煤制合成氨裝置的環境污染源分析與治理技術

龐文欣(大唐呼倫貝爾化肥有限公司, 內蒙古 呼倫貝爾021000)

0 引言

氨屬于一種非常重要的化工產品，其不但能夠作為最終產品，而且還能當做重要的中間產品。氨在生產化肥原料中占據了70%，剩余的作為制藥、炸藥合成樹脂等物質的原料（剩余的用于其他合成樹脂的原料）。作為化肥行業基礎的合成氨裝置的投產，對農業生產發展具有重大貢獻。

1 合成氨裝置相關概況

煤礦資源在我國儲量豐富且分布廣泛，加上價格低廉，能源化效率高，使其成為了當前合成氨工藝生產主流能源來源。合成氨裝置是化肥生產過程中的關鍵裝置，是化肥生產系統中不可或缺的重要組成部分。近些年，隨著我國對合成氨工藝技術引進、研發力度不斷增強，我國合成氨行業技術水平得到了較大程度提升。然而在合成氨經濟效益提升的同時，也帶來越來越嚴峻的環境污染問題。在環境保護方面，國際化肥協會與我國都在污染防控方面制定了相關措施，及相關法律政策、技術規范等，尤其是在污染排放標準方面更是越來越嚴格。目前，我國合成氨生產企業中，中小型規模比例占絕大部分比例，合成氨環境防治措施在整體上仍有待完善，企業必須不斷調整原料結構，加強技術引進、優化等來提升當前的防污治理效果。合成氨裝置運行涉及諸多復雜工藝，不但原料流通量大、連續性高，而且產生的污染源與污染物情況也有著較大差別。加上生產過程中會產生有毒有害、易燃易爆產品，對合成氨管理過程產生較大的安全威脅。因此，加強對煤制合成氨裝置及其應用工藝，及產生的環境污染進行深入分析，并探討相關解決對策極為必要，同時也是化肥企業生產效益最大化重要保障。

2 合成氨裝置生產工藝及污染源分析

在合成氨裝置中，以煤為原料進行合成氨生產流程大致為：將煤制成水煤漿→與蒸汽一起進入氣化爐→洗滌塔中一氧化碳轉化→與NHD 進行脫硫脫碳或者進行低溫甲醇洗→去除尿素、H2S 等雜質得到氨產品。合成氨裝置中產生的廢氣主要包括有：煤漿制備過程產生大量粉塵、氣化閃蒸汽；氣體洗滌過程NHD 汽提塔排氣、H2S 氣體、硫回收尾氣、液氮洗尾氣；氨壓縮合成過程中氨罐放空氣等。這些廢氣可以通過焚燒、回收利用、高空排放等方式進行處理，來降低對環境的污染。合成氨產生的廢水是較為重點的污染源，COD 含量較高，并且含有大量硫化物、氰化物。產生的固體廢物主要包括有氣化灰渣、鍋爐灰渣、重金屬催化劑廢棄物等。對于合成氨裝置中產生的各種類型的廢棄物、污染源，必須采用合適的處理方式，才能實現較為有效的污染防治。

3 合成氨裝置廢氣污染防治措施

結合實踐來看，針對煤質合成氨化肥裝置廢氣污染方面的防治，筆者認為企業應當采取以下幾方面措施：

3.1 粉塵治理

粉塵污染主要產生于煤漿制備過程，而采用濕式溢流型棒磨機能夠起到很好的抑塵效果。在煤倉、石灰石料倉頂部都應加裝單機布袋除塵器進行除塵，確保粉塵濃度在50mg/m3以下，采用40m以上高空氣筒排放。

3.2 放空氣、閃蒸氣污染治理

煤制合成氨過程中，氣化裝置開停工、高空閃蒸氣分離器、高低溫熱水器安全閥，都會產生大量廢氣，這些廢氣將統一經過高溫燃燒后排放，燃燒后的產物主要有CO2、水蒸氣，高空排放將對環境的危害降到最低。

3.3 氣體凈化過程廢氣治理

氣體凈化階段產生的廢氣主要有SO2、H2S、CO2。在低溫甲醇脫硫過程中產生的廢氣中H2S 含量較高，在煤制合成氨裝置中，采用濕式氧化法+物理吸收+克勞斯制硫法的方式進行脫硫處理，能夠獲得較好的除硫效果。在脫碳流程中，大量CO2在洗滌分離之后可作為尿素生產原料，多余雜質經脫碳塔處理后進行高空排放。在低溫甲醇洗+液氮洗氣體凈化精制過程中，產生的尾氣有大量H2、CO,不能進行直接排放，可采用循環系統回收作為鍋爐燃料重復利用。

3.4 NH3排放控制

煤制合成氨化肥生產裝置運行時難免產生無組織排放問題，出現超標排放也極為常見。合成氨裝置中壓縮機、泵、閥門等在運行過程，尤其是氨罐呼吸閥都會產生NH3無組織排放問題。為此，須加強對合成放空氣、氨罐閥放氣中NH3回收處理，杜絕NH3直接排放。在氨罐中設置冷卻水噴淋系統能夠有效降低NH3無組織排放。針對無組織排放原因以及工藝條件，使用高質量真空法蘭和墊圈，或者使用高性能密封件，提高設備密封效果。對設備運行情況進行嚴格管理，制定嚴格巡查管理制度，對出現的泄露問題及時處理。

4 合成氨裝置廢水污染防治措施

為了有效地進行煤質合成氨化肥裝置廢水污染方面的防治，化工企業可以從下面幾項措施著手：

4.1 煤氣化產生的灰水污染治理

在水煤漿制作過程中，氣化爐氣化產生粗煤氣需要進行冷卻降溫，此過程會產生大量灰水?；宜泻写罅课廴疚铮苯优欧艑Νh境造成嚴重破壞。因此，必須進行灰水處理達標之后才能進行排放。經過預處理之后的灰水能夠進行二次利用，之后的重污染污水必須經氣化灰渣沉淀、過濾之后才能進行排放，沉淀、濾渣可用作水泥生產原料

4.2 工藝冷凝液污染治理

合成氨生產產生的廢水氨氮含量較高，而COD 相對較低，因此對污水處理裝置硝化、反硝化功能要求較高，才能獲得較好的污水處理效果。高氨氮含量廢水處理過程中，采用汽提—厭氧—好氧(A/O)處理工藝能夠取得較好效果。借助微生物代謝作用，將廢水中呈溶液、微細懸浮狀態的有機污染物質轉化成為無害的無機物，進而達到凈化污水的效果，尤其是在合成氨裝置廢水處理過程中應用效果較為明顯。

5 固體污染物治理措施

在煤制合成氨化肥生產過程中，在氣化階段產生的灰渣，以及過濾壓縮的濾餅固體廢棄物不含有毒物質，可用作水泥、磚塊生產原料。合成階段產生的廢棄催化劑、氣體精制分子篩、空分分子篩、冷箱珠光砂等高污染固體廢棄物可有生產廠家回收再利用，產生的污泥應送填埋場進行填埋處理。

6 其他相關措施

6.1 對廠區平面布置進行優化

對于煤制合成氨化肥生產過程中，將可能產生無組織排放污染物的裝置、設施，應設置在遠離生活區位置，并在周邊廣植樹木、綠化帶等，降低無組織排放對環境的污染。

6.2 加強CO2氣體回收利用

經脫碳塔塔頂高空排放的大量CO2氣體高不但會造成資源浪費，而且會加劇溫室效應，為響應節能減排政策號召，應加強對CO2回收利用效率，由于制作干冰或其他原料。

6.3 增設中水回用裝置

煤制合成氨裝置所排放廢水，主要包括有氣化廢水、CO變換凈化工序排放冷凝液、機泵排污等，這些污水中NH3含量高、COD較低，通過增設中水回用裝置進行深度處理可用作循環水補水，提高水資源利用效率，降低生產成本。

7 結語

總而言之，當前國際生態環境形勢越來越嚴峻，社會各界對環境保護重視程度不斷提升，國家監管環境保護的力度也在逐步增強。這幾年，國家環保部門開始評價企業的環境行為的信用等級，并向社會公布相關信息，企業只要被執法查處，情況惡劣的還可能會面臨其企業貸款被取消。所以，企業必須要堅持可持續發展理念，綜合考量與控制最大污染物的排放源與數量，同時能夠根據企業自身情況，由工藝技術、污染治理技術與效果等多方著手，提高決策的合理性，盡可能將能源與資源利用起來，科學制定環境污染治理方案，減少企業對環境的污染，提升其環境污染的治療效果，最終不斷提升企業的經濟效益。