尿素放空尾氣與鍋爐煙氣的綜合治理

鐘思偉，楊曉華，肖 聰，黃萬銘，楊曉勤，蔣遠華

(湖北宜化集團有限責任公司 湖北宜昌 443000)

近年來，隨著國家環(huán)保要求越來越嚴格，對化工裝置排放的尾氣進行綜合治理、降低環(huán)保設施的運行費用，成為企業(yè)挖潛增效的重要舉措。針對該問題，湖北宜化集團有限責任公司下屬貴州宜化化工股份有限公司(以下簡稱貴州宜化公司)將尿素裝置的放空尾氣引至鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)，即將尿素尾氣與鍋爐煙氣的治理相結合，實現(xiàn)以廢治廢，既解決了尿素放空尾氣氨含量超標的問題，又降低了鍋爐煙氣脫硫的運行成本。據(jù)初步測算，實現(xiàn)尾氣綜合治理后，每年可節(jié)省脫硫裝置運行費用約367萬元。

1 裝置簡介

貴州宜化公司尿素裝置設計產(chǎn)能300 kt/a，實際產(chǎn)量為350 kt/a，高壓圈放空尾氣量為4 000 m3/h(標態(tài))，其主要成分為N2，含氨質(zhì)量濃度為1 200～1 300 mg/m3(標態(tài))。

貴州宜化公司有1臺130 t/h循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐煙氣脫硫采用NaOH法，不僅避免了石灰法塔內(nèi)易結垢的問題，而且具備鈉堿法吸收效率高的特點。脫硫裝置煙氣處理量320 000 m3/h(標態(tài))，年NaOH消耗量2 838 t，運行成本較高。

NaOH溶液吸收SO2并副產(chǎn)亞硫酸鈉的過程分為吸收和中和兩大步驟[1]。吸收：2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O，Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3，總反應為NaOH+SO2=NaHSO3。中和：NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O。

2 可行性分析

尿素裝置的尾氣回收至煙氣脫硫系統(tǒng)后，在吸收塔內(nèi)與吸收溶液接觸混合，尿素尾氣中的氨和鍋爐煙氣中的SO2與吸收溶液中的(NH4)2SO3和NH4HSO3反應而被脫除，吸收液循環(huán)利用，發(fā)生的化學反應如下[2]：

SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3

SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3

NH3+NH4HSO3=(NH4)2SO3

由于尿素尾氣中的氨含量相對于氨水而言很低，在與鍋爐煙氣中的SO2充分接觸后，氨可以完全反應，沒有其他有害物質(zhì)產(chǎn)生，不會產(chǎn)生二次污染。因此，該改造完全滿足現(xiàn)有脫硫工藝的要求，是對現(xiàn)有生產(chǎn)工況的合理優(yōu)化。

3 改造案例

為解決尿素裝置放空尾氣的處理問題，貴州宜化公司進行了尿素尾氣引入鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的改造。如圖1所示，從尿素裝置尾吸塔后配1根Ф 159 mm不銹鋼管道至煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫塔，在尿素尾吸塔原流程處增加1只調(diào)節(jié)閥，以防止尿素裝置出現(xiàn)超壓事故，并在尿素裝置至煙氣脫硫塔管道上配置吹掃蒸汽以防止堵管。

4 運行效果

改造實施后，SO2和氨均實現(xiàn)達標排放，其中氨排放質(zhì)量濃度為10 mg/m3(標態(tài))。改造前，煙氣脫硫系統(tǒng)NaOH消耗量為8.60 t/d，年消耗量為2 838 t；改造后，NaOH消耗量降至4.23 t/d，日增效益10 488元，年效益在367萬元左右。

貴州宜化公司將尿素尾氣與鍋爐煙氣治理相結合，不僅排放指標達到標準要求，而且實現(xiàn)了以廢治廢的目標，同時降低了脫硫成本，系統(tǒng)運行更加經(jīng)濟環(huán)保。

圖1 改造后的工藝流程