合成氨生產裝置實現污水零排放工藝探討

王兵

摘要：隨著經濟不斷的發展進步與人口數量的日益劇增，水資源危機問題越發嚴重。據大量數據分析，水體污染是目前導致我國水資源危機的主要因素之一，其中合成氨工業造成的水體污染問題不可小覷。因此文章以此為切入口，探究合成氨生產裝置在實現污水零排放中的相關工藝，簡單介紹合成氨生產裝置的相關內容;再進一步了解合成氨生產裝置的工藝設計，分析合成氨生產裝置對我國水資源危機的正面影響。

關鍵詞：污水處理; 零排放; 工藝探析;

1 合成氨生產的應用背景

現在我國大部分合成氨生產依賴的主要原料是煤炭，主要制氣方法是煤氣化法，是通過將無煙煤與蒸汽或水以及空氣等物質送入煤氣發生爐內，在高溫加壓的條件下經過反應制得半水煤氣，半水煤氣再經過變換、凈化等工序除去有害雜質后再送入合成氨裝置進行合成氨生產。

這種方法制成的半水煤氣中除了含有制備合成氨的有效成分氮氣與氫氣之外，同時還伴隨著其他有害氣體與雜質的產生。在合成氨技術發展初期，大部分工廠都是將這些污水直接排入江河之中，導致水體遭受到了嚴重的污染，有的甚至影響整個流域，對我國大部分水體造成了難以挽回的傷害。

早在十幾年前我國生產合成氨每年生產的數量已經高達5000萬噸左右，氮肥3500萬噸左右，尿素的實物量約4600萬噸，氮肥與尿素生產量穩居世界第一，與此同時，合成氨工業在取水量上也已經占據化學工業中用水行業前列，生產造成的水污染風險與現象也是現實存在必須治理的急迫問題。實現合成氨生產裝置污水零排放的責任和目標事關“青山綠水”的保護，任重道遠。

2 合成氨生產裝置的相關內容

2.1 合成氨生產裝置的生產原料

在介紹原理前，先對合成氨生產裝置常用的生產原料展開簡單的介紹。合成氨生產的原料是指含碳氫化合物的各種燃料，雖然生產中運用了大量的空氣與水，但一般情況下并不會將空氣與水納入合成氨生產原料的規劃當中。

合成氨原料可以具體分為固體原料、氣體原料以及液體原料三大類。第一類，固體原料，焦炭、煤、加工而出的碳化煤球以及水煤漿等皆屬于合成氨的固體原料;第二類，氣體原料，氣體原料包括天然氣、油田氣、焦爐氣、石油廢氣等;第三類則是液體原料，包括石腦油、重油、原油等。

無論采取什么樣的原料與生產方式，合成氨生產大體上都可以分為三個工藝流程。首先是原料氣的制造，其次是原料氣的凈化，最后再到氨的合成以及為了滿足各種工序工藝而提供的壓縮工序。以下以煤為原料對合成氨生產的裝置原理展開簡單介紹。

2.2 合成氨工藝的生產原理

煤氣化工段以煤為原料，經過氣化爐，以高溫常壓或加壓條件下與氣化劑反應，制得半水煤氣。半水煤氣內含有CO和H2經過凈化分離后結合從空氣中分離而出的氮氣送入合成氨裝置。

脫硫工段要對水煤氣中遺留的少量硫化物進行脫除工作，避免這些硫化物對合成氨生產產生不良的影響，還可以在極大程度上保護設備，避免設備、管道被硫化物腐蝕，因此，脫硫工段必不可少;后續還有變換工段、脫碳工段、合成工段等，這些都是合成氨生產過程中不可或缺的一部分。

最終，在合成氨合成塔內，氮氣和氫氣在催化劑的作用下經過合成反應最終制備形成合成氨產品。

3 合成氨生產污水工藝選擇很重要

煤化工企業是一個流程復雜、連續運轉率高、取水量高、技術含量高的行業，各種廢水處理工藝處理能力和實際運行效果也大不一樣。這就要求煤化工企業在建設初期就認真比對分析，選擇工藝路線最優、污水處理能力較高，并且要選擇能夠切實實現生產廢水零排放的工藝。

3.1 對當前企業發展進行實際分析

對于已經投產的化工企業，必須要透徹了解當下企業應用合成氨生產具體處于什么樣的階段，具體位置具體分析，找出差距和排污點，并逐一攻克、突破，運用先進技術從源頭抓起，減少廢水排放量，縮小與零排放的差距，并逐步實現。

3.2水資源用量要重點關注

避免不必要的水資源浪費，冷卻水可以循環使用，沒有污染或是稍微有污染但簡單處理后即可投入使用的水資源一定不可輕易丟棄，要提高水資源的循環利用率。

3.3加大清潔生產工藝的覆蓋率

從一開始便使用清潔能源實施清潔生產工藝，從源頭消除有害物質，確保最終得到的都是有用的、或是排放到自然界不會對周遭環境產生危害的;加大對生產裝置清潔生產工藝的技改技措投入，實現裝置內清潔生產投用率達100%。

3.4污水處理系統也是必不可少的

引進先進的污水處理系統治理排放的廢氣、污水、雜質，大幅減少污染、降低排放量，企業要從實際出發，查缺補漏、因地制宜，真正實現工程“零排放”。

例如污水的閉路循環工作：在污水閉路循環過程中對污水中含有的有害物質如氨、氮等進行處理。脫硫污水閉路循環處理系統，該系統采用先進的造氣工藝，其蒸汽分解率高達百分之四十四，讓脫硫污水中的污染物最終呈現出不溶物狀態，使懸浮物含量大大降低，更有利于去除脫硫污水中的污染物;鍋爐污水也是排污處理的重點對象，鍋爐污水是由水洗鍋爐煙氣形成的，水洗鍋爐的煙氣在經過相應的脫硫處理之后可以呈現出兩級沉淀、一級過濾的狀態，最終形成穩定的閉路循環。

這兩種污水閉路循環的共同特點都是需要補充水資源以維持閉路循環的正常運作，值得一提的是，該循環過程中補充的水資源并不是一次水，是可再次進行循環利用的水資源。

3.5生產工藝要不斷引進與革新

要關注當前最優、最適合企業生產需要的生產工藝，要對傳統生產工藝展開技術個性，必要階段還可以徹底剔除傳統生產工藝，引進新型生產工藝，獲得要遠高于傳統生產工藝的效益。因此，必須從長遠的角度出發，選擇最優、最適合企業自身發展的生產工藝，從而達到“事半功倍”的效果。

3.6事故池必不可少

有些污水在閉路循環處理后仍有一些廢水、雜質難以完全剔除，如果沒能完全剔除這些水資源便不可排放，再次循環利用率將大大降低，利用事故池，將污水與雨水收集在事故池當中，最后進行相關處理工作，提高水資源的利用率。

合成氨生產工藝的廢棄水越少，需要補給的水資源也大大降低，向外排除廢水的情況得到了有效的改善，企業可再結合相關結束，將二者相融合，讓終端的排放水達到可再生回用的效果，實現合成氨生產污染水的零排放效果。

4 結語

合成氨生產污水零排放的應用已經取得了顯著的成效，下一步工作應該是要進一步加大合成氨生產污水零排放的覆蓋率。在零排放的治理過程中盡可能多的運用循環利用和再生回用的理念和先進的技術來進行污水處理，減少排出的污水和固廢量，從而實現生產過程中的零排放。

國內企業與企業之間的水平參差不齊，企業還需要根據自身實際的發展情況出發，做出科學、合理的優化工作。新技術的不斷問世、涌進與革新，才是真正實現合成氨生產污水零排放的重要途徑。

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