尿素裝置停車過程廢水的排放控制措施

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(塔里木油田塔西南勘探開發公司煉油化工廠，新疆 澤普 844804)

塔西南煉油化工廠尿素裝置采用荷蘭斯塔米卡邦二氧化碳汽提工藝，尿素設計能力34萬t/a。裝置生產系統包括原料輸送系統、高壓合成系統、低壓分解及回收系統、蒸發及造粒系統、解吸水解系統和蒸汽系統。由于生產過程中會產生氨、二氧化碳、氨水、甲銨溶液、尿素溶液及其不同濃度的混合液，如果有泄漏或人為排放，將導致氨氮排放或COD超標。在環保要求日益嚴格的大環境下，必須從源頭上杜絕廢水排放。然而，裝置在停車過程中涉及到物料排放、系統清洗置換等步驟，廢水產生量較大，若停車計劃不周密或操作不當，極易造成儲槽液位過高和廢水被迫外排，加重水處理負擔，加大環境污染的風險。因此，控制裝置停車過程的廢水排放成了裝置環保工作的重中之重。

1 停車過程中各系統的排放現狀

1.1 各系統物料排放量

裝置各系統在停車期間涉及物料排放和置換清洗等步驟，產生的大量含氨廢液極容易對環境造成污染。停車期間對各系統物料排放量進行了估算，所得數據見表1。

表1 停車期間各系統殘余物料排放量統計

1.2 各系統排放過程及現狀

尿素裝置設有氨水槽(V703)、尿液槽(V302)，可供系統排放時儲存物料，各系統均設有排放管線去以上2個儲槽，排放流程見圖1。理論上只要將系統中的物料盡可能地回收至儲槽，就能避免外排。

圖1 各系統廢液排放流程

實際上，由于儲槽容量有限(兩儲槽總容量約為460m3，系統排放量約550m3)，各系統大量排放極容易造成儲槽滿液、被迫外排，造成環境污染。因此，裝置在停車前必須做好統籌安排和詳細的停車方案，既要將系統物料回收至儲槽，同時又要設法及時處理儲槽內的溶液，才能實現停車零外排的目標。通常情況下，尿液槽V302的處理可以通過再次運行蒸發系統，將尿液轉化為成品尿素。V703的處理難度相對較大，因為停車以后，蒸汽經常出現波動或不足，解吸系統無法維持正常運行，基本處于循環狀態，只能開大解吸放空，將部分氨和二氧化碳放空排放。高壓、蒸發及解吸水解系統置換產生的溶液，目前已禁止就地排放，全部要求回收至儲槽。氨水槽液位經常是居高不下。

2 控制措施

2.1 停車前的準備工作

裝置停車前，應確保解吸水解系統運行正常，避免因電導超標，解吸打循環的情況發生，以防止氨水槽液位過高，為系統的置換清洗提供廢液排放空間。同時，停車前應保證蒸發系統穩定運行，可適當加大蒸發負荷，拉低尿液槽液位。

2.2 具體控制措施

(1)整個停車過程中，在蒸汽足夠的前提下，解吸水解系統應保持正常運行，確保電導合格，實現工藝冷凝液外送，以降低氨水槽液位。

(2)高壓系統置換液回收。高壓系統大部分物料經低壓系統排入尿液槽(V302)儲存，停車排放完成后，通蒸汽置換時，所有蒸汽冷凝液全部回收至氨水槽(V703)。由于高壓系統排放管線導淋均為就地排放，因此，在一樓排放總管導淋處接膠皮管排放至汽提塔取樣槽，三樓排放管線導淋接膠皮管排放至低壓甲銨取樣槽，最終進入地下槽(V706)，并通過液下泵打入氨水槽V703中，同時解吸水解系統正常運行，拉低氨水槽液位。

(3)低壓系統置換液回收。低壓系統殘余沖洗液全部通過固定管線回收至氨水槽。低壓吸收塔內物料通過低壓吸收塔循環泵P309入口導淋接皮管排放回收至液下槽。

(4)進行二次造粒。高壓系統排放完畢后，尿液槽液位升高，為了降低液位，考慮再次運行蒸發系統，將尿液槽液位降至最低約10%。

(5)蒸發系統置換。蒸發二次造粒結束后，從尿液泵入口通入蒸汽冷凝液進行置換。為減少置換液的量，將置換時間由以前的30min改為15min。如果裝置短停，關閉加水閥后不需排放，將水封存在系統內，既可以避免尿素結晶堵塞管道，又可以避免排放造成環境污染。如果裝置長停，為了避免就地排放，將熔融泵入口管線就地排放導淋改為封閉排放至液下槽V706，蒸發表冷器E702、E703、E704殼側物料排放至氨水槽后，殘余物料通過低點導淋排放至水桶中，最后倒入三樓甲銨液取樣槽中。

(6)裝置停車期間，解吸水解系統保持正常運行，將氨水槽液位拉低至5.5%，然后加冷凝液至30%，反復多次稀釋，期間解吸水解運行參數及分析數據見表2，氨水槽置換期間的化驗分析見表3。最終，化驗分析氨水槽內氨氮含量為114mg/L。經相關部門同意后，決定對解吸水解系統進行就地排放至污水緩沖池大槽中。

表2 解吸水解系統運行參數及分析數據統計表

表3 氨水槽置換期間化驗分析

氨水槽置換排放完成后，停運排空解吸水解系統并進行就地排放。解吸水解系統排放時間約4h。排放過程中，每2h對尿素總排取樣分析氨氮，解吸水解系統排放分析數據見表4，結果全部小于10mg/L，未出現超標排放。解吸停運后，排空系統所有物料，實現達標排放。

表4 解吸水解系統排放分析數據

(7)蒸發系統置換清洗結束后，尿液槽液位由10%上漲至25%。對于尿液槽內剩余的高濃度溶液，采用自然蒸發結晶的方式進行處理，處理方式為：在尿液槽旁空地上新建一露天蒸發池(見圖2)。將尿液槽內的剩余尿液通過導淋排入蒸發池中，利用自然蒸發結晶，將溶液轉化為固體尿素，最后進行袋裝收集。通過該方式，尿液槽液位將降至5%。

圖2 尿液自然蒸發池

2.3 地下槽(V706)氣相管線改造

尿素裝置有4個儀表箱，伴熱回水管線、水解換熱器安全閥吹掃蒸汽回水管線、甲銨泵沖洗管線、蒸汽預熱回水管線等與明溝內的工藝廢液管線相連，最后進入液下槽(V706)。停車期間，部分系統的置換液大量排放至液下槽，造成其內壓力上升，部分含氨工藝廢液從各開放式收集口、液下槽頂部水封槽噴濺出來，導致含氨工藝廢液進入明溝，造成廢水排放超標。為了解決該問題，對液下槽氣相管線實施了改造(見圖3，虛線為新增管線)。改造后，利用放空筒(X801)的煙囪抽吸作用，將回收總管內的部分含氨蒸汽抽吸至放空筒內，進而降低地下槽內的壓力，避免水封因超壓溢流。不僅如此，正常生產期間，地下槽水封處幾乎再無汽氨溢出。

圖3 V706氣相管線改造示意

3 結語

通過分析裝置停車階段各系統排放的現狀，采取有效的措施對各排放點進行了控制管理，實現了達標排放的目標，大大降低了環境污染的風險。整個過程的關鍵在于提前做好停車計劃，各系統有序停車，避免了氨水槽、尿液槽滿液的風險。如果停車過程中能夠保證蒸汽足夠、解吸水解系統有足夠長的時間運行，氨水槽液位就能維持在最低，將大大提高裝置廢水處理能力。為了進一步解決裝置廢水排放問題，建議增加1個儲槽，便于氨水槽(V703)、尿液槽(V302)檢修。