中型煤制合成氨企業(yè)的能耗、水耗及氨氮流失分析

劉 慧

(洛陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)察支隊(duì),河南 洛陽(yáng) 471002)

中型煤制合成氨企業(yè)的能耗、水耗及氨氮流失分析

劉 慧

(洛陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)察支隊(duì),河南 洛陽(yáng) 471002)

依據(jù)洛陽(yáng)市3家中型煤制合成氨企業(yè)的能耗、水耗及廢水氨氮產(chǎn)污調(diào)查分析,對(duì)中型煤制合成氨企業(yè)的噸氨原料煤耗、燃料煤耗、水耗及氨氮產(chǎn)污量進(jìn)行測(cè)算分析。

中型;煤制合成氨;能耗;水耗;氨氮流失

洛陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)察支隊(duì)按照豫環(huán)監(jiān)理[2005]16號(hào)文下達(dá)重點(diǎn)行業(yè)污染物排放量核定的工作任務(wù)要求,對(duì)部分洛陽(yáng)市轄區(qū)氮肥行業(yè)的水污染物排放情況進(jìn)行了調(diào)研、分析。現(xiàn)有3家合成氨企業(yè)年產(chǎn)合成氨能力8～10萬(wàn)t,屬中型煤制合成氨企業(yè),另有2家合成氨企業(yè)年產(chǎn)合成氨能力3萬(wàn)t以下,屬淘汰企業(yè)。筆者對(duì)3家中型合成氨企業(yè)的污染排放狀況進(jìn)行污染源調(diào)查,通過(guò)污染分析,研究以煤為原料的中型合成氨企業(yè)的污染核算規(guī)律。

1 3家合成氨企業(yè)能耗、水耗調(diào)查

經(jīng)過(guò)對(duì)3家合成氨企業(yè)的排污核定,3家合成氨企業(yè)能耗水耗統(tǒng)計(jì)資料如下:

表1 3家合成氨企業(yè)能耗水耗年總量統(tǒng)計(jì)

產(chǎn) 品用煤量(萬(wàn)t)用水量(萬(wàn)t)相當(dāng)于合成氨(萬(wàn)t)廠 名白煤煙煤總量新鮮水循環(huán)水排水量(萬(wàn)t)用潤(rùn)滑油(t)名 稱產(chǎn)量(萬(wàn)t)碳酸氫銨18合成氨企業(yè)C 0 20.5(標(biāo))2.8 3 460 940 2 520 800 120甲醇5.5

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算,3家合成氨企業(yè)的噸氨能耗水耗強(qiáng)度分析結(jié)果如下:

表2 3家合成氨企業(yè)噸氨能耗水耗強(qiáng)度

3家氮肥廠都采用固定床間歇?dú)饣ㄔ鞖?合成氨生產(chǎn)工藝主要包括三個(gè)基本步驟:一是制取氮、氫原料氣;二是去除原料氣中的雜質(zhì)和有害成分,制取純凈的氮?dú)浠旌蠚怏w;三是在合成塔內(nèi)制取合成氨。

2 水污染源及產(chǎn)污環(huán)節(jié)分析

2.1 尿素企業(yè)水污染源及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

尿素企業(yè)用水部位主要為造氣、鍋爐、尿素及冷卻用水,所產(chǎn)廢水主要分為造氣廢水、含氨廢水、尿素解析冷凝水、含油廢水及部分車間設(shè)備沖洗水和間接冷卻水。

表3 水污染源及水質(zhì)情況

2.2 碳銨企業(yè)水污染源及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

碳銨企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品為碳酸氫銨,因此不存在尿素冷凝液,其它污染源及廢水特征因子也和上述兩廠基本相同。

3 氨的流失量分析

3.1 尿素廠A、B氨流失量估算

反應(yīng)方程為:

生成1 t尿素需氨量為:2×17×1000÷60=567 kg

實(shí)際生產(chǎn)中,合成氨企業(yè)A生成1 t尿素用氨598 kg,即有598-567=31 kg氨流失,除部分以氣體形式放空外,其余進(jìn)入水中排出。按1 t氨反應(yīng)生成尿素計(jì)算,流失氨的強(qiáng)度為:31×1000÷598=51.8 kg。

實(shí)際生產(chǎn)中,合成氨企業(yè)B生成1 t尿素用氨590 kg,也就是說(shuō)有590-567=23 kg氨流失,除部分以氣體形式放空外,其余進(jìn)入水中排出。按1 t氨反應(yīng)生成尿素計(jì)算,流失氨的強(qiáng)度為:23×1000÷590=39.0 kg。

3.2 碳銨廠C氨流失的估算

反應(yīng)方程為:

生成1 t碳銨需氨量為:17×1000÷79=215 kg

實(shí)際生產(chǎn)中,此碳銨廠廠:生成1 t碳銨,用氨231 kg,也就是說(shuō)有231-215=16 kg氨流失,除部分以氣體形式放空外,其余進(jìn)入水中排出。按1 t氨反應(yīng)生成碳銨計(jì)算,流失氨為:16×1000÷231=69.3 kg。

4 分析與結(jié)論

4.1 噸氨原料煤消耗

對(duì)以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和物料衡算分析,3家煤制合成氨中型企業(yè)的合成氨產(chǎn)量雖有差異,但由于采用相同的半水煤氣制造工藝,噸氨用原料煤(標(biāo))量差別不大,在1.9～2.1 t之間。

表4 噸氨原煤消耗量換算

4.2 噸氨燃料煤消耗

這部分為鍋爐用煤,各廠管理水平、燃料的損耗和重復(fù)利用不同,煤的發(fā)熱值也不同,存在較大差異。推薦合成噸氨用發(fā)熱值在5 500～6 000 kcal/kg,煤量為0.25～0.90 t(標(biāo)煤)之間。

4.3 噸氨用水量

4.3.1 尿素企業(yè)用水量

合成氨企業(yè)A和B均為尿素生產(chǎn)廠,由表1可知,年產(chǎn)合成氨量接近,合成噸氨新鮮用水和循環(huán)用水量差距很大,但總的用水量在550～570 t之間(企業(yè)A為63.9+495.2=559.1 t,企業(yè)B為22.5+540=562.5 t)。因此洛陽(yáng)市中型煤制尿素企業(yè)的噸氨總用水量為550～570 t/噸氨。

4.3.2 碳銨企業(yè)用水量

合成氨企業(yè)C主要生產(chǎn)碳銨,根據(jù)其實(shí)際生產(chǎn)情況,噸氨總用水量為346 t(其中新鮮用水94 t,循環(huán)用水252 t)。噸氨新鮮用水消耗量,視企業(yè)的水循環(huán)利用率而定。

其中,合成氨企業(yè)B廢水治理設(shè)施比較完善,水的循環(huán)利用率達(dá)96%,因此新水量、排水量較小,廢水排放量約為18 t/噸氨;A、C兩合成氨企業(yè)廢水只在生產(chǎn)工段作簡(jiǎn)單處理,水的循環(huán)利用率僅為88.6%、72%,因此新鮮水量和廢水量較大,排水量約為50～80 t/噸氨。

4.4 噸氨NH3-N產(chǎn)污量

合成氨企業(yè)A、B、C的噸氨NH3-N產(chǎn)污量約為51.8 kg、39.7 kg、69.3 kg,其中生產(chǎn)工藝較完善的企業(yè)B的噸氨NH3-N產(chǎn)污量最少。

從以上廢水和氨氮流失量分析,除合成氨企業(yè)B的廢水和氨氮產(chǎn)污量達(dá)到較好水平外,合成氨企業(yè)A和C的廢水和氨氮產(chǎn)污量要高于全國(guó)同等合成氨企業(yè)的平均水平。

[1]周兵.中型煤制合成氨-尿素水污染治理探討[J].山西化工,2007,27(5):62-64.

[2]喬亮,王鵬,徐帥,等.合成氨廢水處理工程實(shí)踐[J].河南科技:上半月,2009(8):57-58.

[3]呂鵬偉,朱好,王文富,等.河南省出臺(tái)《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的探討[J].科技信息2009,(19):322,275.

[4]杜海燕.合成氨廠造氣工序節(jié)能降耗[J].河北化工,2010,(3):74-75.

[5]伊樹忠,馬召輝.大型化肥廠氨氮流失分析與治理[J].河南化工,1993,(12):28-29.

Analysis on Energy and Water Consumption and NH3-NLoss in Medium-sized Coal-made Synthetic Ammonia Enterprises

Liu Hui
(Luoyang EPI Detachment,Luoyang Henan471002)

This paper,based on the analysis on energy and water consumption and N H3-N production from wastewater in three medium-sized coal-made synthetic ammonia enterprises located in Luoyang city,caculated and analyzed the coal consumption of raw materials,fuel coal consumption,water consumption,pollutant amount produced by NH3-N production.

medium-sized;coal-made synthetic ammniatcrea;energy consumption;water consumption;NH3-N loss

X75

A

1008-813(2010)03-0055-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.03.016

2010-05-06

劉慧(1981-),女,河南洛陽(yáng)人,畢業(yè)于中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院環(huán)境監(jiān)理專業(yè),工程師,主要從事環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法工作。