聯堿工藝廢氮液及含氨尾氣綜合治理技術開發

閔文偉，王松曉

(天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300452)

聯堿工藝生產過程中需使用液氨作為原料，生產裝置部分設備如母液桶、濕氨皮帶會揮發氨氣，碳化塔及煅燒爐也會產生含氨尾氣[1]。含氨氣體的排放，不僅會對操作人員造成身體上的損害，還存在一定的火災爆炸的隱患[2-3]。另外，向環境中排放較多的氨還會造成水體富營養化、大氣污染等一系列問題。同時因聯堿碳化塔、冷鹽析結晶器作業周期短，設備、管道腐蝕嚴重，生產工藝波動等易造成母液膨脹，致使聯堿工藝因母液膨脹產生氨氮廢水[4]，廢水中含氨量相差懸殊，經蒸氨處理后得到廢氮液，部分回用于系統，若水量過大，直接排放會因氨含量過高造成環境污染，需進一步處理后排放。

為了解決聯堿工藝含氨廢液及含氨廢氣排放問題，開發了聯堿工藝廢氮液及含氨尾氣綜合治理技術，利用聯堿裝置產生的廢淡液反滲透處理后作為吸收劑，吸收排放含氨尾氣，之后作為氨水銷售，在解決尾氣治理的同時，也降低了聯堿母液膨脹的風險，進一步加強了聯堿裝置的環保性能，同時可以制備濃度為20%的氨水，產生一定的經濟效益。

1 公司含氨尾氣及廢氮液介紹

該項目中處理的含氨尾氣為母液儲桶及濕氨皮帶機無組織排放的氨，濃度為300～1 000 mg/m3。廢氮液來自聯堿淡液蒸餾工序，利用蒸汽對煅燒冷凝液及含氨廢水進行蒸餾，回收其中的游離氨，蒸餾后的廢氮液回系統，由于系統運行過程中不穩定，存在母液膨脹問題，將該部分廢氮液用于該技術，廢氮液主要成分如表1所示。

表1 廢氮液成分表

2 工藝技術介紹

聯合制堿廢淡液及含氨尾氣治理裝置包括廢淡液反滲透系統、尾氣洗滌系統、氨水制備系統、成品儲罐及裝車系統，工藝流程方框簡圖如圖1。

圖1 聯合制堿廢淡液及含氨尾氣治理裝置工藝流程簡圖

來自聯堿裝置廢淡液8.4 t/h經過超濾后進入反滲透裝置，反滲透濃縮液約3.4 t/h返回聯堿裝置,另5 t/h透過液送至聯堿界區作為尾氣洗滌塔洗滌水。聯堿濕氨皮帶加罩進行抽真空，尾氣輸送至尾氣水洗塔進行洗滌，合格不凝氣放空。洗滌后的低濃度氨水輸送至微反應器氨水制備裝置繼續吸氨，制備出濃度20%氨水產品，進行裝罐。

2.1 廢淡液反滲透系統

為保證聯堿水平衡，需定期外排部分水。本方案使用聯堿外排水作為原料，即從淡液蒸餾塔取出部分廢淡液，經過超濾后進入反滲透裝置，反滲透濃縮液約返回聯堿裝置碳化工序洗水桶，透過液已凈化至可制備工業氨水的標準，可作為尾氣洗滌塔洗滌水。廢淡液反滲透流程如圖2所示，設備型號如表2所示。

圖2 廢淡液反滲透流程示意圖

表2 膜系統處理前后廢淡液成分變化

表3 主要設備一覽表

項目采用以同質復合熱制相PVDF壓力式超濾膜和卷式反滲透產品為核心的高效膜分離集成工藝對原水進行回用處理，需要嚴格控制進水SDI、濁度、金屬離子等，考察不同日期膜系統處理前后廢氮液成分變化，由實驗數據可以看出使用膜系統可以將廢氮液中的鈣、鎂、硫酸根等雜質有效去除。

2.2 尾氣洗滌系統

因氨極易溶于水，所以采用水洗法吸氨。將濕銨皮帶機使用玻璃鋼罩子密封，通過風機加壓進入水洗塔，裝置儲罐內氨尾氣一并進入水洗塔，水洗塔由引風機保持微負壓。由膜處理后的淡水進行吸收，塔內水循環洗滌，塔外換熱，淡氨水由泵送入氨水制備部分。使用該系統將尾氣進行洗滌后。

表4 尾氣洗滌系統設備一覽

表5 尾氣中成分變化

由試驗檢測數據可以看出，利用聯堿裝置產生的廢淡液作為吸收劑，吸收排放的含氨尾氣，可有效降低含氨尾氣中的氨含量。

2.3 氨水制備系統

采用混合器和換熱器(混合器內部集成有換熱器)組成的混合系統。即將液氨(9 000～12 500 t/a)和水(41 000～37 500 t/a)按一定流量分別從混合器的兩個入口進入混合器進行混合，該混合過程為強放熱過程，因此需要使用循環水及時地移除熱量。本項目中將液氨同吸收含氨尾氣后的廢氮液混合制備20%的工業氨水。

3 技術創新性

該技術將來自聯堿裝置廢淡液經過超濾后進入反滲透裝置，得到的透過液符合氨水制備要求。使用透過液進行含氨尾氣洗滌，在此基礎上吸氨制備出濃度20%工業氨水產品，進入成品儲罐并進行裝車，具有以下創新性：

1)首次使用超濾加兩級反滲透膜裝置進行聯堿工藝廢淡液處理，使廢氮液中游離氨選擇性透過，其它溶質濃縮，透過液TDS≤300 mg/L，濁度<0.2 NTU，達到氨水制備條件，同時降低聯堿母液膨脹風險，降低聯堿工藝物料消耗；

2)首次使用聯合制堿工藝廢淡液制備氨水，得到的氨水產品外觀為無色透明或微黃色液體，濃度≥20%，殘渣量≤0.3 g/L，不僅實現聯堿工藝廢液處理，同時節約了氨水生產成本；

3)首次使用聯堿非組織排放氨氣及外冷器蒸發氣氨制備氨水，改善了聯堿裝置操作環境，降低了聯堿制冷冰機能耗，節省氨水生產成本。

4 結 語

建設聯合制堿廢淡液及含氨尾氣治理項目，可有效解決聯堿工藝含氨尾氣排放及聯堿母液膨脹問題，改善界區氨味，減少氨放空對環境的污染，保護大氣環境，同時每年可以制備5萬t 20%工業氨水，環境效益明顯并產生一定的經濟效益,可以在同行業推廣應用。