化肥、三聚氰胺、甲醇聯產項目對大氣環境影響分析策略

趙 芳 肖 強

1.浙江聯強環境工程技術有限公司，浙江杭州 311202；2.煤科集團杭州環保研究院有限公司，浙江杭州 311202

在計劃運行期間，該企業三聚氰胺、氨合成產品、尿素等產品的生產能力和產品總量獲得極大提高。但是，該項目生產期間會排放出大量的氨氣、二氧化硫、煙塵、氮氧化物、硫化氫等污染物，使得企業生產廠址所在區域大氣環境質量面臨嚴重的污染威脅，需要化工企業生產期間應用大氣擴散、環境容量等模型，綜合評估污染物對環境造成的影響，從而在生產期間采取配套措施，優化生產工藝，控制有害污染物的排放，保證該聯產項目可以實現可持續性生產，為企業創造更多的經濟收益。

1 大氣環境受化肥+三聚氰胺+甲醇聯產項目影響研究

該項目主要生產三種產品，首先為氨合成物生產：生產期間先壓縮天然氣，后將原材料中含有的硫化氫等物在脫硫槽中進行有效去除，再在飽和塔中處理脫硫原料，經水蒸氣飽和、轉化反應爐、壓縮機、轉化反應爐再處理，即可向大氣排出一段轉化廢氣。材料二段轉化時經過中低溫變換爐、二氧化碳吸收塔對原材料進行脫炭處理，再經過合成塔等工藝處理生成液氮。在此期間脫炭液生成二氧化碳，可作為尿素原材料來使用，排出氣體主要為氫氣、氮氣、甲烷等。其次為尿素生產：對尿素原材料應用減壓加熱法，可在氨基甲酸過量氨氣化狀態下從中分離出尿素，排出氣體包括氮氣、水蒸氣、氨氣以及尿素傳輸期間產生的大量粉塵。最后為復合肥生產：調配磷酸銨、液尿、氯化鉀等材料比例，并經造粒、干燥、冷卻等工藝加工制備復合肥，造粒以及干燥期間易生成大量粉塵。針對上述三個方面產品生產過程中產生的污染物，要求廠家應用現代化技術、模型進行污染影響的分析檢測，明確污染物來自于哪個生產環節，之后對具體生產工藝進行改良，在相應生產車間設置濕式捕集器、改造液尿噴嘴、安裝氣體凈化裝置等手段控制污染問題。在評價污染物對環境產生的實際影響時，化工企業可以構建等標污染負荷/負荷比模式，借助于環境質量標準對排出的污染物種類、排放量、排出危害性進行鑒別、判斷，以便按照污染嚴重程度排列污染物，明確治理目標并制定治理方案。其中對于甲醇、二氧化硫、顆粒物、二氧化氮因子應用GB 16297—1996標準進行評價，每立方米中4項評價因子值超過190、960、120、240mg即為污染。二氧化氮和煙塵因子應用GB 13223—2003標準評價，評價因子每立方米含量處于50、450mg以下為標準含量。二氧化硫、氨氣、硫化氫采用GB 3905標準評價，三項標準值需處于400、1.5、0.06mg內。應用上述指標評價該化工企業生產污染物排放情況，結果可知氨排放量最多，其它依次為硫化氫、煙塵、二氧化硫、氮氧化物等。

2 污染問題防治對策分析

2.1 硫、氫、氨回收

在硫回收方面，化工企業可以使用CLAUS、催化氧化工藝進行氣體硫磺的回收處理，其中低溫CLAUS工藝多應用在反應爐中，在催化劑作用下降低爐內溫度，增強工藝反應速率和質量，結合工藝實際應用效果可知回收率可以達到94%以上。回收硫時，合理選擇催化劑可以對酸性氣體中的硫物質進行加熱、氧化，待氣體溫度符合標準值后，依托Clinsulf反應器即可對氣體進行氣體氧化、硫物質析出處理，便于企業可以充分利用析出的硫化物進行燃燒生產，有效提高排放氣體的潔凈度。另一種硫回收工藝為催化氧化工藝，該工藝包含的處理方式較多，以SUPERCLAUS工藝應用最為廣泛。硫物質回收時，可以選擇對硫化氫有直接氧化作用的催化劑進行處理，即可獲得單質硫。化工企業需要準備反應器（SUPERCLAUS），在CLAUS工藝配合下共同回收硫，該法的有效回收率可以達到99%以上[1]。本文研究中的化工企業硫回收生產期間使用CLAUS工藝（三級催化反應）進行處理，在反應爐內溫度達到950℃時，爐內含硫氣體可以轉化為單質硫（65%），之后在一、二、三級反應中，分別使用兩種催化劑—脫漏氧保護LS-971、常規L-300催化劑進行反應，添加量分別為三分之一、三分之二，其中一級催化反應后的轉化率為7%，二級和三級轉化率共同為1.5%，總體轉化、回收率共計為98.50%。當前，大部分化工企業在解決硫回收問題時，多采用的是低溫CLAUS工藝，催化氧化工藝應用較少，分析兩種工藝硫回收率，需要企業結合自身生產實際、成本支出計劃選用最佳的硫回收工藝。

氫回收方面，企業在氨合成新舊裝置生產時對產生的氫物質，多使用普利森氫回收裝置以及中空膜分離法進行回收處理，之后再向燃燒系統輸注氫作為能源使用。氨回收方面，氨合成時會生成大量非滲透氣體，其中含有可以作為燃氣的甲烷，對其進行造氣吹風氣、氨洗滌處理即可獲得氨水（濃度為12%）。本文中的某企業氨回收期間，將含氨液體送至吸氨塔處理，再經過氨氣蒸餾塔處理獲得液氨（濃度99.5%），可作為液氨球罐貯罐氣來生產使用[2]。

2.2 粉塵防治

粉塵污染多來自于尿素造粒粉生產過程，車間生產期間由于尿素液體的射流噴灑交錯，造成空氣中出現大量粉塵物質，同時噴出的細小顆粒物與周邊設備作業面接觸后會形成大量破碎狀粉塵，所以這兩種粉塵被稱之為一、二次粉塵。防治時首先針對一次粉塵，需要對液體噴灑線的噴灑質量隨時進行檢查，一旦發現交錯情況需要及時進行設備維修，調整每一排噴灑線工作范圍，避免各個噴灑線交錯導致粉塵出現。測量尿素生產使用的噴頭尺寸、轉速，如果不符合安全生產要求，會導致日常生產期間車間生成大量粉塵，所以需要及時更換符合控制粉塵發生尺寸的噴頭，定時檢查車間空氣的每日粉塵量，以便隨時調整噴頭轉速。針對二次粉塵問題，需要管理人員對室內通風量進行合理調整，并將噴灑出的一次粉塵顆粒直徑、顆粒度控制在合理范圍內，以此減少二次粉塵量。本文中的企業在解決該問題時對以往生產應用的尿素裝置—液尿噴嘴進行了改良處理，應用進口噴嘴替代固有噴嘴，以此減少噴灑線交錯問題，保證每立方米空氣中的粉塵含量低于50mg。同時企業使用濕式補集器對尿素原材料運輸、分裝工序進行粉塵噴出控制；還應用新型尿素造粒機生產尿素，該設備生產出的尿素粒徑較寬，最小粒徑為1.6mm，最大粒徑不超過2mm；設置有電除塵回收裝置，以便在尿素造粒生產期間直接將粉塵清除干凈，有效除塵率為90%或以上。

2.3 廢氣利用

甲醇生產期間會釋放較多的甲醇馳放氣，其中含有著約78%氫、12%一氧化碳、少量的甲烷，上述氣體常可以回收利用進行燃燒生產。同時釋放出的甲醇精餾尾氣、氨凈化氣中也含有較多氫、一氧化碳等物質，用于燃氣生產效果理想，所以可以對甲醇馳放氣工序、甲醇精餾系統、氨吸收塔排出的廢氣，進行壓強降低處理后輸送到燃料氣系統中用于產品生產，充分利用廢氣實現對有效燃氣的回收再利用，以此緩解生產能源緊缺問題。

2.4 加工設備、工藝的優化處理

汽化爐開停工操作不當易導致甲醇直接輸送到燃燒系統中，充分燃燒后的尾氣中含有較多有毒物質，排放到大氣中會影響自然生態環境。因此，在生產中可以在連續化設備裝置中，安裝應用管道以便在開停工發生操作問題時可以讓尾氣得到有效處理，充分回收其中含有的硫、氫等物質用作火炬系統的燃料進行燃燒工作。熱電站需做好脫硫處理工作，作業時需對使用的石灰石摻入量進行稱量檢查，確保固硫摻入的石灰石用量充足，確保鈣、硫比系數為2.2；通過燃煤循環流化床燃燒脫硫模型對應用的石灰石最佳粒度、硫分離設備使用性能進行模擬計算，得出標準參數后進行脫硫處理。

3 結語

本文對化肥與三聚氰胺以及甲醇聯產項目生產作業期間排放的主要污染物進行了概述，通過污染因子判斷標準確定主要污染物為氨、硫化氫以及煙塵等物質，化工生產企業須對污染大氣的污染物生成、釋放情況進行控制。

[1] 張俊清，謝武強.尿素造粒塔粉塵回收的研究分析[J].中國化工貿易，2016（3）：335，337.

[2] 張佳妹.淮河流域表生環境中有機污染物的環境行為及其光催化降解研究[D].合肥：中國科學技術大學，2014.