尿素造粒尾氣氨含量分析及回收處理工藝探討

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

隨著國家環保要求越來越高，對尿素造粒尾氣粉塵及氨含量排放指標也將更為嚴苛，據了解，新的化肥行業大氣排放標準即將發布，嚴格的尿素造粒尾氣排放指標可能定為：顆粒物和氨均為不超過30mg/Nm3。目前，尿素造粒尾氣顆粒物，即尿素粉塵，采用水洗滌回收或袋式干法捕集等方法，可以滿足不超過30mg/Nm3的要求，但對于尾氣中的游離氨基本沒有針對性的回收措施。

1 尿素造粒尾氣氨含量分析

造粒尾氣中的氨來源于一段蒸發分離器(流化床造粒)或二段蒸發分離器(造粒塔造粒)熔融尿素中的游離氨，以及去造粒塔(機)管道中因生成縮二脲而產生的游離氨，下面初略估算一下造粒尾氣中的氨含量。

1.1 造粒塔造粒

二段蒸發分離器出口熔融尿素中的游離氨約為450mg/kg；去造粒塔管道中增加的縮二脲約0.2%(w)；每噸尿素需要的冷卻空氣量約10 000Nm3；成品中游離氨含量為100mg/kg；每噸尿素產品帶入造粒塔尾氣中的總游離氨量為：

1 000×(450-100)+1000×0.002

×17/103×1 000 000

=680 000mg

由于尾氣中氨分壓非常低，如果尾氣采用水洗法回收，幾乎不能吸收尾氣中的游離氨，據某裝置實際分析的數據，吸收液中氨含量為0.02%(w)，尿素粉塵洗滌后尿素濃度按10%(w)考慮，洗滌前尾氣尿素粉塵含量200mg/Nm3，則造粒塔造粒尾氣中的游離氨含量為：

(680 000-200×10 000/0.1×0.000 2)/10 000

=67.6mg/Nm3

1.2大顆粒造粒

一段蒸發分離器出口熔融尿素中的游離氨約為450mg/kg；去造粒機管道中增加的縮二脲約0.1%；一段蒸發尿液濃度96%(w)，大顆粒返料比約4%(w)；每噸尿素需要的干燥及冷卻空氣量約7 500Nm3；成品中游離氨含量為50mg/kg；每噸尿素產品帶入大顆粒造粒機尾氣中的總游離氨量為：

1 000/0.96×1.04×450-1 000×50+1 000

×0.001×17/103×1 000 000

=602 548mg

由于尾氣中氨分壓非常低，如果采用水洗法回收，幾乎不能吸收尾氣中的游離氨，據某裝置實際分析數據，吸收液中氨含量為0.02%(w)，尿素粉塵洗滌回收后尿素濃度按45%(w)考慮，大顆粒返料比約4%，則大顆粒造粒尾氣中的游離氨含量如下：

(602 548-1 000×0.04/0.45×0.000 2×1 000 000)

/7 500=78mg/Nm3

綜上所述，造粒尾氣采用水洗法回收工藝是難以將尾氣中的氨含量降至50mg/Nm3以下的，如果環保指標要求達到30mg/Nm3以下，則需要增加酸洗工序才能滿足要求。

目前，很多造粒尾氣采用水洗法回收工藝的裝置，都聲稱尾氣氨含量可達到30mg/Nm3以下，有的甚至說10mg/Nm3以下，這可能與其取樣及分析方法有關，數據分析不真實。

2 回收處理工藝探討

要將造粒尾氣中氨含量降至30mg/Nm3以下，增加酸洗工序是較為可行的措施，可以用硫酸、硝酸或其他有機酸(如甲酸)等，酸的選擇應該是對尿素裝置的設備及管道等腐蝕或影響最低為優先考慮原則。尾氣酸洗氨回收有如下幾種方式：①與粉塵洗滌一起混合洗滌回收；②獨立的酸洗系統；③直接酸中和法；④間接酸吸收法。

2.1 與粉塵洗滌一起混合洗滌

在現有的尿素粉塵洗滌液中加入適量的硝酸或其他腐蝕性較低的酸進行洗滌，含有少量硝酸銨的稀尿素溶液返回尿素蒸發系統，尿素成品中將含有少量硝酸銨。根據計算，尿素產品氮含量能滿足農用優等品的要求。對于含有少量稀硝酸或硝酸銨溶液，尿素蒸發系統采用的304L材料也是適宜的。

由于現有裝置尿素蒸發系統設備及管道中有部分采用304L材料，若加入硫酸，將導致尿素設備腐蝕，因此，硫酸不適宜于此回收方法。

2.2獨立的酸洗系統

在現有的尿素粉塵洗滌后，增加一段獨立的酸洗系統，此系統與尿素系統是分離的，可以用硫酸或硝酸進行洗滌，副產品為硫酸銨或硝酸銨。此法投資較高，同時還需要考慮副產品的處理及銷售問題。

2.3直接酸中和法

直接將適量硫酸、硝酸或其他有機酸(如甲酸)等加入造粒塔(機)前管道的熔融尿素中，中和其中的游離氨，此方法副產品可能返回尿素系統中，因此，硫酸也不推薦用于此方法。同時應注意，此方法有可能導致產品水含量超標。

2.4間接酸吸收法

在造粒塔(機)前的熔融尿素管道上設置一分離罐，分離罐頂部氣相管與一酸吸收塔相連，酸吸收塔將熔融尿素中的游離氨吸收，從而減少造粒尾氣中的氨含量。酸吸收塔的吸收液可以用稀硫酸或硝酸溶液進行循環洗滌，副產品為硫酸銨或硝酸銨，此法也需要考慮副產品的處理及銷售問題。若將副產品返回尿素系統中，則硫酸不適宜于此回收方法，應采用稀硝酸進行循環洗滌回收。

3 結語

新的化肥行業大氣排放標準即將發布，現有的水洗滌回收或袋式干法捕集等方法難以滿足新標準針對尾氣中氨濃度的要求，需引起行業的高度重視，未雨綢繆，尋找切實可行的解決方案。酸洗回收是較為合理的措施，國外類似裝置也都采用此法回收造粒尾氣的氨。