合。在造粒的同時與氨氣反應，并将産生的硫酸铵溶液和其他反應物作為粘合劑開展造粒。該生産線主要由轉鼓造粒機、幹燥機、篩分機和除塵器組成。

1.轉鼓造粒機

鼓式造粒機的結構類似于氨酸中和後造粒法，但在造粒機的前端設置有硫酸噴射管，硫酸從噴射管的孔噴射并粘附到其他原料上。通過筒體的旋轉，原料在滾動的同時彼此粘附以形成顆粒。氨噴射裝置安裝在造粒機底部，并且在造粒的同時釋放氨以引起中和反應。噴氨裝置由一根噴氨管組成(注：上開十幾到幾十個噴口)，并安裝在滾筒下部。此種安裝方式以不影響滾筒造粒機内顆粒旋轉為目的（圖5）。物料在筒體内形成流化床，伴随滾筒旋轉而旋轉，下落後填充噴射周邊。液氨通過噴射管均勻地噴射到顆粒上，使其氣化，并附着在顆粒表面發生反應。由此産生的反應熱還起到在造粒過程中蒸發顆粒水分的作用。

2.幹燥機、篩分機和集塵器

這些裝置與中和後氨酸反應造粒法的設備相同。

圖5：帶氨氣噴射系統的轉鼓造粒機結構圖

3.生産工序

邊造粒邊中和反應的氨酸造粒法的生産工藝如圖6所示。

圖6.邊造粒邊中和反應的氨酸造粒法工藝圖

1. 硫酸罐，2.氨水罐，3.其他肥料儲存罐，4.轉鼓造粒機，5.烘幹機，6.篩分機，7.熱風爐，8.産品儲存罐，9.集塵器，10.廢氣洗滌塔。

首先，将尿素、氯化鉀、MAP（磷酸一铵）等原料以及返料從前端的進料口送入轉鼓造粒機(4)，在其上面注入55-60%的硫酸，邊旋轉邊混合造粒。當形成的顆粒到達轉鼓造粒機中部時，注入氨水。期間硫酸和氯化鉀反應生成硫酸氫鉀和氯化氫，氯化氫與氨水反應生成硫酸铵、硫酸鉀、硫酸鉀和氯化铵。到達滾筒後端産品料鬥的顆粒由排料口排出。

從滾筒造粒機排出的濕肥顆粒由提升機或皮帶輸送機送入回轉窯烘幹機(5)，在250-300℃的溫度下用熱風烘幹。幹燥後的顆粒被送到篩分機(6)中進行篩分。達到标準尺寸的顆粒經冷風冷卻至50℃以下，然後作為産品包裝發貨。篩下小顆粒原封不動，過大的顆粒被粉碎，作為返料被送回滾筒造粒機前端。

轉鼓造粒機和回轉窯烘幹機産生的廢氣用稀硫酸洗滌，在吸收氨氣等廢氣後再排入大氣。 洗滌用的硫酸返回造粒機可重複使用。

圖7.氨酸法造粒生産線圖片

四.兩種氨酸造粒法比較、

1.初始設備費用

與中和後進行造粒的氨酸造粒法相比，邊造粒邊中和的氨酸造粒法不需要管式反應器，因此顯得所需設備較少，但它需要在轉鼓造粒機上安裝氨氣噴射系統，設備總成本幾乎相同，所需安裝面積也幾乎相同。

2. 生産效率

兩種造粒機的生産效率幾乎相同。 但是“邊造粒邊中和氨酸造粒法”，在造粒過程中一邊進行中和反應一邊進行造粒，原料範圍較廣，而且中和反應中産生的反應熱容易用來蒸發水分，因此熱效率較高。此外，運營成本也略低。

3、生産過程控制

中和後進行造粒的氨酸造粒法，對中和反應的壓力和反應物的中和程度有一定控制難度。

4. 産品質量

邊造粒邊中和氨酸造粒法，在造粒的同時發生中和反應，原料範圍廣，特别是氯化鉀和硫酸反應生成硫酸鉀，反應中生成的氯化氫也與氨反應生成氯化铵。 另外，硫酸先與其他原料反應，再中和氨，所以硫酸铵鉀複合鹽、磷酸铵鉀複合鹽、氯化铵鉀複合鹽等複合鹽量大，顆粒強度高。

因此，我國新建的氨酸反應造粒方法多采用邊造粒邊中和反應的方法。

五、氨水-硫酸反應造粒法的注意事項

1.氨水和硫酸的比例

為保證複合肥質量，肥料産品pH值應在6.0～7.0。由于造粒過程中氨氣化會有散失，因此在計算時，中和反應中所用的氨氣與硫酸的當量比應定為1.05～1.1:1。但根據原料的種類、産品的質量要求等，不一定嚴格按計算結果進行。通常情況下，在肥料顆粒離開造粒機後，進入烘幹機前，測量其pH值，并微調氨水和硫酸的投入量，使pH值保持在6.0～7.0即可。

2.幹燥溫度

以尿素為原料時，要注意熱風幹燥的溫度。尿素在高溫下有産縮二脲的特性。通常情況下，熱風溫度應控制在進風口250～300℃，出風口70～85℃。

3.轉鼓造粒機的負壓

轉鼓造粒機内有一定的負壓，可以有效地改善工況環境，防止有害氨氣、氯化氫氣體的洩漏和粉塵的逸散。但如果負壓過高，外界冷空氣的侵入增加，中和反應期間水蒸發效率降低，造粒幹燥的熱能消耗增加。通常情況下，通過廢氣鼓風機的吸力維持0～100Pa（0～75mmHg）的負壓。

4.注氨管位置及注氨速度

在邊造粒邊中和反應的氨酸造粒法中，從安裝在轉鼓造粒機注氨裝置中注入的氨，通過與硫酸發生中和反應進行造粒。因此，注氨管的位置和注氨速度非常重要。如果設計和控制得當，氨反應率可達到90%以上。因此如果未反應的氨氣量超過10%，我們就需要注意并調整注氨管的位置和注氨率。

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