河南省昊利達(dá)化工有限公司 魏常致 金向平 郝國慶

小氮肥產(chǎn)業(yè)升級后，如何推廣清潔生產(chǎn)，走可持續(xù)發(fā)展道路，不斷提升企業(yè)核心競爭力，河南昊利達(dá)通過探索與實踐，在大力推進(jìn)節(jié)能減排工作中，對各種新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備進(jìn)行集成優(yōu)化和推廣應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益、社會效益比翼齊飛，成效顯著。

河南省昊利達(dá)化工有限公司成立于2002年9月29日，其前身是我國小氮肥碳銨改產(chǎn)尿素首批三家4萬t/a小尿素示范廠之一的輝縣市化肥廠。建廠四十多年來，通過不斷技術(shù)改造，由原設(shè)計年產(chǎn)5000t合成氨的小化肥廠逐步發(fā)展為9萬t/a合成氨、15萬t/a尿素、3萬t/a甲醇的中型企業(yè)。近年來先后通過“氮肥生產(chǎn)污水零排放綜合治理環(huán)保工程”、“合成氨生產(chǎn)能量系統(tǒng)優(yōu)化工程”、“安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化”驗收及清潔生產(chǎn)審核，各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)接近行業(yè)先進(jìn)水平，公司實現(xiàn)快速發(fā)展，并獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

按先進(jìn)實用、節(jié)能降耗、環(huán)境友好、安全穩(wěn)定的要求確定工藝技術(shù)改造路線

技術(shù)改造的思路是按先進(jìn)實用、節(jié)能降耗、環(huán)境友好、安全穩(wěn)定的要求確定工藝技術(shù)改造路線，經(jīng)改造后的工藝流程如圖1。

采用低壓氨合成和醇烴化精制聯(lián)產(chǎn)甲醇的工藝特點：

①氨合成壓力≤26.0MPa時，合成氨綜合電耗降至最低值。

②低壓氨合成聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝，降低了變換、脫碳及醇烴化氣體精制的生產(chǎn)負(fù)荷，同時降低了氨合成壓力，使生產(chǎn)達(dá)到安全、穩(wěn)定、低耗，催化劑使用周期延長，開車率提高。

圖1 改造后工藝流程圖

③氨醇聯(lián)產(chǎn)時煤氣組分同時滿足了H2/N2=3.0的氨合成和的醇合成的要求。煤氣中含有一定組分的N2氣，煤氣化操作條件寬松，排凈氣量小，維持了煤氣爐的氣化強(qiáng)度，有利于降低原料煤消耗。

④合成氨和甲醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的排凈氣、放空氣、弛放氣等得到合理的回收利用，減少了氣體排放量，有利于清潔生產(chǎn)。

煤氣化裝置的優(yōu)化設(shè)計及操作

由于造氣生產(chǎn)費(fèi)用占整個成本的60%以上，而且目前企業(yè)面臨煤價猛升的壓力，因此煤氣化裝置的優(yōu)化設(shè)計及操作尤為重要，造氣系統(tǒng)采用DCS優(yōu)化控制系統(tǒng)，突出節(jié)能減排，降低煤耗的技術(shù)要求。

①煤氣爐保持單爐單系統(tǒng)配置，四爐一臺風(fēng)機(jī)和一套余熱回收系統(tǒng)，消除了各煤氣爐間的相互影響及串氣倒氣的可能性。

②爐體的夾套高度、破渣條、防流板、爐篦選用及工藝閥門的位置均一一進(jìn)行精心安排設(shè)計，旨在有效地穩(wěn)定爐況，改善下灰質(zhì)量，提高蒸汽分解率。

③煤氣爐上行煤氣管道由側(cè)出改為上出，同時設(shè)置爐內(nèi)除塵器，減少帶出物，回收吹風(fēng)、上吹熱量，兼有下吹均勻分布的作用。

④采用機(jī)電一體化加煤機(jī)，220℃過熱蒸汽制氣，蒸汽壓力前饋補(bǔ)償調(diào)節(jié)，上吹加N2工藝，嚴(yán)格控制爐溫，穩(wěn)定氣體質(zhì)量和產(chǎn)氣能力，使原料煤消耗長期低于1150kg/t 氨。

重點抓好氣體凈化和工藝水質(zhì)

大、中、小氮肥在穩(wěn)定的生產(chǎn)周期上存在較大差距，重要原因是工藝氣質(zhì)和水質(zhì)差異較大，在技改工程中，力求提升工藝氣質(zhì)和水質(zhì)的水平。

①抓好氣源的洗滌凈化，設(shè)置微渦流塔板澄清器，使用絮凝劑使造氣污水濁度≤50mg/L，同時強(qiáng)化合成氨和尿素循環(huán)水投加阻垢緩蝕劑效果。

②壓縮機(jī)入口前低壓煤氣做到三級水洗滌，二級焦炭過濾和電除焦油，延長壓縮機(jī)一段活門清洗周期。

③做好脫除氣體總硫為主要內(nèi)容的凈化，做到多級脫除，深度凈化。通過煤氣常壓濕式栲膠脫硫，變換氣NDC濕法脫硫，PC脫碳脫硫，精脫硫串脫氯和脫羰基鐵，使氣體入塔總硫體積分?jǐn)?shù)≤0.1×10-6,濕法脫硫的硫回收率≥90% 。

④脫鹽水采用反滲透串陰陽離子混床交換。脫鹽水電導(dǎo)指標(biāo)控制≤10μS/cm。

由于氣質(zhì)和水質(zhì)的提高，脫硫、變換、脫碳、醇烴化及氨合成各工序的系統(tǒng)阻力和催化劑保持相對穩(wěn)定。

醇烴化氣體精制新工藝的應(yīng)用

以煤為原料的合成氨原料氣精制工藝由醇烴化替代了銅洗，是一項重大技術(shù)突破。醇烴化工藝中（CO+CO2）微量指標(biāo)穩(wěn)定，不再使用銅、醋酸、蒸汽及氨等，不僅降低了物料消耗，而且在環(huán)境保護(hù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方面亦有較大貢獻(xiàn)，以醇烴化替代銅洗工藝是合成氨生產(chǎn)技術(shù)水平提高的重要體現(xiàn)。

①醇烴化為兩級醇化串一級烴化工藝。設(shè)備布置集中，管道安裝規(guī)范,循環(huán)機(jī)共用，生產(chǎn)操作及聯(lián)系調(diào)節(jié)方便。

②兩級醇化可串可并，醇氨比調(diào)節(jié)靈活，控制好適宜的入塔（CO+CO2）組分，醇烴化可做到不開循環(huán)機(jī)，不開電爐。

③醇烴化系統(tǒng)技改工程開車以來，（CO+CO2）微量始終保持其體積分?jǐn)?shù)在10×10-6以下，各項物能消耗或消除或大幅度降低，使每噸合成氨生產(chǎn)成本降低80元以上。醇烴化做到了零排放和零污染，是企業(yè)廢水零排放的一項重要措施，醇烴化工藝體現(xiàn)出顯著的節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)環(huán)保及社會效益。

“三廢”的綜合回收和利用

為強(qiáng)化節(jié)能減排，推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，在技改中積極采用節(jié)能新技術(shù)，對“三廢”資源進(jìn)行回收利用，減少排放量，提高能源的利用效率，是一項環(huán)境友好的技改項目。

①造氣吹風(fēng)氣是煤氣化排放最多的廢氣，含有較多的污染氣體：二氧化碳、一氧化碳及氫氣，熱值≥1200kJ/Nm3,通過設(shè)置吹風(fēng)氣燃燒余熱回收裝置達(dá)到副產(chǎn)1.27MPa蒸汽16t/h供尿素使用，副產(chǎn)0.6MPa低壓蒸汽5t/h供造氣自用，使污染廢氣變廢為寶，并達(dá)標(biāo)排放。

②氨合成放空氣和氨貯槽弛放氣中含有較多CH4、H2和NH3，放空氣經(jīng)脫鹽水洗滌凈氨后采用PSA工藝進(jìn)行H2回收，H2體積分?jǐn)?shù)≥96%的回收氣回至壓縮機(jī)三進(jìn)，處理后富含CH4的尾氣作為助燃?xì)怏w送至吹風(fēng)氣燃燒爐燃燒，回收余熱，副產(chǎn)蒸汽。

③醇中間貯槽的弛放氣40Nm3/t 醇，其中含醇體積分?jǐn)?shù) ≥15%，H2體積分?jǐn)?shù)≥35%,同樣進(jìn)行了洗滌凈醇吸收，稀醇水送精醇作為萃取水，含 H2尾氣返回羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)口，入系統(tǒng)回收。

⑤精餾殘液含有機(jī)碳，具有細(xì)菌營養(yǎng)液的作用，送至末端生化水處理裝置中給生化細(xì)菌進(jìn)行補(bǔ)碳，收到變廢為寶的效果。

把節(jié)能減排的技術(shù)措施貫徹到生產(chǎn)的全過程

企業(yè)是節(jié)能減排的主體，推進(jìn)節(jié)能降耗，降低成本是企業(yè)體現(xiàn)綜合競爭力的根本。應(yīng)增強(qiáng)節(jié)能意識將清潔生產(chǎn)的各項技術(shù)措施，貫徹于生產(chǎn)全過程中。氮肥協(xié)會歷年推薦的行之有效的各項節(jié)能措施，我們均積極引用采納。

①生產(chǎn)工序中重要電機(jī)均升為高壓電機(jī)，普遍采用變頻調(diào)速技術(shù)，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，節(jié)能效果明顯，此項年節(jié)電60萬kW·h。

②造氣爐渣廢料經(jīng)加工摻燒于“三廢”鍋爐，降低煤耗，年節(jié)約燃料煤1.59萬t。

③變換爐段間采用噴水增濕調(diào)溫，并回收氨合成塔廢熱鍋爐出口氣體熱量，加熱變換飽和塔熱水，年節(jié)省蒸汽2.15萬t。

④脫碳塔出口富液通過渦輪機(jī)回收能量用于差壓發(fā)電，降低合成氨電耗，自投運(yùn)以來運(yùn)轉(zhuǎn)正常，年節(jié)電174萬kW·h。

⑤冷凍系統(tǒng)采用蒸發(fā)式冷凝器，換熱與冷卻功能合一，提高效率，節(jié)電節(jié)水并節(jié)省占地，年節(jié)循環(huán)水量475萬t，節(jié)電150余萬kW·h。

⑥尿素裝置增設(shè)蒸發(fā)洗滌器后，工藝?yán)淠褐械哪蛩睾坑?.4%降為0.2%，年可回收尿素2000t。采用預(yù)濃縮蒸發(fā)工藝改造后，噸尿素汽耗由1.4t降為1.2t以下，年節(jié)省蒸汽3.3萬t。

實現(xiàn)造氣污水零排放，減輕終端污水處理負(fù)荷

①煤氣化冷卻水與煤氣直接接觸傳熱降溫，造成冷卻水含煤焦油、揮發(fā)酚、氰化物及懸浮物，污染組分高，是合成氨生產(chǎn)的主要污染源。實現(xiàn)廢水零排放是一項系統(tǒng)工程，涉及氣化操作，設(shè)備改造及污水治理。在治理方面以兩級1600m3平流沉淀池進(jìn)行處理，以微渦流塔板澄清器為中心，加入絮凝劑及澄清器三級反應(yīng)室加速沉淀澄清，濁度≤50mg/L，使洗氣塔及涼水塔的冷卻效果得到提高，實現(xiàn)了造氣污水不外排。

②終端污水處理僅是環(huán)境保護(hù)的一項補(bǔ)救措施，重點應(yīng)抓好源頭的治理。我公司在抓好源頭的同時，又增設(shè)了終端污水處理設(shè)施，日處理能力為2400m3，采用SBR工藝，集曝氣—推流—沉淀—排水于一體，一池多用，不建二沉池，其次抗進(jìn)水負(fù)荷沖擊力強(qiáng)，三是產(chǎn)生污泥極少，處理后排水COD≤25mg/L，。均低于當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，具有顯著的環(huán)境效益。

近年來，公司在節(jié)能減排技改方面初見成效，尚有不少需要改進(jìn)之處，所采用的技術(shù)亦多是行業(yè)協(xié)會推廣的先進(jìn)技術(shù)。今后，我們將繼續(xù)采用更多的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)一步對裝置進(jìn)行完善和改造，進(jìn)一步提高節(jié)能減排水平，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，做優(yōu)化肥，更好地為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務(wù)。