KBR合成氨裝置廢水減排研究

李 明

（海洋石油富島有限公司化肥二部，海南 東方 572600）

海洋石油富島有限公司二期化肥項目450 kt/a合成氨裝置，由中國海洋石油集團公司投資建設，美國KBR公司 (下稱KBR)總承包設計，中國成達工程公司詳細設計建設。2003年9月試車投產，2004年3月合成氨裝置順利通過性能考核，當年達到設計生產能力。

1 排放現狀分析

該裝置投產時節能和環保設施符合當時相關標準，但國家對環境保護的要求逐年提升，尤其是對化工生產企業的環保要求越來越嚴。我們需要重新審視裝置原環保治理措施，并結合近年技術發展情況，進行提標改造。本文對合成氨主裝置各類排放源進行了梳理，分類研究回收的可行性，提出了相應回收方案，對工藝排放進行資源性再利用。KBR合成氨裝置原設計除脫碳系統MDEA溶液外，其它所有液體均排放進入一套密閉系統，經油水分離器分離后，最終通過自流方式送至污水處理裝置。裝置中各類排放點共計98個，按組成可分為10類，如表1所示。其中1～6類，均為連續排放，且相關廢水的污染度較低。具體參數見下節。第7類，原料天然氣凝析油，原設計直接排放進入密閉地下管網，存在較大的安全風險，增加污水裝置處理難度。該裝置已經進行了技術改造，增設凝析油回收罐，進行資源化回收利用。第8類，工藝系統放空冷凝液，考慮到環保因素，計劃增設全廠火炬，將工藝系統放空引入全廠火炬，在進入火炬前增設分離罐，屆時工藝系統放空冷凝液由泵輸送返回工藝系統進行汽提處理。第9類，各類機泵基座排放，排放廢液包括輸送介質通過密封泄漏物和機泵軸承漏油等，此類泄漏量極少，可以采取現場收集的方法。第10類，各加藥槽排放，只有在特定情況下才會有少量排放，在此不予考慮。

表1 排放源分類

2 排放源污染物分析

化肥二部主裝置生產廢水，分為正常生產時的廢水和停開車期間的廢水。筆者對化肥二部合成氨主裝置正常生產中廢水排放每周采樣分析一次，進行了為期1個月的取樣分析，各類排放源主要污染指標如表2所示。

筆者對化肥二部合成氨主裝置停開車過程中廢水排放進行了定性分析，各類排放源主要主要數據如表3所示。

表2 合成氨裝置正常生產廢水排放情況

表3 合成氨裝置停開車期間生產廢水排放情況

3 回收方案選擇

3.1 回收思路

采取抓大放小，區別處理，回收熱量，自流收集，加壓輸送的回收思路。

為減少排放到污水處理裝置的排放總量，對品質較高的排放源進行回收，送公用工程脫鹽水裝置作為循環水的補充水。其中五個流股可直接回收，工藝空氣壓縮機段間冷凝液、水夾套溢流水、分析取樣點冷卻直排水、低壓蒸汽疏水器和工藝冷凝液排放，每小時可回收14.6t。新建地下收集槽，通過泵輸送到公用工程循環水塔下水池，作為循環水裝置的補水。

3.2 低品位熱源利用

合成裝置汽包排污水溫度較高，考慮利用該低品位熱源預熱合成裝置一段爐燃料天然氣，以實現降低鍋爐水排污溫度的同時回收熱量。流程說明：高壓汽包連續排污到排污閃蒸罐，排污水溫140℃，直接進入新增燃氣加熱器，預熱一段爐燃料天然氣，燃料氣流量11t/h，預熱后溫度控制120℃，該溫度由預熱器鍋爐排污水出口閥控制。排污閃蒸罐液位仍由閃蒸罐液位控制閥控制。通過熱量衡算，每年可回收熱量1.2×103GJ，折合標準煤343t。經初步傳熱計算，如果采用固定管板式換熱器，新增換熱器換熱面積約110m2。

3.3 停開車排放回收

停開車期間合成工藝冷凝液無法回收。為保護鍋爐和對流段盤管，KBR合成氨工藝需要連續排放鍋爐水，此排放液污染度低，品質接近精制脫鹽水，可回收利用。但回收停開車期間的排放，會造成回收系統投資加大。綜合平衡經濟效益，停開車期間排放不適宜回收。

4 風險及經濟性分析

4.1 風險分析

擬回收的各排放源均采用自流方式進入地下槽，正常生產中可施工，施工難度小，風險可控。當出現地下槽外送泵故障等特殊情況時，地下槽可溢流到污水排放管線，不存在污染外溢的風險。

鍋爐排污水預熱燃氣為常見工藝，風險低。預熱后燃氣管線不會再結冷凝水，冷凝腐蝕現象可得到避免，有利于管道保護。

擬回收廢水已進行了連續一各月的的分析監測，各項指標滿足循環水補充水要求，對循環水系統無較大影響，但鍋爐水中存在6mg/kg左右的磷酸鹽，對循環水的影響有待進一步觀察，可能會引起藻類生長，造成循環水藥品消耗增加，該問題筆者將進一步跟蹤。

4.2 經濟性分析

每小時可回收中水14.6t，同時減少向污水廠排放量14.6t。污水處理費11.4元/噸，原水價格0.73元/噸，按年運行8000h計算，該項目實施后可節約生產成本：14.6×（11.4+0.73） ×8000=141.68萬元。按年運行8000h計算，該項目實施后節約生產成本141.68萬元/年。

每年可回收熱能1200GJ，該項目實施后年節能343噸標準煤。按燃料天然氣1元/m3，年節約燃料天然氣消耗價值34.3萬。

兩項相加，年收益175.98萬元，測算投資85萬元，投資回收期5.9個月。

5 結論

通過對某KBR合成氨裝置廢水排放現狀的分析，提出了6類排放源的回收方案，經過經濟性評價和風險分析，筆者認為該裝置節水回收潛力較大。筆者同時建議在回收廢水時，綜合考慮低品位熱源的回收，實現多重目標。