尿素裝置停車過程廢水的排放控制措施

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(塔里木油田塔西南勘探開發(fā)公司煉油化工廠，新疆 澤普 844804)

塔西南煉油化工廠尿素裝置采用荷蘭斯塔米卡邦二氧化碳汽提工藝，尿素設(shè)計(jì)能力34萬t/a。裝置生產(chǎn)系統(tǒng)包括原料輸送系統(tǒng)、高壓合成系統(tǒng)、低壓分解及回收系統(tǒng)、蒸發(fā)及造粒系統(tǒng)、解吸水解系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)。由于生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生氨、二氧化碳、氨水、甲銨溶液、尿素溶液及其不同濃度的混合液，如果有泄漏或人為排放，將導(dǎo)致氨氮排放或COD超標(biāo)。在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的大環(huán)境下，必須從源頭上杜絕廢水排放。然而，裝置在停車過程中涉及到物料排放、系統(tǒng)清洗置換等步驟，廢水產(chǎn)生量較大，若停車計(jì)劃不周密或操作不當(dāng)，極易造成儲槽液位過高和廢水被迫外排，加重水處理負(fù)擔(dān)，加大環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，控制裝置停車過程的廢水排放成了裝置環(huán)保工作的重中之重。

1 停車過程中各系統(tǒng)的排放現(xiàn)狀

1.1 各系統(tǒng)物料排放量

裝置各系統(tǒng)在停車期間涉及物料排放和置換清洗等步驟，產(chǎn)生的大量含氨廢液極容易對環(huán)境造成污染。停車期間對各系統(tǒng)物料排放量進(jìn)行了估算，所得數(shù)據(jù)見表1。

表1 停車期間各系統(tǒng)殘余物料排放量統(tǒng)計(jì)

1.2 各系統(tǒng)排放過程及現(xiàn)狀

尿素裝置設(shè)有氨水槽(V703)、尿液槽(V302)，可供系統(tǒng)排放時(shí)儲存物料，各系統(tǒng)均設(shè)有排放管線去以上2個(gè)儲槽，排放流程見圖1。理論上只要將系統(tǒng)中的物料盡可能地回收至儲槽，就能避免外排。

圖1 各系統(tǒng)廢液排放流程

實(shí)際上，由于儲槽容量有限(兩儲槽總?cè)萘考s為460m3，系統(tǒng)排放量約550m3)，各系統(tǒng)大量排放極容易造成儲槽滿液、被迫外排，造成環(huán)境污染。因此，裝置在停車前必須做好統(tǒng)籌安排和詳細(xì)的停車方案，既要將系統(tǒng)物料回收至儲槽，同時(shí)又要設(shè)法及時(shí)處理儲槽內(nèi)的溶液，才能實(shí)現(xiàn)停車零外排的目標(biāo)。通常情況下，尿液槽V302的處理可以通過再次運(yùn)行蒸發(fā)系統(tǒng)，將尿液轉(zhuǎn)化為成品尿素。V703的處理難度相對較大，因?yàn)橥＼囈院?，蒸汽?jīng)常出現(xiàn)波動或不足，解吸系統(tǒng)無法維持正常運(yùn)行，基本處于循環(huán)狀態(tài)，只能開大解吸放空，將部分氨和二氧化碳放空排放。高壓、蒸發(fā)及解吸水解系統(tǒng)置換產(chǎn)生的溶液，目前已禁止就地排放，全部要求回收至儲槽。氨水槽液位經(jīng)常是居高不下。

2 控制措施

2.1 停車前的準(zhǔn)備工作

裝置停車前，應(yīng)確保解吸水解系統(tǒng)運(yùn)行正常，避免因電導(dǎo)超標(biāo)，解吸打循環(huán)的情況發(fā)生，以防止氨水槽液位過高，為系統(tǒng)的置換清洗提供廢液排放空間。同時(shí)，停車前應(yīng)保證蒸發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，可適當(dāng)加大蒸發(fā)負(fù)荷，拉低尿液槽液位。

2.2 具體控制措施

(1)整個(gè)停車過程中，在蒸汽足夠的前提下，解吸水解系統(tǒng)應(yīng)保持正常運(yùn)行，確保電導(dǎo)合格，實(shí)現(xiàn)工藝?yán)淠和馑?，以降低氨水槽液位?/p>

(2)高壓系統(tǒng)置換液回收。高壓系統(tǒng)大部分物料經(jīng)低壓系統(tǒng)排入尿液槽(V302)儲存，停車排放完成后，通蒸汽置換時(shí)，所有蒸汽冷凝液全部回收至氨水槽(V703)。由于高壓系統(tǒng)排放管線導(dǎo)淋均為就地排放，因此，在一樓排放總管導(dǎo)淋處接膠皮管排放至汽提塔取樣槽，三樓排放管線導(dǎo)淋接膠皮管排放至低壓甲銨取樣槽，最終進(jìn)入地下槽(V706)，并通過液下泵打入氨水槽V703中，同時(shí)解吸水解系統(tǒng)正常運(yùn)行，拉低氨水槽液位。

(3)低壓系統(tǒng)置換液回收。低壓系統(tǒng)殘余沖洗液全部通過固定管線回收至氨水槽。低壓吸收塔內(nèi)物料通過低壓吸收塔循環(huán)泵P309入口導(dǎo)淋接皮管排放回收至液下槽。

(4)進(jìn)行二次造粒。高壓系統(tǒng)排放完畢后，尿液槽液位升高，為了降低液位，考慮再次運(yùn)行蒸發(fā)系統(tǒng)，將尿液槽液位降至最低約10%。

(5)蒸發(fā)系統(tǒng)置換。蒸發(fā)二次造粒結(jié)束后，從尿液泵入口通入蒸汽冷凝液進(jìn)行置換。為減少置換液的量，將置換時(shí)間由以前的30min改為15min。如果裝置短停，關(guān)閉加水閥后不需排放，將水封存在系統(tǒng)內(nèi)，既可以避免尿素結(jié)晶堵塞管道，又可以避免排放造成環(huán)境污染。如果裝置長停，為了避免就地排放，將熔融泵入口管線就地排放導(dǎo)淋改為封閉排放至液下槽V706，蒸發(fā)表冷器E702、E703、E704殼側(cè)物料排放至氨水槽后，殘余物料通過低點(diǎn)導(dǎo)淋排放至水桶中，最后倒入三樓甲銨液取樣槽中。

(6)裝置停車期間，解吸水解系統(tǒng)保持正常運(yùn)行，將氨水槽液位拉低至5.5%，然后加冷凝液至30%，反復(fù)多次稀釋，期間解吸水解運(yùn)行參數(shù)及分析數(shù)據(jù)見表2，氨水槽置換期間的化驗(yàn)分析見表3。最終，化驗(yàn)分析氨水槽內(nèi)氨氮含量為114mg/L。經(jīng)相關(guān)部門同意后，決定對解吸水解系統(tǒng)進(jìn)行就地排放至污水緩沖池大槽中。

表2 解吸水解系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表3 氨水槽置換期間化驗(yàn)分析

氨水槽置換排放完成后，停運(yùn)排空解吸水解系統(tǒng)并進(jìn)行就地排放。解吸水解系統(tǒng)排放時(shí)間約4h。排放過程中，每2h對尿素總排取樣分析氨氮，解吸水解系統(tǒng)排放分析數(shù)據(jù)見表4，結(jié)果全部小于10mg/L，未出現(xiàn)超標(biāo)排放。解吸停運(yùn)后，排空系統(tǒng)所有物料，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

表4 解吸水解系統(tǒng)排放分析數(shù)據(jù)

(7)蒸發(fā)系統(tǒng)置換清洗結(jié)束后，尿液槽液位由10%上漲至25%。對于尿液槽內(nèi)剩余的高濃度溶液，采用自然蒸發(fā)結(jié)晶的方式進(jìn)行處理，處理方式為：在尿液槽旁空地上新建一露天蒸發(fā)池(見圖2)。將尿液槽內(nèi)的剩余尿液通過導(dǎo)淋排入蒸發(fā)池中，利用自然蒸發(fā)結(jié)晶，將溶液轉(zhuǎn)化為固體尿素，最后進(jìn)行袋裝收集。通過該方式，尿液槽液位將降至5%。

圖2 尿液自然蒸發(fā)池

2.3 地下槽(V706)氣相管線改造

尿素裝置有4個(gè)儀表箱，伴熱回水管線、水解換熱器安全閥吹掃蒸汽回水管線、甲銨泵沖洗管線、蒸汽預(yù)熱回水管線等與明溝內(nèi)的工藝廢液管線相連，最后進(jìn)入液下槽(V706)。停車期間，部分系統(tǒng)的置換液大量排放至液下槽，造成其內(nèi)壓力上升，部分含氨工藝廢液從各開放式收集口、液下槽頂部水封槽噴濺出來，導(dǎo)致含氨工藝廢液進(jìn)入明溝，造成廢水排放超標(biāo)。為了解決該問題，對液下槽氣相管線實(shí)施了改造(見圖3，虛線為新增管線)。改造后，利用放空筒(X801)的煙囪抽吸作用，將回收總管內(nèi)的部分含氨蒸汽抽吸至放空筒內(nèi)，進(jìn)而降低地下槽內(nèi)的壓力，避免水封因超壓溢流。不僅如此，正常生產(chǎn)期間，地下槽水封處幾乎再無汽氨溢出。

圖3 V706氣相管線改造示意

3 結(jié)語

通過分析裝置停車階段各系統(tǒng)排放的現(xiàn)狀，采取有效的措施對各排放點(diǎn)進(jìn)行了控制管理，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)，大大降低了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。整個(gè)過程的關(guān)鍵在于提前做好停車計(jì)劃，各系統(tǒng)有序停車，避免了氨水槽、尿液槽滿液的風(fēng)險(xiǎn)。如果停車過程中能夠保證蒸汽足夠、解吸水解系統(tǒng)有足夠長的時(shí)間運(yùn)行，氨水槽液位就能維持在最低，將大大提高裝置廢水處理能力。為了進(jìn)一步解決裝置廢水排放問題，建議增加1個(gè)儲槽，便于氨水槽(V703)、尿液槽(V302)檢修。