化肥、三聚氰胺、甲醇联产项目对大气环境影响分析策略

2018-02-04赵芳肖强

智能城市 2018年11期

赵芳肖强

1.浙江联强环境工程技术有限公司，浙江杭州 311202；2.煤科集团杭州环保研究院有限公司，浙江杭州 311202

在计划运行期间，该企业三聚氰胺、氨合成产品、尿素等产品的生产能力和产品总量获得极大提高。但是，该项目生产期间会排放出大量的氨气、二氧化硫、烟尘、氮氧化物、硫化氢等污染物，使得企业生产厂址所在区域大气环境质量面临严重的污染威胁，需要化工企业生产期间应用大气扩散、环境容量等模型，综合评估污染物对环境造成的影响，从而在生产期间采取配套措施，优化生产工艺，控制有害污染物的排放，保证该联产项目可以实现可持续性生产，为企业创造更多的经济收益。

1 大气环境受化肥+三聚氰胺+甲醇联产项目影响研究

该项目主要生产三种产品，首先为氨合成物生产：生产期间先压缩天然气，后将原材料中含有的硫化氢等物在脱硫槽中进行有效去除，再在饱和塔中处理脱硫原料，经水蒸气饱和、转化反应炉、压缩机、转化反应炉再处理，即可向大气排出一段转化废气。材料二段转化时经过中低温变换炉、二氧化碳吸收塔对原材料进行脱炭处理，再经过合成塔等工艺处理生成液氮。在此期间脱炭液生成二氧化碳，可作为尿素原材料来使用，排出气体主要为氢气、氮气、甲烷等。其次为尿素生产：对尿素原材料应用减压加热法，可在氨基甲酸过量氨气化状态下从中分离出尿素，排出气体包括氮气、水蒸气、氨气以及尿素传输期间产生的大量粉尘。最后为复合肥生产：调配磷酸铵、液尿、氯化钾等材料比例，并经造粒、干燥、冷却等工艺加工制备复合肥，造粒以及干燥期间易生成大量粉尘。针对上述三个方面产品生产过程中产生的污染物，要求厂家应用现代化技术、模型进行污染影响的分析检测，明确污染物来自于哪个生产环节，之后对具体生产工艺进行改良，在相应生产车间设置湿式捕集器、改造液尿喷嘴、安装气体净化装置等手段控制污染问题。在评价污染物对环境产生的实际影响时，化工企业可以构建等标污染负荷/负荷比模式，借助于环境质量标准对排出的污染物种类、排放量、排出危害性进行鉴别、判断，以便按照污染严重程度排列污染物，明确治理目标并制定治理方案。其中对于甲醇、二氧化硫、颗粒物、二氧化氮因子应用GB 16297—1996标准进行评价，每立方米中4项评价因子值超过190、960、120、240mg即为污染。二氧化氮和烟尘因子应用GB 13223—2003标准评价，评价因子每立方米含量处于50、450mg以下为标准含量。二氧化硫、氨气、硫化氢采用GB 3905标准评价，三项标准值需处于400、1.5、0.06mg内。应用上述指标评价该化工企业生产污染物排放情况，结果可知氨排放量最多，其它依次为硫化氢、烟尘、二氧化硫、氮氧化物等。

2 污染问题防治对策分析

2.1 硫、氢、氨回收

在硫回收方面，化工企业可以使用CLAUS、催化氧化工艺进行气体硫磺的回收处理，其中低温CLAUS工艺多应用在反应炉中，在催化剂作用下降低炉内温度，增强工艺反应速率和质量，结合工艺实际应用效果可知回收率可以达到94%以上。回收硫时，合理选择催化剂可以对酸性气体中的硫物质进行加热、氧化，待气体温度符合标准值后，依托Clinsulf反应器即可对气体进行气体氧化、硫物质析出处理，便于企业可以充分利用析出的硫化物进行燃烧生产，有效提高排放气体的洁净度。另一种硫回收工艺为催化氧化工艺，该工艺包含的处理方式较多，以SUPERCLAUS工艺应用最为广泛。硫物质回收时，可以选择对硫化氢有直接氧化作用的催化剂进行处理，即可获得单质硫。化工企业需要准备反应器（SUPERCLAUS），在CLAUS工艺配合下共同回收硫，该法的有效回收率可以达到99%以上[1]。本文研究中的化工企业硫回收生产期间使用CLAUS工艺（三级催化反应）进行处理，在反应炉内温度达到950℃时，炉内含硫气体可以转化为单质硫（65%），之后在一、二、三级反应中，分别使用两种催化剂—脱漏氧保护LS-971、常规L-300催化剂进行反应，添加量分别为三分之一、三分之二，其中一级催化反应后的转化率为7%，二级和三级转化率共同为1.5%，总体转化、回收率共计为98.50%。当前，大部分化工企业在解决硫回收问题时，多采用的是低温CLAUS工艺，催化氧化工艺应用较少，分析两种工艺硫回收率，需要企业结合自身生产实际、成本支出计划选用最佳的硫回收工艺。

氢回收方面，企业在氨合成新旧装置生产时对产生的氢物质，多使用普利森氢回收装置以及中空膜分离法进行回收处理，之后再向燃烧系统输注氢作为能源使用。氨回收方面，氨合成时会生成大量非渗透气体，其中含有可以作为燃气的甲烷，对其进行造气吹风气、氨洗涤处理即可获得氨水（浓度为12%）。本文中的某企业氨回收期间，将含氨液体送至吸氨塔处理，再经过氨气蒸馏塔处理获得液氨（浓度99.5%），可作为液氨球罐贮罐气来生产使用[2]。

2.2 粉尘防治

粉尘污染多来自于尿素造粒粉生产过程，车间生产期间由于尿素液体的射流喷洒交错，造成空气中出现大量粉尘物质，同时喷出的细小颗粒物与周边设备作业面接触后会形成大量破碎状粉尘，所以这两种粉尘被称之为一、二次粉尘。防治时首先针对一次粉尘，需要对液体喷洒线的喷洒质量随时进行检查，一旦发现交错情况需要及时进行设备维修，调整每一排喷洒线工作范围，避免各个喷洒线交错导致粉尘出现。测量尿素生产使用的喷头尺寸、转速，如果不符合安全生产要求，会导致日常生产期间车间生成大量粉尘，所以需要及时更换符合控制粉尘发生尺寸的喷头，定时检查车间空气的每日粉尘量，以便随时调整喷头转速。针对二次粉尘问题，需要管理人员对室内通风量进行合理调整，并将喷洒出的一次粉尘颗粒直径、颗粒度控制在合理范围内，以此减少二次粉尘量。本文中的企业在解决该问题时对以往生产应用的尿素装置—液尿喷嘴进行了改良处理，应用进口喷嘴替代固有喷嘴，以此减少喷洒线交错问题，保证每立方米空气中的粉尘含量低于50mg。同时企业使用湿式补集器对尿素原材料运输、分装工序进行粉尘喷出控制；还应用新型尿素造粒机生产尿素，该设备生产出的尿素粒径较宽，最小粒径为1.6mm，最大粒径不超过2mm；设置有电除尘回收装置，以便在尿素造粒生产期间直接将粉尘清除干净，有效除尘率为90%或以上。

2.3 废气利用

甲醇生产期间会释放较多的甲醇驰放气，其中含有着约78%氢、12%一氧化碳、少量的甲烷，上述气体常可以回收利用进行燃烧生产。同时释放出的甲醇精馏尾气、氨净化气中也含有较多氢、一氧化碳等物质，用于燃气生产效果理想，所以可以对甲醇驰放气工序、甲醇精馏系统、氨吸收塔排出的废气，进行压强降低处理后输送到燃料气系统中用于产品生产，充分利用废气实现对有效燃气的回收再利用，以此缓解生产能源紧缺问题。

2.4 加工设备、工艺的优化处理

汽化炉开停工操作不当易导致甲醇直接输送到燃烧系统中，充分燃烧后的尾气中含有较多有毒物质，排放到大气中会影响自然生态环境。因此，在生产中可以在连续化设备装置中，安装应用管道以便在开停工发生操作问题时可以让尾气得到有效处理，充分回收其中含有的硫、氢等物质用作火炬系统的燃料进行燃烧工作。热电站需做好脱硫处理工作，作业时需对使用的石灰石掺入量进行称量检查，确保固硫掺入的石灰石用量充足，确保钙、硫比系数为2.2；通过燃煤循环流化床燃烧脱硫模型对应用的石灰石最佳粒度、硫分离设备使用性能进行模拟计算，得出标准参数后进行脱硫处理。