煤制合成氨裝置的環(huán)境污染源分析與治理技術(shù)

龐文欣(大唐呼倫貝爾化肥有限公司, 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾021000)

0 引言

氨屬于一種非常重要的化工產(chǎn)品，其不但能夠作為最終產(chǎn)品，而且還能當(dāng)做重要的中間產(chǎn)品。氨在生產(chǎn)化肥原料中占據(jù)了70%，剩余的作為制藥、炸藥合成樹脂等物質(zhì)的原料（剩余的用于其他合成樹脂的原料）。作為化肥行業(yè)基礎(chǔ)的合成氨裝置的投產(chǎn)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展具有重大貢獻(xiàn)。

1 合成氨裝置相關(guān)概況

煤礦資源在我國儲量豐富且分布廣泛，加上價格低廉，能源化效率高，使其成為了當(dāng)前合成氨工藝生產(chǎn)主流能源來源。合成氨裝置是化肥生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵裝置，是化肥生產(chǎn)系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。近些年，隨著我國對合成氨工藝技術(shù)引進(jìn)、研發(fā)力度不斷增強，我國合成氨行業(yè)技術(shù)水平得到了較大程度提升。然而在合成氨經(jīng)濟效益提升的同時，也帶來越來越嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題。在環(huán)境保護(hù)方面，國際化肥協(xié)會與我國都在污染防控方面制定了相關(guān)措施，及相關(guān)法律政策、技術(shù)規(guī)范等，尤其是在污染排放標(biāo)準(zhǔn)方面更是越來越嚴(yán)格。目前，我國合成氨生產(chǎn)企業(yè)中，中小型規(guī)模比例占絕大部分比例，合成氨環(huán)境防治措施在整體上仍有待完善，企業(yè)必須不斷調(diào)整原料結(jié)構(gòu)，加強技術(shù)引進(jìn)、優(yōu)化等來提升當(dāng)前的防污治理效果。合成氨裝置運行涉及諸多復(fù)雜工藝，不但原料流通量大、連續(xù)性高，而且產(chǎn)生的污染源與污染物情況也有著較大差別。加上生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生有毒有害、易燃易爆產(chǎn)品，對合成氨管理過程產(chǎn)生較大的安全威脅。因此，加強對煤制合成氨裝置及其應(yīng)用工藝，及產(chǎn)生的環(huán)境污染進(jìn)行深入分析，并探討相關(guān)解決對策極為必要，同時也是化肥企業(yè)生產(chǎn)效益最大化重要保障。

2 合成氨裝置生產(chǎn)工藝及污染源分析

在合成氨裝置中，以煤為原料進(jìn)行合成氨生產(chǎn)流程大致為：將煤制成水煤漿→與蒸汽一起進(jìn)入氣化爐→洗滌塔中一氧化碳轉(zhuǎn)化→與NHD 進(jìn)行脫硫脫碳或者進(jìn)行低溫甲醇洗→去除尿素、H2S 等雜質(zhì)得到氨產(chǎn)品。合成氨裝置中產(chǎn)生的廢氣主要包括有：煤漿制備過程產(chǎn)生大量粉塵、氣化閃蒸汽；氣體洗滌過程NHD 汽提塔排氣、H2S 氣體、硫回收尾氣、液氮洗尾氣；氨壓縮合成過程中氨罐放空氣等。這些廢氣可以通過焚燒、回收利用、高空排放等方式進(jìn)行處理，來降低對環(huán)境的污染。合成氨產(chǎn)生的廢水是較為重點的污染源，COD 含量較高，并且含有大量硫化物、氰化物。產(chǎn)生的固體廢物主要包括有氣化灰渣、鍋爐灰渣、重金屬催化劑廢棄物等。對于合成氨裝置中產(chǎn)生的各種類型的廢棄物、污染源，必須采用合適的處理方式，才能實現(xiàn)較為有效的污染防治。

3 合成氨裝置廢氣污染防治措施

結(jié)合實踐來看，針對煤質(zhì)合成氨化肥裝置廢氣污染方面的防治，筆者認(rèn)為企業(yè)應(yīng)當(dāng)采取以下幾方面措施：

3.1 粉塵治理

粉塵污染主要產(chǎn)生于煤漿制備過程，而采用濕式溢流型棒磨機能夠起到很好的抑塵效果。在煤倉、石灰石料倉頂部都應(yīng)加裝單機布袋除塵器進(jìn)行除塵，確保粉塵濃度在50mg/m3以下，采用40m以上高空氣筒排放。

3.2 放空氣、閃蒸氣污染治理

煤制合成氨過程中，氣化裝置開停工、高空閃蒸氣分離器、高低溫?zé)崴靼踩y，都會產(chǎn)生大量廢氣，這些廢氣將統(tǒng)一經(jīng)過高溫燃燒后排放，燃燒后的產(chǎn)物主要有CO2、水蒸氣，高空排放將對環(huán)境的危害降到最低。

3.3 氣體凈化過程廢氣治理

氣體凈化階段產(chǎn)生的廢氣主要有SO2、H2S、CO2。在低溫甲醇脫硫過程中產(chǎn)生的廢氣中H2S 含量較高，在煤制合成氨裝置中，采用濕式氧化法+物理吸收+克勞斯制硫法的方式進(jìn)行脫硫處理，能夠獲得較好的除硫效果。在脫碳流程中，大量CO2在洗滌分離之后可作為尿素生產(chǎn)原料，多余雜質(zhì)經(jīng)脫碳塔處理后進(jìn)行高空排放。在低溫甲醇洗+液氮洗氣體凈化精制過程中，產(chǎn)生的尾氣有大量H2、CO,不能進(jìn)行直接排放，可采用循環(huán)系統(tǒng)回收作為鍋爐燃料重復(fù)利用。

3.4 NH3排放控制

煤制合成氨化肥生產(chǎn)裝置運行時難免產(chǎn)生無組織排放問題，出現(xiàn)超標(biāo)排放也極為常見。合成氨裝置中壓縮機、泵、閥門等在運行過程，尤其是氨罐呼吸閥都會產(chǎn)生NH3無組織排放問題。為此，須加強對合成放空氣、氨罐閥放氣中NH3回收處理，杜絕NH3直接排放。在氨罐中設(shè)置冷卻水噴淋系統(tǒng)能夠有效降低NH3無組織排放。針對無組織排放原因以及工藝條件，使用高質(zhì)量真空法蘭和墊圈，或者使用高性能密封件，提高設(shè)備密封效果。對設(shè)備運行情況進(jìn)行嚴(yán)格管理，制定嚴(yán)格巡查管理制度，對出現(xiàn)的泄露問題及時處理。

4 合成氨裝置廢水污染防治措施

為了有效地進(jìn)行煤質(zhì)合成氨化肥裝置廢水污染方面的防治，化工企業(yè)可以從下面幾項措施著手：

4.1 煤氣化產(chǎn)生的灰水污染治理

在水煤漿制作過程中，氣化爐氣化產(chǎn)生粗煤氣需要進(jìn)行冷卻降溫，此過程會產(chǎn)生大量灰水?；宜泻写罅课廴疚?，直接排放將會對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。因此，必須進(jìn)行灰水處理達(dá)標(biāo)之后才能進(jìn)行排放。經(jīng)過預(yù)處理之后的灰水能夠進(jìn)行二次利用，之后的重污染污水必須經(jīng)氣化灰渣沉淀、過濾之后才能進(jìn)行排放，沉淀、濾渣可用作水泥生產(chǎn)原料

4.2 工藝?yán)淠何廴局卫?/h3>

合成氨生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水氨氮含量較高，而COD 相對較低，因此對污水處理裝置硝化、反硝化功能要求較高，才能獲得較好的污水處理效果。高氨氮含量廢水處理過程中，采用汽提—厭氧—好氧(A/O)處理工藝能夠取得較好效果。借助微生物代謝作用，將廢水中呈溶液、微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為無害的無機物，進(jìn)而達(dá)到凈化污水的效果，尤其是在合成氨裝置廢水處理過程中應(yīng)用效果較為明顯。

5 固體污染物治理措施

在煤制合成氨化肥生產(chǎn)過程中，在氣化階段產(chǎn)生的灰渣，以及過濾壓縮的濾餅固體廢棄物不含有毒物質(zhì)，可用作水泥、磚塊生產(chǎn)原料。合成階段產(chǎn)生的廢棄催化劑、氣體精制分子篩、空分分子篩、冷箱珠光砂等高污染固體廢棄物可有生產(chǎn)廠家回收再利用，產(chǎn)生的污泥應(yīng)送填埋場進(jìn)行填埋處理。

6 其他相關(guān)措施

6.1 對廠區(qū)平面布置進(jìn)行優(yōu)化

對于煤制合成氨化肥生產(chǎn)過程中，將可能產(chǎn)生無組織排放污染物的裝置、設(shè)施，應(yīng)設(shè)置在遠(yuǎn)離生活區(qū)位置，并在周邊廣植樹木、綠化帶等，降低無組織排放對環(huán)境的污染。

6.2 加強CO2氣體回收利用

經(jīng)脫碳塔塔頂高空排放的大量CO2氣體高不但會造成資源浪費，而且會加劇溫室效應(yīng)，為響應(yīng)節(jié)能減排政策號召，應(yīng)加強對CO2回收利用效率，由于制作干冰或其他原料。

6.3 增設(shè)中水回用裝置

煤制合成氨裝置所排放廢水，主要包括有氣化廢水、CO變換凈化工序排放冷凝液、機泵排污等，這些污水中NH3含量高、COD較低，通過增設(shè)中水回用裝置進(jìn)行深度處理可用作循環(huán)水補水，提高水資源利用效率，降低生產(chǎn)成本。

7 結(jié)語

總而言之，當(dāng)前國際生態(tài)環(huán)境形勢越來越嚴(yán)峻，社會各界對環(huán)境保護(hù)重視程度不斷提升，國家監(jiān)管環(huán)境保護(hù)的力度也在逐步增強。這幾年，國家環(huán)保部門開始評價企業(yè)的環(huán)境行為的信用等級，并向社會公布相關(guān)信息，企業(yè)只要被執(zhí)法查處，情況惡劣的還可能會面臨其企業(yè)貸款被取消。所以，企業(yè)必須要堅持可持續(xù)發(fā)展理念，綜合考量與控制最大污染物的排放源與數(shù)量，同時能夠根據(jù)企業(yè)自身情況，由工藝技術(shù)、污染治理技術(shù)與效果等多方著手，提高決策的合理性，盡可能將能源與資源利用起來，科學(xué)制定環(huán)境污染治理方案，減少企業(yè)對環(huán)境的污染，提升其環(huán)境污染的治療效果，最終不斷提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。