金化集團聯堿系統工業尾氣污染治理總結

劉天順

（甘肅金昌化學工業集團公司，甘肅 金昌 737100）

甘肅金昌化學工業集團有限公司（以下簡稱金化集團）位于河西走廊中段的甘肅省金昌市河西堡鎮，是以生產化肥為基礎，化工為主導的國有中型化工企業，是甘肅省主要化工企業之一。金化集團聯堿生產裝置經過26年的運行發展，產能由原設計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，產品質量也逐年提高，但距行業先進水平還有一定差距。目前，隨著國家對化工行業環保治理要求的步步升級，生產系統的防污治污成為企業重中之重的核心工作。

1 現狀及改造原因分析

聯堿系統廢氣主要包括碳化尾氣、濾過尾氣、煅燒爐尾氣、吸氨尾氣、母液貯桶尾氣、干銨爐尾氣、無組織排放氨和粉塵，這些廢氣中除煅燒爐尾氣、干銨爐尾氣及無組織排放采取了凈化洗滌回收措施外，其余廢氣均未進行處理，直接排放。因為聯堿母液系統富含氨，所以系統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，粉塵主要來源于純堿、氯化銨干成品，對環境造成較大的影響。無組織排放廢氣中氨、粉塵的排放速率均較大，對廠區及其周圍環境空氣帶來不利影響，而且還造成大量氨氣原料的浪費，增加產品成本。

鑒于此，對聯堿系統的工業尾氣治理是迫在眉睫。2013年8月份，該公司實施了聯堿系統尾氣氨回收項目，至今已運行半年，效果很好，基本實現了聯堿系統工業尾氣污染為零的目標。

2 技改方案

2.1 尾氣氨回收部分

2.1.1 工藝設計

從碳化塔排出的碳化尾氣首先進入綜合回收塔母液I凈氨段，用母液I回收其中的氨，然后再經綜合回收塔淡氨液凈氨段，用淡氨液洗滌，洗滌尾氣達標排放；濾過尾氣、吸收尾氣、母液貯桶尾氣新增一臺凈氨塔，并用洗滌液循環洗滌后達標排放；碳化、濾過洗滌液一并循環提濃達到35tt以上，與煅燒冷凝液一并送淡液蒸餾系統進行蒸氨。各貯桶排空尾氣，加裝抽氣罩經引風機抽吸（其設計壓力應與真空泵出口壓力相等，為防止壓力不均衡出現濾過尾氣出口憋壓或相互串氣）后并入濾過尾氣凈氨塔循環洗滌。凈氨尾氣進入壓縮機進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，不足部分補充軟水。

另外，為進一步提高濾堿機能力，提高產品質量，將濾堿機洗水由目前僅用熱堿液作洗水為改為三級洗水：一級煅燒熱堿液洗水，二級蒸氨釜液處理水、三級軟水洗水。即：將優質軟水先由重堿濾過使用，然后去其他崗位，這樣可從根本解決產品質量及濾過洗水當量過剩的問題，同時也對系統平衡水產生了重大意義。該項目投運后，系統水收縮程度遠遠超過了預想的結果，徹底解決了聯堿系統洗水當量過剩的老大難問題，同時也大大改善了濾堿機過分控制加水量的操作，使產品質量得到明顯提高。

圖1 工藝技改流程圖

2.1.2 設備選型計算

1）尾氣凈氨塔

氣速取1.2m／s

日產按650t／d計算

濾過尾氣量80m3／t。

桶區逸散含氨氣量30 080m3／t。

所以選取一臺φ1500×15400吸收塔可滿足洗滌要求。

2）淡液蒸餾塔

日產按650t／d時，煅燒冷凝液量17.6m3／h，尾氣洗滌水30m3／h，其他含氨雜水8m3／h，因此選用一臺處理量為60m3／h蒸氨塔可滿足生產需求。

蒸氨塔聯堿系統推廣采用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（可達到20ppm）。目前被行業新建或擴建企業廣泛采用，是較為成熟的蒸氨新技術。

設計參數：

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 項目投資

淡液蒸餾塔組件400萬元（包括淡液蒸餾塔、換熱器、機泵、儲液槽、工藝管道、電器儀表、各類調節閥、液位計、安裝運輸費等）。

尾氣洗滌塔組件300萬元（洗滌塔及其附屬設備、引風機、泵、工藝管道、設備運輸安裝費）。

暴空氣回收改造200萬元（真空泵、抽氣罩、附屬設備、配管安裝費用等）。

合計投資：900萬元。

2.2 蒸氨釜液處理部分

2.2.1 工藝技術設計

對蒸氨釜液的回收利用，國內同行業普遍采用將多余的釜液排入循環水。由于釜液中一般仍含有4tt左右的氨以及純堿、Cl－等雜質，使循環水系統容易結垢，致使管道堵塞、氨揮發進入大氣污染環境，這也是淡液蒸餾技術一直沒有攻破的瓶頸問題。近幾年，徐州水處理研究所開發的蒸氨污水用A／B法去除回收技術受到行業廣泛認可。該法采用催化處理的新型專用功能性吸附填料，分別吸收廢水中Na＋和Cl－，再用HCl、NaOH進行清洗，將污水中污染物吸附提濃生成濃度高于進水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充循環水等，不造成循環水結垢。從而實現無廢水外排、尾氣達標排放、清潔生產及治污增效雙贏的結果。

圖2 A／B法蒸氨污水去除回收工藝流程簡圖

2.2.2 投資估算

名稱 規格 數量 估價（萬元）酸堿儲箱6水箱、水泵 5＋16一級A床 φ2200 2臺 12二級A床 φ1500 2臺 8一級B床 φ2200 2臺 12二級B床 φ1500 2臺 8曝氣裝置含風機填料 φ1000 1臺 5 A、B填料 55t 116石英砂 級配 40t 6.8管閥、儀表、電氣等 1批 35設計、調試、安裝、運雜費 42技術專有費 15合計286.8

2.3 項目總投資及運行成本

投資總計：1 186.8萬元。

成本：本技術優點是處理費低，通過本企業半年時間運行，處理成本不到1元／m3水。

3 環保效益與經濟效益

3.1 環保效益

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

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

煅燒爐尾氣、干銨爐尾氣、無組織排放廢氣在該項目前已作為本公司的Ⅰ期環保工程予以實施，并收到良好效果，至今正常運行。

3.2 經濟效益

項目實施前，金化聯堿系統合成氨消耗平均350～355kg／t，項目實施后，多回收的煅燒冷凝液及尾氣氨合計在25kg／t左右，使聯堿氨耗降低到340kg／t以內，年產量按2013年產量20萬t純堿計算，獲得效益：20萬t純堿×0.025t氨／t純堿×2 600元／t氨＝1 300萬元／年。

項目實施后，不但使環保問題得到了徹底解決，同時也促進了工藝系統的優化度，各項能耗都大幅度降低，經計算，由節約的蒸汽、電、水等能源折合效益328萬元／年。合計，獲得效益1 628萬元／年。