2019年肥料生产原理与工艺复习提纲

2019年肥料生产原理与工艺复习提纲

1、肥料的科学加工及合理施用在农业生产中的地位和作用：一是保证农民提高作物产量的

关键；二是改善和提高农产品品质的有效手段；三是稳定和提高耕地质量，保证农业可持续发展最重要的前提；四是保护生态环境的需要。

2、农化服务：是现代农业生产发展阶段的产物，是指以测土施肥为中心，以指导农民科学

施肥，发展工农业生产为目的，应用系统工程思想和农业化学的基本原理，对复混肥料的研究、生产、销售及使用，予以科学的组织，以最大限度地满足农业生产发展的需要，提高化肥利用率，增加社会经济效益的一种服务形式。

3、自然界中分子氮的固定途径：闪电和生物固定

4、合成氨的原料气为：氢气和氮气

5、氨合成工艺的概略工艺流程：氨的合成、氨的分离、未反应气体的补充、.惰性气体的放

空增压和循环。

6、合成氨工艺流程的设计关键

（1）设计中压氨合成工艺流程，由于压力高，氨合成率高，氨易于冷凝分离。中压范围一般为20-32MPa。

（2）设置油水分离器预分离掉新鲜气中一部分大颗粒的油水。为了使新鲜气中油水分分离干净，出油水分离器后的新鲜气必须补入氨冷器前后，由0~-5℃的低温液氨洗涤。

（3）设置水和液氨作为冷却介质的冷却换热器。由于采用中压法合成氨，水冷后的循环气中含有8%-10%左右的氨，因此通过氨冷进一步冷却，将气体中的大部分氨冷凝，以控制合成塔进口氨含量在3%左右。

（4）设置合成余热回收设备。由合成氮反应热可知，每生产1t氨可以放出3.2×106kJ的热量，回收这些合成热是降低能耗的重要方法之一，若回收率达75%左右，吨氨可副产800kg蒸汽。回收余热的能位和利用价值，随流程的不同而异。

（5）设置冷交换器回收冷量。由于循环气经氨冷分氨后气体温度较低，为了将这部分冷量回收，设置冷交换器以降低进氨冷器前气体温度。

（6）设置循环机以保持气体循环。由于合成塔出口气有相当一部分氢氮气未参加反应，通过循环机将分离后的未反应气体增压，从而使气体循环。

（7）设置排放阀以保持惰性气体浓度不积累。为减少排放惰性气体时造成原料气的损失，排放气一般选择在惰性气体含量高，氨浓度较低并在新鲜气补入之前放空，通常是设置在氨分离之后作为排放点。排放出来的弛放气可通过水洗法等回收其中的氨，废气则供作燃料。

7、合成氨的最佳工艺条件主要包括：操作压力、温度、空速和气体组成等。

8、尿素的生产过程可分为三个部分：尿素合成部分、未反应物分离和回收部分、蒸发造粒

部分

9、尿素合成采用高温高压的原因：尿素合成反应只有在140 ℃以上，反应速度才较快而具

有工业生产意义，而获得较高的CO2转化率；另外NH3和CO2生成的甲铵（第二步反应）甲铵脱水反应只有在液相中能进行，甲氨的熔点温度为156℃，为使之保持液相，就必须使尿素合成温度高于甲铵的熔点，即尿素合成采用高温160～210℃。高温下甲铵易分解，为防止甲铵分解、保持物系处于液相，尿素合成反应压力必须大于甲铵分解压力，在高压（高温下的甲铵分解压力亦高）下进行反应。故尿素合成过程采用较高的压力13-24MPa 。

10、造粒塔造粒：是将温度约140℃的尿素浓度达99.7%的高浓溶液(称尿素融体)送往

几十米的高空，通过旋转的喷头的小孔喷洒出来，形成液滴自高空滴落，在下降过程中与自下而上的空气逆流直接接触，受到空气的冷却，融熔体得到凝固并冷却且将少量水分蒸发，待落到地面即成为温度60~70℃、粒度均匀的颗粒尿素产品。

11、气提：是一种分离液相混合物的方法，是用一种气体通过待分离的液体混合物，把

易分解的组分携带出来。尿素装置采用气提是在与尿素合成压力相同的压力下合成塔的出液流入汽提塔，伴随加热，向汽提塔中的合成液中通入NH3或CO2气体，将合成液中的一部分未反应NH3和CO2气提出来，再进行冷凝吸收为液体，然后返回合成塔进行尿素合成反应。

12、我国石灰氮生产技术经历的三个时期：固定炉技术时期、沉降炉技术时期、回转炉

技术时期

13、磷矿是生产磷肥的主要原料之一。其主要矿物是氟磷灰石Ca5F(PO4)3。

14、湿法磷肥：用硫酸、磷酸、硝酸或盐酸分解磷矿, 并把磷矿中的钙以钙盐的形式分

离或固定，这是磷肥的主要生产方法，其中特别是硫酸法。硫酸分解磷矿，将硫酸钙分离后制得磷酸。磷酸是生产高浓度磷肥和复合肥料的中间原料。酸法又称为湿法，用酸法制得的磷肥，常统称为湿法磷肥。

15、热法磷肥：利用高温分解磷矿, 并进一步制成可被作物吸收的磷酸盐或玻璃体物质。

这类生产方法所制得的产品往往不溶于水，属枸溶性磷肥。磷肥的热法生产习惯上还包括元素磷和热法磷酸生产，再以热法磷酸为原料加工成高浓度磷肥。用热法制得的磷肥常统称为热法磷肥

16、硝酸磷肥生产的一般方法包括：硫酸盐法、硝酸-磷酸混酸法和碳化法三种。

17、氯化钾是世界钾矿中的钾素主要存在形式。

18、硫酸钾的生产工艺类型主要包括：利用卤盐和矿石进行提取；利用氯化钾为原料采

用多种方法转化曼海姆法，硫酸盐复分解法，缔置法。

19、缔置法：以氯化钾与硫酸为基础原料，采用缔合剂及解缔剂及载体制取硫酸钾和氯

化氢（或氯化铵）的方法。

20、曼海姆法：将氯化钾和浓硫酸在曼海姆炉中高温反应而生成硫酸钾和氯化氢，硫酸

钾经冷却、粉碎后即为成品，氯化氢气体经冷却、净化后制成高纯度盐酸的方法。21、氨合成塔的结构特点及基本要求

特点：为了适应氨合成反应条件，合理解决高温和高压的矛盾，氨合成塔都由内件与外筒两部分组成。进入合成塔的气体先经过内件与外筒间的环隙。

基本要求：（1）在正常操作条件下，反应能维持自热。塔的结构要有利于升温还原、保证催化剂活性良好。（2）催化剂床层温度分布合理，氨净值高，生产强度较大。热能的回收品位高，功耗低。（3）容积利用率高，在一定的高压空间内，尽可能多装催化剂，提高生产能力。（4）气体在催化剂床层内分布均匀，塔的压力降小。（5）操作稳定，调节灵活，具有较大的操作弹性。（6）结构简单可靠，各部件连接与保温合理，内件在塔内有自由伸缩的余地，以减少应力。总之，上述要求在实施时有时是矛盾的，因此，合成塔设计要兼顾上述所有因素中最佳的条件，最终达到高效节能增产的目的。

22、肥料混合效应：两种以上的肥料的混合物通常比它的任何一种单体肥料的临界相对

湿度（CRH）都低，称之为肥料的混合效应。

23、圆盘造粒法：是用圆盘造粒机对粉状基础肥料进行混合造粒的一种方法。其原理为：

将粉状肥料按照配方比例分别计量并混合均匀，根据粒状复混肥料的品位要求和原料肥料的特性，将适量液体均匀淋洒在圆盘中，以满足物料的成粒要求，在旋转圆盘及盘边对物料产生的摩擦力和离心力的作用，物料产生周向运动而使粉粒间相互搓揉和挤压，逐渐团聚成粒。

24、挤压造粒法：是利用压力将物料直接挤压成成品的造粒过程，特别适应于热敏物料

的造粒，其挤压机械通常分为推压式造粒机和辊压式造粒机两种类型。

25、十字管式反应器：是复混肥生产中的一种原料混合设备，尤其用于氨化造粒工艺，

氨从端部中心管进入，磷酸和硫酸分别从主管相对两侧的支管进入，两支管与主管形成十字状，故称为十字管式反应器。

26、“三内”技术：在喷浆造粒干燥机增设内分级和内返料的基础上，又在设备内增设

破碎和筛分装置，即内返料、内分级、内破碎技术，简称“三内”技术。

27、BB肥：是20世纪60年代后首先由北美发展起来的一种颗粒掺混工艺生产的复混

肥料产品，即把颗粒大小符合一定粒级要求的肥料按照一定配方进行机械掺合而制成的肥料，亦即Bulk Blending Fertilizer，简称BB肥。

28、包膜法：是用物理方法在肥料的表面涂布包裹薄层物料的方法，其性质与功效均较

原来的肥料有所改进与提高。包膜肥料又称涂层肥料和包裹肥料，按照释放特性又分为缓释肥料和控释肥料。

29、调理剂：又称包裹剂，是加到复混肥料中有助于在贮运过程中维持良好物理性能的

一种物质。对颗粒肥料产品最有效的调理剂是黏附在颗粒表面上的涂覆介质。

30、黏结剂：是加到复混肥料中有助于减少造粒难度，在干燥后得到比较紧实通常比较

坚硬的复混肥料产品的一类具有粘结性的物质。

31、团粒法复混肥生产工艺最早成功的方法之一是伊里奇（Eirich）混合机法。

32、堆肥化（Composting）是在微生物的作用下通过发酵使有机物矿化、腐殖化和无害

化而变成腐熟肥料的过程。

33、复混肥料的分级指标：高浓度（氮磷钾总养分含量≥40%），中浓度（氮磷钾总养

分含量≥30%），低浓度（氮磷钾总养分含量≥25%）。

34、喷浆造粒法生产复混肥料中料浆含水量的控制是关键环节。

35、举例说明缓/控释肥料类型：物理阻隔型（包膜肥，硫包膜尿素SCU，奥绿肥

Osmocote），化学合成型（脲醛缩合型肥料，住商肥料），生物抑制型（稳定性肥料，长效碳铵），载体吸附型（缓释肥，乐喜施Luxecote），功能性控释肥（保水型，除草型等）。

36、包膜控释技术：是采用水分透过率很低的高分子树脂作为包衣材料，将其均匀喷涂

于肥料颗粒表面，使其形成一层水分渗透性很低的树脂膜包膜控释肥，可用包膜的厚度控制养分释放时间，使控释肥料的溶出速度与作物吸肥规律基本吻合。

37、SCU：硫包衣尿素(Sulfur Coated Urea)是通过在尿素外面包裹硫磺，聚合蜡密封剂而

制成的肥料。硫磺与密封剂的数量将会决定该产品缓释氮的释放特性，通过调节硫磺、聚合蜡密封剂比例生产养分释放与作物需要相一致的专用肥料。提高肥效，利用率高；

减少水污染，避免土壤板结；减少施肥次数，降低综合成本；有效降低盐指数，提高作物品质；硫是一种中量元素，可为作物提供营养。

38、举例说明可供选用的包膜材料类型？（1）无机包膜材料，如硫磺、钙镁磷肥、磷

石膏、高岭土（并分别分述）等；（2）合成高分子材料，如脲甲醛树脂、聚酯、聚乙烯醇磷酸脲、聚乙烯醇缩醛等均可被生物降解，还有聚乙烯、PVA、EVA、PP、石油树脂、木素磺酸钠等；（3）天然高分子材料，如淀粉、面粉、纤维素及其衍生物等。

39、转鼓流化床的包膜工艺主要包括进料、预热、涂膜、密封、调理、出料等工序。

40、包膜肥料生产工艺预解决的关键技术问题是如何将包膜材料均匀的喷涂到肥料颗

粒表层。

41、包膜肥料的优缺点：优点：（1）包膜肥料能减少化肥养分流失，显著提高化肥利用

率；（2）可避免旱地作物施肥过多导致的土壤板结问题；（3）防止因大量施用氮肥导致土壤中硝酸盐累积和淋失对环境造成的污染；（4）能协调作物养分供给，实施平衡施肥，

达到优质高产；（5）减少施肥次数，省工、省时和适合机械化施肥，可大幅度的提高大面积施肥的工作效率。缺点：农作物用包膜肥料成本比较高，今后研发的重点是如何在保证效果的前提下，降低肥料生产成本。

42、沸腾流化床的包膜工艺主要包括进料、流化、包膜、回收溶剂、出料等工序。

43、原料肥混合：是指在外力作用下，原料在搅拌机中从最初的整体掺合达到全部的混

匀状态。在复合肥料的生产中，物料混合得是否均匀，直接影响到粒肥和液肥产品的质量和应用效果。（补充）固体原料肥在搅拌机中的混合主要有3种形式，一是对流混合即原料肥在搅拌机的作用下，粒子群发生位移形成循环流动并进行混合；二是扩散混合即相近粒子间相互改变位置，使其在局部范围内扩散，最终达到均匀混合，与对流混合相比，混合速度较低；三是剪切混合即粉体中各粒子之间相互滑动和碰撞以及混合机构件对粉体凝集团的压迫、剪切作用，引起局部混合。

44、复混肥料的主要生产工艺：（1）干法掺合（粉粒、颗粒）、（2）团粒法、（3）化学

反应干料造粒法、（4）料浆造粒法、（5）熔融造粒法、（6）浓溶液的塔式造粒法、（7）挤压造粒法、（8）流体或液体掺混法

45、掺混肥料发展迅速的原因：（1）大颗粒尿素、磷铵和氯化钾为基础的质量优势为掺

混肥料打下坚实基础（2）掺混肥料是平衡施肥的最好的物化产品（3）掺混肥料工艺简单，投资少，易于普及。

46、举例论述混配肥料时应该注意哪些肥料间的相互作用问题？

（1）氮和磷、钾大量元素在通常条件下表现的是协同效应。但当作物吸收大量的硝态氮时，氮、磷会产生拮抗作用；在土壤含氮高时，氮、钾也会产生拮抗作用。（2）锌是作物必需的微量元素之一，当土壤供氮增加时，会引起作物缺锌，并使磷锌间产生拮抗作用；当土壤增加钾时，可缓解磷锌间的拮抗作用。（3）一般土壤都含铁，在土壤呈碱性或与营养元素发生

拮抗作用时均可引起土壤缺铁，例如磷过量可使铁的有效性降低。另外，铁可影响植物对钾的吸收。（4）养分之间的平衡关系，例如钙硼对不同作物都有一定的吸收比例，当两者比例失调时，作物易出现缺硼症状。施钾能促进作物对硼的吸收。（5）磷可促进植物钼的吸收和运输，表现为促进作用；施硫肥则会抑制钼的吸收；适量施用铁肥可与钼产生协同效应。（6）一些肥料的H2PO4-、NO3-、Cl-都有拮抗作用。另外，镁与硼、钙也有拮抗作用。特别要指出的是离子间的相互作用的情况是复杂的，在某一浓度范围内是拮抗的，超出一定范围后就可能表现为协同的。例如钙和钾离子浓度在30:1之内时，钙离子对大麦吸收钾离子有协同作用，但是当超过这一比例时，则产生拮抗作用。而且，离子间相互作用对不同作物的作用效果也不完全相同。例如，对大麦和玉米，钙离子对镁离子有拮抗作用，而对大豆而言，上述拮抗作用则影响较小。综上所述，肥料之间表现出来的相互关系在复混肥料选料中都应适当考虑，力争避免或减少产生在土壤溶液中的离子间的拮抗作用。