劉天順

（甘肅金昌化學(xué)工業(yè)集團(tuán)公司，甘肅 金昌 737100）

甘肅金昌化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)金化集團(tuán)）位于河西走廊中段的甘肅省金昌市河西堡鎮(zhèn)，是以生產(chǎn)化肥為基礎(chǔ)，化工為主導(dǎo)的國(guó)有中型化工企業(yè)，是甘肅省主要化工企業(yè)之一。金化集團(tuán)聯(lián)堿生產(chǎn)裝置經(jīng)過(guò)26年的運(yùn)行發(fā)展，產(chǎn)能由原設(shè)計(jì)38kt／a提高到目前的200kt／a，主要原材料消耗、綜合能耗均呈下降趨勢(shì)，產(chǎn)品質(zhì)量也逐年提高，但距行業(yè)先進(jìn)水平還有一定差距。目前，隨著國(guó)家對(duì)化工行業(yè)環(huán)保治理要求的步步升級(jí)，生產(chǎn)系統(tǒng)的防污治污成為企業(yè)重中之重的核心工作。

1 現(xiàn)狀及改造原因分析

聯(lián)堿系統(tǒng)廢氣主要包括碳化尾氣、濾過(guò)尾氣、煅燒爐尾氣、吸氨尾氣、母液貯桶尾氣、干銨爐尾氣、無(wú)組織排放氨和粉塵，這些廢氣中除煅燒爐尾氣、干銨爐尾氣及無(wú)組織排放采取了凈化洗滌回收措施外，其余廢氣均未進(jìn)行處理，直接排放。因?yàn)槁?lián)堿母液系統(tǒng)富含氨，所以系統(tǒng)的尾氣中均含有高濃度氨，尾氣的主要污染物是氨氮，有些含有粉塵，粉塵主要來(lái)源于純堿、氯化銨干成品，對(duì)環(huán)境造成較大的影響。無(wú)組織排放廢氣中氨、粉塵的排放速率均較大，對(duì)廠區(qū)及其周?chē)h(huán)境空氣帶來(lái)不利影響，而且還造成大量氨氣原料的浪費(fèi)，增加產(chǎn)品成本。

鑒于此，對(duì)聯(lián)堿系統(tǒng)的工業(yè)尾氣治理是迫在眉睫。2013年8月份，該公司實(shí)施了聯(lián)堿系統(tǒng)尾氣氨回收項(xiàng)目，至今已運(yùn)行半年，效果很好，基本實(shí)現(xiàn)了聯(lián)堿系統(tǒng)工業(yè)尾氣污染為零的目標(biāo)。

2 技改方案

2.1 尾氣氨回收部分

2.1.1 工藝設(shè)計(jì)

從碳化塔排出的碳化尾氣首先進(jìn)入綜合回收塔母液I凈氨段，用母液I回收其中的氨，然后再經(jīng)綜合回收塔淡氨液凈氨段，用淡氨液洗滌，洗滌尾氣達(dá)標(biāo)排放；濾過(guò)尾氣、吸收尾氣、母液貯桶尾氣新增一臺(tái)凈氨塔，并用洗滌液循環(huán)洗滌后達(dá)標(biāo)排放；碳化、濾過(guò)洗滌液一并循環(huán)提濃達(dá)到35tt以上，與煅燒冷凝液一并送淡液蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行蒸氨。各貯桶排空尾氣，加裝抽氣罩經(jīng)引風(fēng)機(jī)抽吸（其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)與真空泵出口壓力相等，為防止壓力不均衡出現(xiàn)濾過(guò)尾氣出口憋壓或相互串氣）后并入濾過(guò)尾氣凈氨塔循環(huán)洗滌。凈氨尾氣進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)口做碳化清洗氣使用，多余部分氣體可放空。洗水以處理后的蒸氨釜液為主，不足部分補(bǔ)充軟水。

另外，為進(jìn)一步提高濾堿機(jī)能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，將濾堿機(jī)洗水由目前僅用熱堿液作洗水為改為三級(jí)洗水：一級(jí)煅燒熱堿液洗水，二級(jí)蒸氨釜液處理水、三級(jí)軟水洗水。即：將優(yōu)質(zhì)軟水先由重堿濾過(guò)使用，然后去其他崗位，這樣可從根本解決產(chǎn)品質(zhì)量及濾過(guò)洗水當(dāng)量過(guò)剩的問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)平衡水產(chǎn)生了重大意義。該項(xiàng)目投運(yùn)后，系統(tǒng)水收縮程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了預(yù)想的結(jié)果，徹底解決了聯(lián)堿系統(tǒng)洗水當(dāng)量過(guò)剩的老大難問(wèn)題，同時(shí)也大大改善了濾堿機(jī)過(guò)分控制加水量的操作，使產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯提高。

圖1 工藝技改流程圖

2.1.2 設(shè)備選型計(jì)算

1）尾氣凈氨塔

氣速取1.2m／s

日產(chǎn)按650t／d計(jì)算

濾過(guò)尾氣量80m3／t。

桶區(qū)逸散含氨氣量30 080m3／t。

所以選取一臺(tái)φ1500×15400吸收塔可滿(mǎn)足洗滌要求。

2）淡液蒸餾塔

日產(chǎn)按650t／d時(shí)，煅燒冷凝液量17.6m3／h，尾氣洗滌水30m3／h，其他含氨雜水8m3／h，因此選用一臺(tái)處理量為60m3／h蒸氨塔可滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。

蒸氨塔聯(lián)堿系統(tǒng)推廣采用φ1980鑄鐵篩板蒸氨塔（篩板用不銹鋼制作、換熱器采用鈦材），其處理量大（60m3／h），殘液含氨低（可達(dá)到20ppm）。目前被行業(yè)新建或擴(kuò)建企業(yè)廣泛采用，是較為成熟的蒸氨新技術(shù)。

設(shè)計(jì)參數(shù)：

處理量 60m3／h

淡液含氨 25～35tt

殘液含氨 ≤20ppm

蒸汽用量 10t／tTNH3（0.5MPa）

塔底溫度 85～102℃

塔頂溫度 60～80℃

殘液冷卻前溫度 80℃

冷卻后溫度 ≤40℃

2.1.3 項(xiàng)目投資

淡液蒸餾塔組件400萬(wàn)元（包括淡液蒸餾塔、換熱器、機(jī)泵、儲(chǔ)液槽、工藝管道、電器儀表、各類(lèi)調(diào)節(jié)閥、液位計(jì)、安裝運(yùn)輸費(fèi)等）。

尾氣洗滌塔組件300萬(wàn)元（洗滌塔及其附屬設(shè)備、引風(fēng)機(jī)、泵、工藝管道、設(shè)備運(yùn)輸安裝費(fèi)）。

暴空氣回收改造200萬(wàn)元（真空泵、抽氣罩、附屬設(shè)備、配管安裝費(fèi)用等）。

合計(jì)投資：900萬(wàn)元。

2.2 蒸氨釜液處理部分

2.2.1 工藝技術(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)蒸氨釜液的回收利用，國(guó)內(nèi)同行業(yè)普遍采用將多余的釜液排入循環(huán)水。由于釜液中一般仍含有4tt左右的氨以及純堿、Cl－等雜質(zhì)，使循環(huán)水系統(tǒng)容易結(jié)垢，致使管道堵塞、氨揮發(fā)進(jìn)入大氣污染環(huán)境，這也是淡液蒸餾技術(shù)一直沒(méi)有攻破的瓶頸問(wèn)題。近幾年，徐州水處理研究所開(kāi)發(fā)的蒸氨污水用A／B法去除回收技術(shù)受到行業(yè)廣泛認(rèn)可。該法采用催化處理的新型專(zhuān)用功能性吸附填料，分別吸收廢水中Na＋和Cl－，再用HCl、NaOH進(jìn)行清洗，將污水中污染物吸附提濃生成濃度高于進(jìn)水30～50倍的NaCl濃溶液，并入母液中；脫鹽后排水中Cl－＜20 mg／L，NaCl回收率＞98%，使“污水”變成淺脫鹽水可用于補(bǔ)充循環(huán)水等，不造成循環(huán)水結(jié)垢。從而實(shí)現(xiàn)無(wú)廢水外排、尾氣達(dá)標(biāo)排放、清潔生產(chǎn)及治污增效雙贏的結(jié)果。

圖2 A／B法蒸氨污水去除回收工藝流程簡(jiǎn)圖

2.2.2 投資估算

名稱(chēng) 規(guī)格 數(shù)量 估價(jià)（萬(wàn)元）酸堿儲(chǔ)箱6水箱、水泵 5＋16一級(jí)A床 φ2200 2臺(tái) 12二級(jí)A床 φ1500 2臺(tái) 8一級(jí)B床 φ2200 2臺(tái) 12二級(jí)B床 φ1500 2臺(tái) 8曝氣裝置含風(fēng)機(jī)填料 φ1000 1臺(tái) 5 A、B填料 55t 116石英砂 級(jí)配 40t 6.8管閥、儀表、電氣等 1批 35設(shè)計(jì)、調(diào)試、安裝、運(yùn)雜費(fèi) 42技術(shù)專(zhuān)有費(fèi) 15合計(jì)286.8

2.3 項(xiàng)目總投資及運(yùn)行成本

投資總計(jì)：1 186.8萬(wàn)元。

成本：本技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是處理費(fèi)低，通過(guò)本企業(yè)半年時(shí)間運(yùn)行，處理成本不到1元／m3水。

3 環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益

3.1 環(huán)保效益

碳化尾氣：碳化尾氣的綜合回收塔對(duì)氨的凈化效率為95%，洗滌后尾氣中氨的排放速率為0.9 kg／h，滿(mǎn)足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554－93）中氨排放速率為20kg／h的標(biāo)準(zhǔn)要求。

濾過(guò)尾氣、母液貯桶尾氣、吸氨尾氣：濾過(guò)尾氣等的凈氨塔對(duì)氨的凈化效率為90%，洗滌后的尾氣中氨排放速率為0.4kg／h，滿(mǎn)足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554－93）中氨排放速率為8.7kg／h的標(biāo)準(zhǔn)要求。

煅燒爐尾氣、干銨爐尾氣、無(wú)組織排放廢氣在該項(xiàng)目前已作為本公司的Ⅰ期環(huán)保工程予以實(shí)施，并收到良好效果，至今正常運(yùn)行。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目實(shí)施前，金化聯(lián)堿系統(tǒng)合成氨消耗平均350～355kg／t，項(xiàng)目實(shí)施后，多回收的煅燒冷凝液及尾氣氨合計(jì)在25kg／t左右，使聯(lián)堿氨耗降低到340kg／t以?xún)?nèi)，年產(chǎn)量按2013年產(chǎn)量20萬(wàn)t純堿計(jì)算，獲得效益：20萬(wàn)t純堿×0.025t氨／t純堿×2 600元／t氨＝1 300萬(wàn)元／年。

項(xiàng)目實(shí)施后，不但使環(huán)保問(wèn)題得到了徹底解決，同時(shí)也促進(jìn)了工藝系統(tǒng)的優(yōu)化度，各項(xiàng)能耗都大幅度降低，經(jīng)計(jì)算，由節(jié)約的蒸汽、電、水等能源折合效益328萬(wàn)元／年。合計(jì)，獲得效益1 628萬(wàn)元／年。