Excel在復合肥生產中的應用

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山東威海 264501)

Excel在復合肥生產中的應用

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山東威海 264501)

在復合肥生產及質量控制過程中，均需通過物料衡算以確定產品配方及過程調節方案，計算過程繁雜。將Excel的相關功能引入配方制定、過程指標調節、轉產過渡調節中，具有產品配方準確有效、調節快速靈敏的特點，且轉產速度快、中間產品少，有效降低了生產成本。

復合肥；配方；Excel；應用

威海恒邦化工有限公司現有100 kt/a生產能力的氨化造粒和噴漿造粒復合肥系統各1套，在產品生產及質量控制過程中均需通過物料衡算以確定產品配方及過程調節方案。面對繁雜的配方計算過程，將Microsoft Office辦公軟件中的Excel引入生產管理中，有效提高了配方精度及工作效率。

1 生產配方制定

在工藝設計中，以質量守恒定律為基礎對物料平衡進行計算，根據原料與產品之間的定量轉化關系，計算原料的消耗量，各種中間產品、產品和副產品的產量，生產過程中各階段的消耗量以及組成，進而為熱量衡算[1]、其他工藝計算及設備計算打下基礎。

1.1 衡算流程

衡算流程中對設備外形、尺寸等沒有嚴格要求，無化學變化或相變化、無損耗的設備也可省略，但必須體現物料名稱、流量、組成、流向、反應等與計算有關的工藝條件。氨化工藝15- 15- 15硫基復合肥主要物料衡算流程如圖1所示。

圖1 氨化工藝15- 15- 15硫基復合肥主要物料衡算流程

1.2 物料衡算

全系統物料衡算較為繁瑣，尤其是磷酸中含有鐵、鋁、鎂等雜質，氨化中和產物組成較為復雜，因此參考相關文獻[2]進行適當的簡化。以圖1中氫鉀轉化部分核算為例，Excel相關功能的引入及使用介紹如下。

計算基準：產量300 t/d，目標養分N- P2O5- K2O=15.0- 11.5- 14.5，氨氣利用率94%，磷酸中磷(P2O5)利用率100%，氯化鉀轉化率96%，硫酸過量系數15%。主反應方程式：KCl+H2SO4=HCl+KHSO4。

(1) 投入物料量

w(P2O5)為61%氯化鉀：300×1 000×14.5%/(24×61%)=2 971(kg/h)。

質量分數98%硫酸(反應部分)：2 971×61%×96%×2×98/(94×98%)=3 702(kg/h)。

質量分數98%硫酸(過量部分)：15%×3 702=555(kg/h)。

投入物料量：2 971+3 702+555=7 228(kg/h)。

(2) 產出物料量

w(P2O5)為61%氯化鉀(未反應部分)：2 971×(1-96%)=119(kg/h)。

質量分數98%硫酸(過量部分)：15%×3 702=555(kg/h)。

所謂文化自信，就是一個國家、一個民族、一個政黨對自身文化價值的充分肯定，對自身文化生命力的堅定信念。因為一個民族只有對自己的文化充滿信心，才能在世界舞臺上展現出堅持堅守的從容和奮發進取的勇氣，煥發出創新創造的活力。

氯化氫氣體：2 971×61%×96%×2×36.5/94=1 351(kg/h)。

硫酸氫鉀：2 971×61%×96%×2×136/94=5 035(kg/h)。

轉化部分氯化鉀雜質：2 971×96%-2 971×61%×96%×149/94=94(kg/h)。

質量分數98%硫酸帶入水分：3 702×(1-98%)=74(kg/h)。

產出物料量：119+555+1 351+5 035+94+74=7 228(kg/h)。

1.3 引入Excel

充分運用Excel中的加減乘除等基本運算功能及Sum，Average，Sumproduct等命令進行計算[3]，并對相關單元格進行關聯，設置控制指標與被動指標區域，得到的配方計算Excel關聯應用示例如圖2所示。當C5～C12和E5～E12單元格輸入的數值發生變化時，被動指標C14～C17和E14～E17隨即發生變化，能清晰反映外界條件的變化對配方過程及最終指標的影響。

圖2 配方計算Excel關聯應用示例

(2) 被動指標區域的數值屬于因變量，會隨著控制指標區域數值的變化自動計算顯示，是配方過程中關鍵參考指標，可根據該區域顯示的數據提前預判配方是否合理、是否具備可操作性等。

(3) 使用Excel中的加減乘除等基本運算及Sum，Average，Sumproduct等命令將控制指標區域和被動指標區域所有數據以關聯方程式的形式進行關聯，最終控制指標區域內所有數值為自變量，而其余單元格內數值均為因變量。

(4) 按照上述方法，將生產流程中氫鉀轉化、混酸料漿、管反中和、造粒等各部分均按要求進行計算、關聯，形成最終的復合肥配方計算表。表格布局及風格可根據個人習慣進行調整，使用過程中僅需輸入控制指標，即可顯示原料添加量/比例、產品養分含量、消耗定額等被動指標。若將原料成本計算進行關聯，可同時顯示最終產品生產成本。通過實際應用證實，復合肥配方計算表在產品配方過程中方便快捷、數據準確可靠。

2 過程指標調節

在復合肥配方和物料衡算以及實際生產過程中，根據經驗發現，復合肥產品質量控制的關鍵點有2個：①混酸料漿的各項指標，如混酸磷鉀比(P2O5/K2O，質量比)、混酸密度等；②配料過程中外加配料的添加量。

混酸料漿各項指標的波動會造成產品質量長時間不穩定，如混酸磷鉀比過高，導致產品磷含量偏高、鉀含量偏低，反之則產品磷含量偏低、鉀含量偏高。因此，在生產配方變化不大的情況下，混酸磷鉀比，磷酸的添加量及其含量、雜質成分，混酸密度等關鍵控制指標不允許進行頻繁調整。

產品養分含量產生細微波動時，通過增減氯化鉀、粉狀磷酸一銨、尿素、硫酸鉀等的用量可快速矯正產品養分含量，保證產品質量合格，即外加配料種類的增減及添加量的變化成為調節控制的關鍵，而將Excel相關功能引入，可在短時間內確定調節方案。以圖3為例，產品養分含量出現波動時，具體使用方法如下。

圖3 過程控制Excel關聯應用示例

(1) 在產品含量顯示區域的B4～B8中輸入調整前產品相應數值。

(2) 在外加配料信息明細的B13～B16，C13～C16和D13～D16中輸入外加配料養分信息。

(3) 根據產品含量顯示區域調整后的C5～C8所顯示的數值，在外加料調整明細表相應的B21～B24中輸入外加料調整量，直至調整后的C5～C8內產品含量符合內控指標或國家標準要求為止。

(4) 根據外加配料增加情況區域內顯示的外加料種類及相關添加量變化，通知外加配料崗位進行相應調整，即可在短時間內保證產品養分含量回歸穩定。

3 轉產過渡調節

隨著市場對產品多樣化的要求越來越高，不同規格的產品需隨時進行切換轉產，在同一套生產裝置上實現轉產時間短、不合格品產出少，成為各復合肥生產企業在轉產過渡期間亟需解決的問題。為解決該問題，同樣可將Excel相關功能引入轉產的過程管理中，徹底改變以往循序漸進的轉產模式，采用“降電流、補差量”一次性轉產的新模式，取得了轉產過程短、中間產品少、控制精確的效果。

該部分Excel相關功能的引入應用與圖3基本一致，區別在于圖3中基準量單元格B4為瞬時產量，轉產時基準量單元格B4為系統母料總量。現以15- 15- 15產品轉產15- 10- 20產品為例，具體應用方法如下。

(1) 逐漸減小烘干機電流，連續少量采出成品，將系統循環母料總量降至最低(威海恒邦化工有限公司烘干機正常運行電流130～145 A，轉產時將電流降至80～90 A)。

(2) 在圖4相應單元格中輸入轉產前系統母料量及養分數值，在外加料調整明細表對應輸入外加配料調整量，轉產后單元格C5～C7顯示數值接近目標產品養分含量時，單元格B19顯示數值即為過渡期間一次性瞬時外加料添加量。在添加外加料的同時，生產系統維持正常噴漿，保證造粒物料的干濕度。

圖4 轉產過渡期間Excel關聯應用示例

(3) 隨著外加料的補充及新產品配方的執行，烘干機電流逐漸趨于正常值，此時適當采出少許成品并立刻進行養分含量分析，然后根據分析結果，迭代使用過程控制Excel關聯應用示例(圖3)對產品養分進行微調，直至養分合格并保持穩定。

轉產過程中引入Excel的相關功能后，基本可獲得轉產快速、不合格品少的效果。

4 結語

從實際運行情況看，將Microsoft Office辦公軟件中的Excel引入復合肥生產管理中，產品配方準確有效、調節快速靈敏，使復合肥產品一次質量合格率由最初的不足90%提升至目前的95%左右，且轉產速度快、中間產品少，有效降低了生產成本。

[1] 化學工業部建設協調司，化工部硫酸和磷肥設計技術中心.磷酸 磷銨 重鈣技術與設計手冊[M].北京：化學工業出版社，1997.

[2] 江善襄，方天翰，戴元發，等.化肥工學叢書——磷酸、磷肥和復混肥料[M].北京：化學工業出版社，1999.

[3] 劉育林.Excel表格在復混肥料配方與成本測算方面的應用[J].磷肥與復肥，2009(4)：56- 57.

ApplicationofExcelintheProductionofCompoundFertilizer

WANG Lei

(Weihai Humon Chemical Co., Ltd., Weihai 264501, China)

In the process of the production and quality control of compound fertilizer, it is necessary to determine the product formula and process adjustment scheme through the material balance calculation. However, the calculation process is complicated. The relevant functions of Excel are introduced to product formula, adjustment of the process index and production transition adjustment, which has the characteristics of accurate and effective product formula, quick and sensitivity adjustment, high conversion speed and less intermediate products, and effectively reduces the production cost.

compound fertilizer; product formula; Excel; application

王磊(1986—)，男，工程師，主要從事硫酸、氮肥、磷復肥行業生產技術管理及技術服務工作；852265718@qq.com

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