聯(lián)堿工藝廢氮液及含氨尾氣綜合治理技術(shù)開發(fā)

閔文偉，王松曉

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)

聯(lián)堿工藝生產(chǎn)過程中需使用液氨作為原料，生產(chǎn)裝置部分設(shè)備如母液桶、濕氨皮帶會(huì)揮發(fā)氨氣，碳化塔及煅燒爐也會(huì)產(chǎn)生含氨尾氣[1]。含氨氣體的排放，不僅會(huì)對(duì)操作人員造成身體上的損害，還存在一定的火災(zāi)爆炸的隱患[2-3]。另外，向環(huán)境中排放較多的氨還會(huì)造成水體富營養(yǎng)化、大氣污染等一系列問題。同時(shí)因聯(lián)堿碳化塔、冷鹽析結(jié)晶器作業(yè)周期短，設(shè)備、管道腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn)工藝波動(dòng)等易造成母液膨脹，致使聯(lián)堿工藝因母液膨脹產(chǎn)生氨氮廢水[4]，廢水中含氨量相差懸殊，經(jīng)蒸氨處理后得到廢氮液，部分回用于系統(tǒng)，若水量過大，直接排放會(huì)因氨含量過高造成環(huán)境污染，需進(jìn)一步處理后排放。

為了解決聯(lián)堿工藝含氨廢液及含氨廢氣排放問題，開發(fā)了聯(lián)堿工藝廢氮液及含氨尾氣綜合治理技術(shù)，利用聯(lián)堿裝置產(chǎn)生的廢淡液反滲透處理后作為吸收劑，吸收排放含氨尾氣，之后作為氨水銷售，在解決尾氣治理的同時(shí)，也降低了聯(lián)堿母液膨脹的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)了聯(lián)堿裝置的環(huán)保性能，同時(shí)可以制備濃度為20%的氨水，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1 公司含氨尾氣及廢氮液介紹

該項(xiàng)目中處理的含氨尾氣為母液儲(chǔ)桶及濕氨皮帶機(jī)無組織排放的氨，濃度為300～1 000 mg/m3。廢氮液來自聯(lián)堿淡液蒸餾工序，利用蒸汽對(duì)煅燒冷凝液及含氨廢水進(jìn)行蒸餾，回收其中的游離氨，蒸餾后的廢氮液回系統(tǒng)，由于系統(tǒng)運(yùn)行過程中不穩(wěn)定，存在母液膨脹問題，將該部分廢氮液用于該技術(shù)，廢氮液主要成分如表1所示。

表1 廢氮液成分表

2 工藝技術(shù)介紹

聯(lián)合制堿廢淡液及含氨尾氣治理裝置包括廢淡液反滲透系統(tǒng)、尾氣洗滌系統(tǒng)、氨水制備系統(tǒng)、成品儲(chǔ)罐及裝車系統(tǒng)，工藝流程方框簡圖如圖1。

圖1 聯(lián)合制堿廢淡液及含氨尾氣治理裝置工藝流程簡圖

來自聯(lián)堿裝置廢淡液8.4 t/h經(jīng)過超濾后進(jìn)入反滲透裝置，反滲透濃縮液約3.4 t/h返回聯(lián)堿裝置,另5 t/h透過液送至聯(lián)堿界區(qū)作為尾氣洗滌塔洗滌水。聯(lián)堿濕氨皮帶加罩進(jìn)行抽真空，尾氣輸送至尾氣水洗塔進(jìn)行洗滌，合格不凝氣放空。洗滌后的低濃度氨水輸送至微反應(yīng)器氨水制備裝置繼續(xù)吸氨，制備出濃度20%氨水產(chǎn)品，進(jìn)行裝罐。

2.1 廢淡液反滲透系統(tǒng)

為保證聯(lián)堿水平衡，需定期外排部分水。本方案使用聯(lián)堿外排水作為原料，即從淡液蒸餾塔取出部分廢淡液，經(jīng)過超濾后進(jìn)入反滲透裝置，反滲透濃縮液約返回聯(lián)堿裝置碳化工序洗水桶，透過液已凈化至可制備工業(yè)氨水的標(biāo)準(zhǔn)，可作為尾氣洗滌塔洗滌水。廢淡液反滲透流程如圖2所示，設(shè)備型號(hào)如表2所示。

圖2 廢淡液反滲透流程示意圖

表2 膜系統(tǒng)處理前后廢淡液成分變化

表3 主要設(shè)備一覽表

項(xiàng)目采用以同質(zhì)復(fù)合熱制相PVDF壓力式超濾膜和卷式反滲透產(chǎn)品為核心的高效膜分離集成工藝對(duì)原水進(jìn)行回用處理，需要嚴(yán)格控制進(jìn)水SDI、濁度、金屬離子等，考察不同日期膜系統(tǒng)處理前后廢氮液成分變化，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出使用膜系統(tǒng)可以將廢氮液中的鈣、鎂、硫酸根等雜質(zhì)有效去除。

2.2 尾氣洗滌系統(tǒng)

因氨極易溶于水，所以采用水洗法吸氨。將濕銨皮帶機(jī)使用玻璃鋼罩子密封，通過風(fēng)機(jī)加壓進(jìn)入水洗塔，裝置儲(chǔ)罐內(nèi)氨尾氣一并進(jìn)入水洗塔，水洗塔由引風(fēng)機(jī)保持微負(fù)壓。由膜處理后的淡水進(jìn)行吸收，塔內(nèi)水循環(huán)洗滌，塔外換熱，淡氨水由泵送入氨水制備部分。使用該系統(tǒng)將尾氣進(jìn)行洗滌后。

表4 尾氣洗滌系統(tǒng)設(shè)備一覽

表5 尾氣中成分變化

由試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)可以看出，利用聯(lián)堿裝置產(chǎn)生的廢淡液作為吸收劑，吸收排放的含氨尾氣，可有效降低含氨尾氣中的氨含量。

2.3 氨水制備系統(tǒng)

采用混合器和換熱器(混合器內(nèi)部集成有換熱器)組成的混合系統(tǒng)。即將液氨(9 000～12 500 t/a)和水(41 000～37 500 t/a)按一定流量分別從混合器的兩個(gè)入口進(jìn)入混合器進(jìn)行混合，該混合過程為強(qiáng)放熱過程，因此需要使用循環(huán)水及時(shí)地移除熱量。本項(xiàng)目中將液氨同吸收含氨尾氣后的廢氮液混合制備20%的工業(yè)氨水。

3 技術(shù)創(chuàng)新性

該技術(shù)將來自聯(lián)堿裝置廢淡液經(jīng)過超濾后進(jìn)入反滲透裝置，得到的透過液符合氨水制備要求。使用透過液進(jìn)行含氨尾氣洗滌，在此基礎(chǔ)上吸氨制備出濃度20%工業(yè)氨水產(chǎn)品，進(jìn)入成品儲(chǔ)罐并進(jìn)行裝車，具有以下創(chuàng)新性：

1)首次使用超濾加兩級(jí)反滲透膜裝置進(jìn)行聯(lián)堿工藝廢淡液處理，使廢氮液中游離氨選擇性透過，其它溶質(zhì)濃縮，透過液TDS≤300 mg/L，濁度<0.2 NTU，達(dá)到氨水制備條件，同時(shí)降低聯(lián)堿母液膨脹風(fēng)險(xiǎn)，降低聯(lián)堿工藝物料消耗；

2)首次使用聯(lián)合制堿工藝廢淡液制備氨水，得到的氨水產(chǎn)品外觀為無色透明或微黃色液體，濃度≥20%，殘?jiān)俊?.3 g/L，不僅實(shí)現(xiàn)聯(lián)堿工藝廢液處理，同時(shí)節(jié)約了氨水生產(chǎn)成本；

3)首次使用聯(lián)堿非組織排放氨氣及外冷器蒸發(fā)氣氨制備氨水，改善了聯(lián)堿裝置操作環(huán)境，降低了聯(lián)堿制冷冰機(jī)能耗，節(jié)省氨水生產(chǎn)成本。

4 結(jié) 語

建設(shè)聯(lián)合制堿廢淡液及含氨尾氣治理項(xiàng)目，可有效解決聯(lián)堿工藝含氨尾氣排放及聯(lián)堿母液膨脹問題，改善界區(qū)氨味，減少氨放空對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)大氣環(huán)境，同時(shí)每年可以制備5萬t 20%工業(yè)氨水，環(huán)境效益明顯并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益,可以在同行業(yè)推廣應(yīng)用。