尿素水解制氨工藝廢液處理方法討論

陳曦 王軍麗

摘要：在燃煤火力發(fā)電廠煙氣脫硝中，脫硝還原劑制備采用尿素制氨工藝時(shí)，尿素水解器需定期排出廢液，本文對(duì)尿素水解廢液處理方法進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；尿素水解；制氨；廢液處理

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）03-0088-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.049

Abstract： In the process of flue gas denitrification in coal-fired power plant， the urea hydrolyzate needs to be discharged regularly when the urea process is used to prepare the denitrification reducer. The treatment methods of urea hydrolyzate waste are compared in this paper.

Key words：Thermal power plant；Urea hydrolysis；Ammonia making； Waste liquid treatment

1 尿素水解制氨工藝流程

尿素水解制氨工藝流程為：50%質(zhì)量濃度的尿素溶液由尿素溶液輸送泵輸送到水解制氨反應(yīng)器中，在合適的溫度與壓力下，尿素溶液分解成包括氨氣、二氧化碳和水蒸氣的氣體產(chǎn)物。水解制氨反應(yīng)器中的基本反應(yīng)及產(chǎn)品氣組成如下：

（x）H2O + NH2CONH2 --> NH4COONH2 + （x-1）H2O--> 2NH3 + CO2 + （x-1）H2O

2 尿素水解制氨工藝廢液的產(chǎn)生及成分

尿素水解器是個(gè)密閉容器，尿素溶液進(jìn)入水解器后產(chǎn)物為氨氣、二氧化碳和水蒸氣等氣體，從尿素水解器上部輸出到脫硝裝置[1]。尿素溶液帶的少量縮二脲等雜質(zhì)不能隨產(chǎn)品氣排出，隨著尿素水解器的長期運(yùn)行，尿素溶液中的雜質(zhì)濃度會(huì)越來越高，因此水解需要根據(jù)運(yùn)行情況定期從底部排液，將沉積的雜質(zhì)一同排出。通常為每周排放兩次。

尿素水解器排出的廢液主要成份為30%尿素（CO（NH2）2），約5%縮二脲（C2H5N3O2），微量的Cr+6，其余為水。

3 尿素水解制氨廢液處理方案及分析比較

根據(jù)火力發(fā)電廠廢水零排放要求，文中對(duì)尿素水解廢液采用三種方法進(jìn)行處理，分別為：1.廢液爐內(nèi)分解；2.廢液蒸發(fā)、干燥處理；3.廢液蒸發(fā)、離心處理。具體方案如下。

3.1 廢液爐內(nèi)分解

將尿素水解廢液收集在廢液箱內(nèi)，廢液箱高液位時(shí)或定期通過廢水泵將廢液輸送至安裝在鍋爐爐膛上（爐膛溫度850～950℃區(qū)域）的噴槍內(nèi)，然后噴入爐內(nèi)在高溫?zé)煔獾淖饔孟路纸獬砂睔夂退?，氨氣與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退?/p>

分解主要反應(yīng)方程式如下：

CO（NH2）2+H2O→2NH3+CO2

4NH3+5O2→4NO+6H2O

4NO + 4NH3 + O2→ 4N2 + 6H2O

6NO2 + 8NH3→ 7N2 + 12H2O

NO + NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O

主要設(shè)備包括廢液箱、廢水泵、靜態(tài)混合器、尿素噴槍、氨氣吸收槽。

3.2 廢液蒸發(fā)、干燥處理

將尿素水解廢液收集在蒸發(fā)器內(nèi)收集，蒸發(fā)器高液位時(shí)或定期將啟動(dòng)廢液蒸發(fā)、干燥系統(tǒng)，先將廢液在蒸發(fā)器內(nèi)濃縮后，濃縮液排至干燥機(jī)中進(jìn)行干燥，蒸發(fā)器及干燥機(jī)產(chǎn)生的水蒸汽排至氨氣吸收槽收集[2]。

主要設(shè)備包括蒸發(fā)器、電加熱干燥機(jī)、廢液泵。

3.3 廢液蒸發(fā)、離心分離處理

將尿素水解廢液先收集在廢液箱內(nèi)，高液位時(shí)將廢液打至蒸發(fā)器內(nèi)加熱濃縮，然后對(duì)濃縮液進(jìn)行冷卻，濃縮液經(jīng)冷卻后產(chǎn)生大量尿素結(jié)晶，然后排入離心機(jī)進(jìn)行分離，尿素顆粒袋裝固廢處理，母液存放至廢液箱。

主要設(shè)備包括蒸發(fā)器、離心機(jī)、廢液箱、廢液泵[3]。

3.4 尿素廢液處理方案比較分析

通過尿素廢液處理工藝可以看出：

當(dāng)采用廢液爐內(nèi)分解方案，將廢液噴入鍋爐爐膛，可以利用鍋爐燃燒能量，不需要其它能源，并可以將廢液完全分解不產(chǎn)生固廢。但是需要在鍋爐爐膛設(shè)置尿素溶液噴槍，在運(yùn)行時(shí)需要注意霧化空氣系統(tǒng)，避免噴槍出現(xiàn)滴液現(xiàn)場，以免發(fā)生噴槍滴液引起的鍋爐爆管。

當(dāng)采用廢液蒸發(fā)、干燥處理方案，由于最終采用電干燥器，因此能耗較高。同時(shí)由于尿素溶液濃縮液及尿素顆粒具有一定的粘性，蒸發(fā)器、干燥機(jī)內(nèi)部需要定期人工清理，運(yùn)行維護(hù)工作量較大[4]。廢液處理后最終會(huì)產(chǎn)生尿素、縮二脲等混合物。

當(dāng)采用廢液蒸發(fā)、離心分離處理方案，尿素濃縮后采用離心機(jī)出料，因此能耗相對(duì)較小。但是經(jīng)過離心機(jī)后的尿素溶液還需要再次收集，因此系統(tǒng)較復(fù)雜，較液蒸發(fā)、干燥處理方案多了一個(gè)廢水罐。同樣蒸發(fā)器、離心機(jī)需要定期人工清理、運(yùn)行維護(hù)工作量較大。廢液處理后最終會(huì)產(chǎn)生尿素、縮二脲等混合物。

4 結(jié)語

文中提出的三種尿素廢液處理方案均能實(shí)現(xiàn)脫硝裝置廢水零排放的目標(biāo)。企業(yè)在選擇廢液處理方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)企業(yè)的具體情況來確定。要考慮到企業(yè)運(yùn)行管理水平，在選用能耗低、投資少的方案時(shí)，避免影響企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行，同時(shí)要考慮廢液處理后產(chǎn)生的廢固處理問題。

參考文獻(xiàn)

[1]沈斌.尿素制氨工藝在SCR煙氣脫硝工程中的應(yīng)用[J].中國特種設(shè)備安全，2009，26（1）：52-55.

[2]姚洪齊，徐晨.生產(chǎn)過程中的硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶以及中和結(jié)晶的主要對(duì)比分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（15）：22.

[3]韓東，彭濤，梁林等.基于蒸汽機(jī)械再壓縮的硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)[J].化工進(jìn)展，2009，（23）：138.

[4]汪家銘.尿素法SCR 煙氣脫硝技術(shù)及應(yīng)用前景[J].合成技術(shù)及應(yīng)用，2013 ，28（1）：26.

收稿日期：2018-01-26

作者簡介：陳曦（1982-）， 男，研究方向?yàn)槿济喊l(fā)電廠脫硫、脫硝裝置。