金化集团联碱系统工业尾气污染治理总结

刘天顺

（甘肃金昌化学工业集团公司，甘肃 金昌 737100）

甘肃金昌化学工业集团有限公司（以下简称金化集团）位于河西走廊中段的甘肃省金昌市河西堡镇，是以生产化肥为基础，化工为主导的国有中型化工企业，是甘肃省主要化工企业之一。金化集团联碱生产装置经过26年的运行发展，产能由原设计38kt／a提高到目前的200kt／a，主要原材料消耗、综合能耗均呈下降趋势，产品质量也逐年提高，但距行业先进水平还有一定差距。目前，随着国家对化工行业环保治理要求的步步升级，生产系统的防污治污成为企业重中之重的核心工作。

1 现状及改造原因分析

联碱系统废气主要包括碳化尾气、滤过尾气、煅烧炉尾气、吸氨尾气、母液贮桶尾气、干铵炉尾气、无组织排放氨和粉尘，这些废气中除煅烧炉尾气、干铵炉尾气及无组织排放采取了净化洗涤回收措施外，其余废气均未进行处理，直接排放。因为联碱母液系统富含氨，所以系统的尾气中均含有高浓度氨，尾气的主要污染物是氨氮，有些含有粉尘，粉尘主要来源于纯碱、氯化铵干成品，对环境造成较大的影响。无组织排放废气中氨、粉尘的排放速率均较大，对厂区及其周围环境空气带来不利影响，而且还造成大量氨气原料的浪费，增加产品成本。

鉴于此，对联碱系统的工业尾气治理是迫在眉睫。2013年8月份，该公司实施了联碱系统尾气氨回收项目，至今已运行半年，效果很好，基本实现了联碱系统工业尾气污染为零的目标。

2 技改方案

2.1 尾气氨回收部分

2.1.1 工艺设计

从碳化塔排出的碳化尾气首先进入综合回收塔母液I净氨段，用母液I回收其中的氨，然后再经综合回收塔淡氨液净氨段，用淡氨液洗涤，洗涤尾气达标排放；滤过尾气、吸收尾气、母液贮桶尾气新增一台净氨塔，并用洗涤液循环洗涤后达标排放；碳化、滤过洗涤液一并循环提浓达到35tt以上，与煅烧冷凝液一并送淡液蒸馏系统进行蒸氨。各贮桶排空尾气，加装抽气罩经引风机抽吸（其设计压力应与真空泵出口压力相等，为防止压力不均衡出现滤过尾气出口憋压或相互串气）后并入滤过尾气净氨塔循环洗涤。净氨尾气进入压缩机进口做碳化清洗气使用，多余部分气体可放空。洗水以处理后的蒸氨釜液为主，不足部分补充软水。

另外，为进一步提高滤碱机能力，提高产品质量，将滤碱机洗水由目前仅用热碱液作洗水为改为三级洗水：一级煅烧热碱液洗水，二级蒸氨釜液处理水、三级软水洗水。即：将优质软水先由重碱滤过使用，然后去其他岗位，这样可从根本解决产品质量及滤过洗水当量过剩的问题，同时也对系统平衡水产生了重大意义。该项目投运后，系统水收缩程度远远超过了预想的结果，彻底解决了联碱系统洗水当量过剩的老大难问题，同时也大大改善了滤碱机过分控制加水量的操作，使产品质量得到明显提高。

图1 工艺技改流程图

2.1.2 设备选型计算

1）尾气净氨塔

气速取1.2m／s

日产按650t／d计算

滤过尾气量80m3／t。

桶区逸散含氨气量30 080m3／t。

所以选取一台φ1500×15400吸收塔可满足洗涤要求。

2）淡液蒸馏塔

日产按650t／d时，煅烧冷凝液量17.6m3／h，尾气洗涤水30m3／h，其他含氨杂水8m3／h，因此选用一台处理量为60m3／h蒸氨塔可满足生产需求。

蒸氨塔联碱系统推广采用φ1980铸铁筛板蒸氨塔（筛板用不锈钢制作、换热器采用钛材），其处理量大（60m3／h），残液含氨低（可达到20ppm）。目前被行业新建或扩建企业广泛采用，是较为成熟的蒸氨新技术。

设计参数：

处理量 60m3／h

淡液含氨 25～35tt

残液含氨 ≤20ppm

蒸汽用量 10t／tTNH3（0.5MPa）

塔底温度 85～102℃

塔顶温度 60～80℃

残液冷却前温度 80℃

冷却后温度 ≤40℃

2.1.3 项目投资

淡液蒸馏塔组件400万元（包括淡液蒸馏塔、换热器、机泵、储液槽、工艺管道、电器仪表、各类调节阀、液位计、安装运输费等）。

尾气洗涤塔组件300万元（洗涤塔及其附属设备、引风机、泵、工艺管道、设备运输安装费）。

暴空气回收改造200万元（真空泵、抽气罩、附属设备、配管安装费用等）。

合计投资：900万元。

2.2 蒸氨釜液处理部分

2.2.1 工艺技术设计

对蒸氨釜液的回收利用，国内同行业普遍采用将多余的釜液排入循环水。由于釜液中一般仍含有4tt左右的氨以及纯碱、Cl－等杂质，使循环水系统容易结垢，致使管道堵塞、氨挥发进入大气污染环境，这也是淡液蒸馏技术一直没有攻破的瓶颈问题。近几年，徐州水处理研究所开发的蒸氨污水用A／B法去除回收技术受到行业广泛认可。该法采用催化处理的新型专用功能性吸附填料，分别吸收废水中Na＋和Cl－，再用HCl、NaOH进行清洗，将污水中污染物吸附提浓生成浓度高于进水30～50倍的NaCl浓溶液，并入母液中；脱盐后排水中Cl－＜20 mg／L，NaCl回收率＞98%，使“污水”变成浅脱盐水可用于补充循环水等，不造成循环水结垢。从而实现无废水外排、尾气达标排放、清洁生产及治污增效双赢的结果。

图2 A／B法蒸氨污水去除回收工艺流程简图

2.2.2 投资估算

名称 规格 数量 估价（万元）酸碱储箱6水箱、水泵 5＋16一级A床 φ2200 2台 12二级A床 φ1500 2台 8一级B床 φ2200 2台 12二级B床 φ1500 2台 8曝气装置含风机填料 φ1000 1台 5 A、B填料 55t 116石英砂 级配 40t 6.8管阀、仪表、电气等 1批 35设计、调试、安装、运杂费 42技术专有费 15合计286.8

2.3 项目总投资及运行成本

投资总计：1 186.8万元。

成本：本技术优点是处理费低，通过本企业半年时间运行，处理成本不到1元／m3水。

3 环保效益与经济效益

3.1 环保效益

碳化尾气：碳化尾气的综合回收塔对氨的净化效率为95%，洗涤后尾气中氨的排放速率为0.9 kg／h，满足《恶臭污染物排放标准》（GB 14554－93）中氨排放速率为20kg／h的标准要求。

滤过尾气、母液贮桶尾气、吸氨尾气：滤过尾气等的净氨塔对氨的净化效率为90%，洗涤后的尾气中氨排放速率为0.4kg／h，满足《恶臭污染物排放标准》（GB 14554－93）中氨排放速率为8.7kg／h的标准要求。

煅烧炉尾气、干铵炉尾气、无组织排放废气在该项目前已作为本公司的Ⅰ期环保工程予以实施，并收到良好效果，至今正常运行。

3.2 经济效益

项目实施前，金化联碱系统合成氨消耗平均350～355kg／t，项目实施后，多回收的煅烧冷凝液及尾气氨合计在25kg／t左右，使联碱氨耗降低到340kg／t以内，年产量按2013年产量20万t纯碱计算，获得效益：20万t纯碱×0.025t氨／t纯碱×2 600元／t氨＝1 300万元／年。

项目实施后，不但使环保问题得到了彻底解决，同时也促进了工艺系统的优化度，各项能耗都大幅度降低，经计算，由节约的蒸汽、电、水等能源折合效益328万元／年。合计，获得效益1 628万元／年。