联碱装置降低氨耗潜力挖掘

第４７卷第６期　２０１５年６月　无机盐工业　

ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ　ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　６３　

联碱装置降低氨耗潜力挖掘　张霞－，肖　婕　。张雷　，孙晓龙。，曹桐　（１．中海油天津化工研究设计院，天津３００１３１；２．沧州水文水资源勘测局；３．天津渤化永利化工股份有限公司）　

摘　要：联碱法生产纯碱，氨为主要原料，特征污染因子亦为氨，包括含氨废水、含氨废气、氨Ⅱ泥，减少联碱　装置含氨污染物的产生和排放是联碱法生产企业解决环境问题的重要途径。以某企业联碱装置为例，采用清洁生　产理念。从源头控制污染物，从降低氨耗的角度出发，寻找联碱装置的减排空间，从而达到降耗、减污、增效的　目的。　关键词：联碱法；降低氨耗；清洁生产　中圈分类号：ＴＱ１１４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—４９９０（２０１５）０６—００６３—０４　

Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏｗｅｒｉｎｇ　ａｍｍｏｎｉａ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｈｏｕ　Ｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｏｄａ　ｐｌａｎｔ　Ｚｈａｎｇ　Ｘｉａ　，Ｘｉａｏ　Ｊｉｅ　，Ｚｈａｎｇ　Ｌｅｉ２，Ｓｕｎ　Ｘｉａｏｌｏｎｇ￣，Ｃａｏ　Ｔｏｎｇ３　（１．ＣＮＯＯＣ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００１３１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃａｎｇｚｈｏｕ　Ｂｕｒｅａｕｆｏｒ　Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ；３．Ｔ／嘶ｉｎＢｏｈｕａＹｏｎｇｌｉＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｍｏｎｉａ　ｉｓ　ａ　ｍａｉｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｄａ　ａｓｈ　ｗｉｔｈ　Ｈｏｕ　Ｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｉｓ　ｊｕｓｔ　ａｍｍｏｎｉａ　ｗｈｉｃｈ　ｅｘｉｓｔｓ　ｉｎ　ｗａｓｔｅ　ｗａｔｅｒ，ｗａｓｔｅ　ｇａｓ，ａｎｄ　ａｍｍｏｎｉａⅡｍｕｄ，ＳＯ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｗａｙ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｓ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ａｍｍｏｎｉａ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｈｏｕ　Ｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｏｄａ　ｐｌａｎｔ．Ａ　ｔｙｐｉｃａｌ　Ｈｏｕ　Ｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｏｄａ　ｐｌａｎｔ　ｉｓ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｏ　ｆｉｎｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ－ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｌｏｗｅｒｓ　ａｍｍｏｎｉａ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｔＯ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｃｌｅａｒｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｔｈｅ　ｇｏａｌｓ　ｏｆ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ａｎｄ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｅｎ—　ｈａｎｃｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈｏｕ　Ｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ；ｌｏｗｅｒｉｎｇ　ａｍｍｏｎｉａ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｃｌｅａｎｅｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　

纯碱工业是重要的化学原料工业．纯碱产品是　保障国民经济发展的基本工业原料。中国纯碱产品　在国际市场上有着较强的竞争力．中国是纯碱生产　第一大国．纯碱产量约占世界总产量的３７％。但同　时纯碱工业污染严重、减排难度大。尤其是在中国节　能、环保的客观要求下，纯碱行业必须走绿色、清洁　的发展道路才能得到又快又好的发展　］　纯碱生产方法有索尔维（氨碱）法、侯氏（联碱）　法和天然碱法　联碱法工艺在生产纯碱的同时还副　产氯化铵．污染物产生量少．世界上采用联碱法生　产纯碱的国家只有中国　联碱法是以合成氨装置生　产的氨、二氧化碳以及原盐为原料生产纯碱并联产　氯化铵的方法　联碱法生产过程中氨为主要原料．　同时特征污染因子亦为氨．包括含氨废水、含氨　废气、氨Ⅱ泥。所以减少联碱装置含氨污染物的产　生和排放是联碱法生产企业解决环境问题的重要　途径。　以某企业联碱装置为例（设计产能为年产８Ｏ万ｔ　

纯碱和氯化铵）。采用清洁生产理念，从源头控制污　染物．从降低氨耗的角度出发，寻找联碱装置的减排　空间，从而达到降耗、减污、增效的目的。　

１联碱装置氨耗现状分析　１．１联碱装置生产工艺　原盐经精制得到高质量精制盐．通过皮带送到　联碱装置ＩＩ过程．在ＩＩ过程加入合成氨装置提供的　氨．生产出精铵产品（工业氯化铵）和农业氯化铵，一　部分农业氯化铵通过粒铵装置生产出粒状农业氯化　铵．同时提供合格的ＡＩＩ液到联碱Ｉ过程。在Ｉ过程　加入合成氨装置提供的二氧化碳生产出轻质纯碱　（轻灰），同时提供合格的ＭＩ液到联碱ＩＩ过程，一部　分轻质纯碱通过重灰装置生产出重灰．重灰生产过　程的细粉及落地碱通过小苏打装置生产出小苏打。　综上该企业联碱装置共有６种产品．分别为轻质纯　碱（轻灰）、重灰、小苏打、精铵（工业氯化铵）、农业氯　化铵、粒铵。总体流程见图１。　无机盐工业　第４７卷第６期　图１　企业联碱装置生产工艺流程图　１．２单位产品氨耗与标准对照分析　该企业联碱装置原料液氨执行ＧＢ　５３６—１９８８　《液体无水氨》，氨质量分数Ｉ＞９９％。对该装置在　２０１１年７月至２０１３年６月的月单位产品氨耗做趋　势分析，结果见图２。由图２可以看出．２０１１年单位　产品氨耗最高．２０１２年最低．２０１３年又呈上升趋　势，每个月单耗存在一定的波动。通过分析可知．　２０１１年装置刚投产，生产不稳定，单耗较高：随着生　产趋于稳定．２０１２年单耗逐渐下降：２０１３年单耗又　高于２０１２年．说明联碱装置氨耗存在一定的降耗　空间　

￡　嚼　程　

日期（２０１１年７月至０２（】ｌ３年６月）　图２企业联碱装置单位产品氨耗趋势图　为科学、客观地查找该企业的氨耗差距，将联　碱装置的实际氨耗与ＨＪ　４７４－－２００９（清洁生产标准　（纯碱行业）》进行了指标对比，结果如表１所示。　

表１　企业联碱装置单位产品氨耗与清洁生产标准指标对比　

通过表１可以发现．该企业联碱装置２０１２年单　位产品氨耗最低．但该氨耗值仅达到纯碱行业清洁　

生产标准三级要求（中国清洁生产基本水平），所以　该企业联碱装置需要寻找氨的降耗空间．以提高联　碱装置的清洁生产水平　１．３氨平衡分析　建立氨的单物质平衡．可以深入地查找氨的产　排污环节，便于从源头控制污染物的产生．减少氨　耗　选取了该企业联碱装置连续三天稳定运行的生　产数据，建立氨的单物质平衡，具体情况见图３。　

液氨　６３５６０４．７　１６３　７９２．６　（Ｚ５．７７％、　损耗　１２９　６１９．３　（２Ｏ．３９％２　化含氨尾气　髅　及淡　馏含　１　２０７．５（０．１９％精钱　ｆ　燥炉处理后含尘　！：　！　：！　：！　炉处理后含尘尾气　气　１２５　８７２．４　５０　３４９（７．９２％）带式过滤　

（１９．８ｌ％）厂———一机曝空氨　坚窒氢．１２７　６９１．９（４．３６％１结晶曝　

！箜：！！　：　堑）碳化工序废水　：！！　：　！　煅烧工序废水　７１　９　７．４、　塑　Ｑ：　原盐精制废水　

：　！　：　Ｋ

—　ｌ　’…　，，＾，Ｊ、　彗　结晶废水　丝　

：　！　：！　！　藉　泵　

！：　：　．Ｔ铵废水　

２６１７（０．４１％）￣ＡＩＩ￣　

，　８８７、　塑　盐泥　

ｆ２ｎ３％）ｌ　…“…　

．　：　：　！．离心分离　［１１９．１（０．１８％）２５．４（０．００４％），ＪＯ＿￣　

啊坝倍　旦　他　

４　ｌｌ８　６４％　—吨装　下丽蓦　ｌ　！　：　垒　２其他　

１３　９８８．９（２－２％、　他　

图３企业联碱装置氨平衡图（ｋｇ／ａ）　通过氨平衡图分析可知：１）转化至产品中的氨　占总投入量的７４．２３％．即有２５．７７％的氨损失．氨损　失量大：２）废气、废水、固废中所含氨分别为　２０．３９％、１．１５％、２．０３％，其他２．２％的损失为产品附　着氨、冰机氨损失、物料和母液的跑冒滴漏等；３）氨　损耗中曝空氨量最大．占到液氨使用量的１９．８１％．　所以减少曝空氨的损失量是降低联碱装置氨耗的主　要环节：４）通过计算，废水中氨氮产生量为８．３　ｋｇ／ｔ　

一ｌ　８ｌ　辫　联碱装置　２０１５年６月　张霞等：联碱装置降低氨耗潜力挖掘　６５　（废水产生量为８８１．０７３　ｔ），纯碱行业清洁生产标准　对废水中氨氮产生量的要求为一级≤２．０　ｋ　、二　级≤３．０　ｋ　、三级≤４．０　ｋ　，由此可知进入废水中的　氨氮量远远超过清洁生产标准三级的要求。　

２联碱装置降低氨耗途径　２．１减少进入废气中的氨　１）设置曝空氨回收系统，减少氨损失。联碱装置　结晶器本体、母液桶、碳化工序带式过滤机曝空氨量　大．另外精铵工序分离机及湿铵皮带的氨味重，分离　机下料氯化铵中夹带的游离氨散发到空气中造成氨　的损失　针对以上情况．企业计划设置设备曝空氨回　收系统，对结晶器本体、母液桶曝空氨进行回收，对　碳化工序带式过滤机加罩减少氨的挥发：将精铵工　序分离机排气管装引风机．将含氨空气排入含水的　桶中将氨吸收．氨水达到一定浓度后回用做原料。设　置曝空氨回收系统后．年可减少氨损失３　９００　ｔ　２）外冷器封头改造，减少氨的挥发。联碱装置有　２台外冷器上封头内衬塑料脱落．有４台有起鼓现　象，起鼓面积约１．２　ｍ２，该情况容易导致设备泄漏，　造成物料损失．影响生产的稳定性。企业计划对外冷　器封头进行改造．拆除脱落层．做环氧树脂玻璃鳞片　防腐．制造备件上下封头材质为Ｔｉ２＋Ｑ３４５复合板．　确保设备无泄漏．长周期稳定运行。该改造实施后．　年可减少氨损失２００　ｔ　３）降低碳化工序带式过滤机洗水中的氨含量．　减少氨挥发。碳化工序带式过滤机洗水中含氨偏高，　气温高的时候游离氨易挥发．既污染环境又危害操　作人员的身体健康　企业结合实际生产情况调整了　工艺参数，提高淡液蒸量，降低洗水中氨含量，控制　洗水温度低于４０　ｃＩ二．减少游离氨的挥发量　对带式　过滤机引风机进行改造．提高引风量．降低空气中的　氨含量。该措施实施后．年可减少氨损失２００　ｔ。　４）减少干铵粉尘　由干铵炉出来的产品经过皮　带输送至干铵包装机过程中粉尘产生量较大．目前　除尘效果不佳．造成作业环境恶劣的同时也造成干　铵损失　另外布袋除尘器回收的粉料由刮板机送到　皮带机上．而刮板机到皮带机的落差相当大．造成粉　尘飞扬，皮带机间的落差也易使粉尘飞扬．造成干铵　厂房粉尘较大　结合以上问题．企业对干铵除尘系统　进行改造．单独包装干铵厂房布袋除尘器的粉料．在　干铵厂房外建４　ｍ３储罐．增设双动阀１套、气动振打　器２台。为保证现场环境，建设了６ｍ高罩棚２２ｍｚ，