合成氨生產(chǎn)裝置實現(xiàn)污水零排放工藝探討

王兵

摘要：隨著經(jīng)濟不斷的發(fā)展進步與人口數(shù)量的日益劇增，水資源危機問題越發(fā)嚴重。據(jù)大量數(shù)據(jù)分析，水體污染是目前導(dǎo)致我國水資源危機的主要因素之一，其中合成氨工業(yè)造成的水體污染問題不可小覷。因此文章以此為切入口，探究合成氨生產(chǎn)裝置在實現(xiàn)污水零排放中的相關(guān)工藝，簡單介紹合成氨生產(chǎn)裝置的相關(guān)內(nèi)容;再進一步了解合成氨生產(chǎn)裝置的工藝設(shè)計，分析合成氨生產(chǎn)裝置對我國水資源危機的正面影響。

關(guān)鍵詞：污水處理; 零排放; 工藝探析;

1 合成氨生產(chǎn)的應(yīng)用背景

現(xiàn)在我國大部分合成氨生產(chǎn)依賴的主要原料是煤炭，主要制氣方法是煤氣化法，是通過將無煙煤與蒸汽或水以及空氣等物質(zhì)送入煤氣發(fā)生爐內(nèi)，在高溫加壓的條件下經(jīng)過反應(yīng)制得半水煤氣，半水煤氣再經(jīng)過變換、凈化等工序除去有害雜質(zhì)后再送入合成氨裝置進行合成氨生產(chǎn)。

這種方法制成的半水煤氣中除了含有制備合成氨的有效成分氮氣與氫氣之外，同時還伴隨著其他有害氣體與雜質(zhì)的產(chǎn)生。在合成氨技術(shù)發(fā)展初期，大部分工廠都是將這些污水直接排入江河之中，導(dǎo)致水體遭受到了嚴重的污染，有的甚至影響整個流域，對我國大部分水體造成了難以挽回的傷害。

早在十幾年前我國生產(chǎn)合成氨每年生產(chǎn)的數(shù)量已經(jīng)高達5000萬噸左右，氮肥3500萬噸左右，尿素的實物量約4600萬噸，氮肥與尿素生產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一，與此同時，合成氨工業(yè)在取水量上也已經(jīng)占據(jù)化學(xué)工業(yè)中用水行業(yè)前列，生產(chǎn)造成的水污染風(fēng)險與現(xiàn)象也是現(xiàn)實存在必須治理的急迫問題。實現(xiàn)合成氨生產(chǎn)裝置污水零排放的責任和目標事關(guān)“青山綠水”的保護，任重道遠。

2 合成氨生產(chǎn)裝置的相關(guān)內(nèi)容

2.1 合成氨生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)原料

在介紹原理前，先對合成氨生產(chǎn)裝置常用的生產(chǎn)原料展開簡單的介紹。合成氨生產(chǎn)的原料是指含碳氫化合物的各種燃料，雖然生產(chǎn)中運用了大量的空氣與水，但一般情況下并不會將空氣與水納入合成氨生產(chǎn)原料的規(guī)劃當中。

合成氨原料可以具體分為固體原料、氣體原料以及液體原料三大類。第一類，固體原料，焦炭、煤、加工而出的碳化煤球以及水煤漿等皆屬于合成氨的固體原料;第二類，氣體原料，氣體原料包括天然氣、油田氣、焦爐氣、石油廢氣等;第三類則是液體原料，包括石腦油、重油、原油等。

無論采取什么樣的原料與生產(chǎn)方式，合成氨生產(chǎn)大體上都可以分為三個工藝流程。首先是原料氣的制造，其次是原料氣的凈化，最后再到氨的合成以及為了滿足各種工序工藝而提供的壓縮工序。以下以煤為原料對合成氨生產(chǎn)的裝置原理展開簡單介紹。

2.2 合成氨工藝的生產(chǎn)原理

煤氣化工段以煤為原料，經(jīng)過氣化爐，以高溫常壓或加壓條件下與氣化劑反應(yīng)，制得半水煤氣。半水煤氣內(nèi)含有CO和H2經(jīng)過凈化分離后結(jié)合從空氣中分離而出的氮氣送入合成氨裝置。

脫硫工段要對水煤氣中遺留的少量硫化物進行脫除工作，避免這些硫化物對合成氨生產(chǎn)產(chǎn)生不良的影響，還可以在極大程度上保護設(shè)備，避免設(shè)備、管道被硫化物腐蝕，因此，脫硫工段必不可少;后續(xù)還有變換工段、脫碳工段、合成工段等，這些都是合成氨生產(chǎn)過程中不可或缺的一部分。

最終，在合成氨合成塔內(nèi)，氮氣和氫氣在催化劑的作用下經(jīng)過合成反應(yīng)最終制備形成合成氨產(chǎn)品。

3 合成氨生產(chǎn)污水工藝選擇很重要

煤化工企業(yè)是一個流程復(fù)雜、連續(xù)運轉(zhuǎn)率高、取水量高、技術(shù)含量高的行業(yè)，各種廢水處理工藝處理能力和實際運行效果也大不一樣。這就要求煤化工企業(yè)在建設(shè)初期就認真比對分析，選擇工藝路線最優(yōu)、污水處理能力較高，并且要選擇能夠切實實現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放的工藝。

3.1 對當前企業(yè)發(fā)展進行實際分析

對于已經(jīng)投產(chǎn)的化工企業(yè)，必須要透徹了解當下企業(yè)應(yīng)用合成氨生產(chǎn)具體處于什么樣的階段，具體位置具體分析，找出差距和排污點，并逐一攻克、突破，運用先進技術(shù)從源頭抓起，減少廢水排放量，縮小與零排放的差距，并逐步實現(xiàn)。

3.2水資源用量要重點關(guān)注

避免不必要的水資源浪費，冷卻水可以循環(huán)使用，沒有污染或是稍微有污染但簡單處理后即可投入使用的水資源一定不可輕易丟棄，要提高水資源的循環(huán)利用率。

3.3加大清潔生產(chǎn)工藝的覆蓋率

從一開始便使用清潔能源實施清潔生產(chǎn)工藝，從源頭消除有害物質(zhì)，確保最終得到的都是有用的、或是排放到自然界不會對周遭環(huán)境產(chǎn)生危害的;加大對生產(chǎn)裝置清潔生產(chǎn)工藝的技改技措投入，實現(xiàn)裝置內(nèi)清潔生產(chǎn)投用率達100%。

3.4污水處理系統(tǒng)也是必不可少的

引進先進的污水處理系統(tǒng)治理排放的廢氣、污水、雜質(zhì)，大幅減少污染、降低排放量，企業(yè)要從實際出發(fā)，查缺補漏、因地制宜，真正實現(xiàn)工程“零排放”。

例如污水的閉路循環(huán)工作：在污水閉路循環(huán)過程中對污水中含有的有害物質(zhì)如氨、氮等進行處理。脫硫污水閉路循環(huán)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進的造氣工藝，其蒸汽分解率高達百分之四十四，讓脫硫污水中的污染物最終呈現(xiàn)出不溶物狀態(tài)，使懸浮物含量大大降低，更有利于去除脫硫污水中的污染物;鍋爐污水也是排污處理的重點對象，鍋爐污水是由水洗鍋爐煙氣形成的，水洗鍋爐的煙氣在經(jīng)過相應(yīng)的脫硫處理之后可以呈現(xiàn)出兩級沉淀、一級過濾的狀態(tài)，最終形成穩(wěn)定的閉路循環(huán)。

這兩種污水閉路循環(huán)的共同特點都是需要補充水資源以維持閉路循環(huán)的正常運作，值得一提的是，該循環(huán)過程中補充的水資源并不是一次水，是可再次進行循環(huán)利用的水資源。

3.5生產(chǎn)工藝要不斷引進與革新

要關(guān)注當前最優(yōu)、最適合企業(yè)生產(chǎn)需要的生產(chǎn)工藝，要對傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝展開技術(shù)個性，必要階段還可以徹底剔除傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，引進新型生產(chǎn)工藝，獲得要遠高于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的效益。因此，必須從長遠的角度出發(fā)，選擇最優(yōu)、最適合企業(yè)自身發(fā)展的生產(chǎn)工藝，從而達到“事半功倍”的效果。

3.6事故池必不可少

有些污水在閉路循環(huán)處理后仍有一些廢水、雜質(zhì)難以完全剔除，如果沒能完全剔除這些水資源便不可排放，再次循環(huán)利用率將大大降低，利用事故池，將污水與雨水收集在事故池當中，最后進行相關(guān)處理工作，提高水資源的利用率。

合成氨生產(chǎn)工藝的廢棄水越少，需要補給的水資源也大大降低，向外排除廢水的情況得到了有效的改善，企業(yè)可再結(jié)合相關(guān)結(jié)束，將二者相融合，讓終端的排放水達到可再生回用的效果，實現(xiàn)合成氨生產(chǎn)污染水的零排放效果。

4 結(jié)語

合成氨生產(chǎn)污水零排放的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的成效，下一步工作應(yīng)該是要進一步加大合成氨生產(chǎn)污水零排放的覆蓋率。在零排放的治理過程中盡可能多的運用循環(huán)利用和再生回用的理念和先進的技術(shù)來進行污水處理，減少排出的污水和固廢量，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的零排放。

國內(nèi)企業(yè)與企業(yè)之間的水平參差不齊，企業(yè)還需要根據(jù)自身實際的發(fā)展情況出發(fā)，做出科學(xué)、合理的優(yōu)化工作。新技術(shù)的不斷問世、涌進與革新，才是真正實現(xiàn)合成氨生產(chǎn)污水零排放的重要途徑。

參考文獻

[1]李靖，王文富，姬艷恒，等.探討合成氨生產(chǎn)污水零排放技術(shù)及應(yīng)用[J].科技信息，2010（17）.

[2]田肇樹.水資源刑法保護的立法問題研究[A].水污染防治立法和循環(huán)經(jīng)濟立法研究--2005年全國環(huán)境資源法學(xué)研討會論文集（第一冊）[C].2005年.

[3]汪炎.高效A/O-BAF工藝處理合成氨工業(yè)廢水回用工程實例[J].工業(yè)用水與廢水，2012（04）.

[4]呂鵬偉，朱好，王文富，等.河南省出臺《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》的探討[J].科技信息，2009（19）.