化肥、三聚氰胺、甲醇聯(lián)產(chǎn)項目對大氣環(huán)境影響分析策略

趙 芳 肖 強

1.浙江聯(lián)強環(huán)境工程技術(shù)有限公司，浙江杭州 311202；2.煤科集團杭州環(huán)保研究院有限公司，浙江杭州 311202

在計劃運行期間，該企業(yè)三聚氰胺、氨合成產(chǎn)品、尿素等產(chǎn)品的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品總量獲得極大提高。但是，該項目生產(chǎn)期間會排放出大量的氨氣、二氧化硫、煙塵、氮氧化物、硫化氫等污染物，使得企業(yè)生產(chǎn)廠址所在區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量面臨嚴(yán)重的污染威脅，需要化工企業(yè)生產(chǎn)期間應(yīng)用大氣擴散、環(huán)境容量等模型，綜合評估污染物對環(huán)境造成的影響，從而在生產(chǎn)期間采取配套措施，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，控制有害污染物的排放，保證該聯(lián)產(chǎn)項目可以實現(xiàn)可持續(xù)性生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟收益。

1 大氣環(huán)境受化肥+三聚氰胺+甲醇聯(lián)產(chǎn)項目影響研究

該項目主要生產(chǎn)三種產(chǎn)品，首先為氨合成物生產(chǎn)：生產(chǎn)期間先壓縮天然氣，后將原材料中含有的硫化氫等物在脫硫槽中進行有效去除，再在飽和塔中處理脫硫原料，經(jīng)水蒸氣飽和、轉(zhuǎn)化反應(yīng)爐、壓縮機、轉(zhuǎn)化反應(yīng)爐再處理，即可向大氣排出一段轉(zhuǎn)化廢氣。材料二段轉(zhuǎn)化時經(jīng)過中低溫變換爐、二氧化碳吸收塔對原材料進行脫炭處理，再經(jīng)過合成塔等工藝處理生成液氮。在此期間脫炭液生成二氧化碳，可作為尿素原材料來使用，排出氣體主要為氫氣、氮氣、甲烷等。其次為尿素生產(chǎn)：對尿素原材料應(yīng)用減壓加熱法，可在氨基甲酸過量氨氣化狀態(tài)下從中分離出尿素，排出氣體包括氮氣、水蒸氣、氨氣以及尿素傳輸期間產(chǎn)生的大量粉塵。最后為復(fù)合肥生產(chǎn)：調(diào)配磷酸銨、液尿、氯化鉀等材料比例，并經(jīng)造粒、干燥、冷卻等工藝加工制備復(fù)合肥，造粒以及干燥期間易生成大量粉塵。針對上述三個方面產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物，要求廠家應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)、模型進行污染影響的分析檢測，明確污染物來自于哪個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，之后對具體生產(chǎn)工藝進行改良，在相應(yīng)生產(chǎn)車間設(shè)置濕式捕集器、改造液尿噴嘴、安裝氣體凈化裝置等手段控制污染問題。在評價污染物對環(huán)境產(chǎn)生的實際影響時，化工企業(yè)可以構(gòu)建等標(biāo)污染負(fù)荷/負(fù)荷比模式，借助于環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對排出的污染物種類、排放量、排出危害性進行鑒別、判斷，以便按照污染嚴(yán)重程度排列污染物，明確治理目標(biāo)并制定治理方案。其中對于甲醇、二氧化硫、顆粒物、二氧化氮因子應(yīng)用GB 16297—1996標(biāo)準(zhǔn)進行評價，每立方米中4項評價因子值超過190、960、120、240mg即為污染。二氧化氮和煙塵因子應(yīng)用GB 13223—2003標(biāo)準(zhǔn)評價，評價因子每立方米含量處于50、450mg以下為標(biāo)準(zhǔn)含量。二氧化硫、氨氣、硫化氫采用GB 3905標(biāo)準(zhǔn)評價，三項標(biāo)準(zhǔn)值需處于400、1.5、0.06mg內(nèi)。應(yīng)用上述指標(biāo)評價該化工企業(yè)生產(chǎn)污染物排放情況，結(jié)果可知氨排放量最多，其它依次為硫化氫、煙塵、二氧化硫、氮氧化物等。

2 污染問題防治對策分析

2.1 硫、氫、氨回收

在硫回收方面，化工企業(yè)可以使用CLAUS、催化氧化工藝進行氣體硫磺的回收處理，其中低溫CLAUS工藝多應(yīng)用在反應(yīng)爐中，在催化劑作用下降低爐內(nèi)溫度，增強工藝反應(yīng)速率和質(zhì)量，結(jié)合工藝實際應(yīng)用效果可知回收率可以達(dá)到94%以上?；厥樟驎r，合理選擇催化劑可以對酸性氣體中的硫物質(zhì)進行加熱、氧化，待氣體溫度符合標(biāo)準(zhǔn)值后，依托Clinsulf反應(yīng)器即可對氣體進行氣體氧化、硫物質(zhì)析出處理，便于企業(yè)可以充分利用析出的硫化物進行燃燒生產(chǎn)，有效提高排放氣體的潔凈度。另一種硫回收工藝為催化氧化工藝，該工藝包含的處理方式較多，以SUPERCLAUS工藝應(yīng)用最為廣泛。硫物質(zhì)回收時，可以選擇對硫化氫有直接氧化作用的催化劑進行處理，即可獲得單質(zhì)硫?；て髽I(yè)需要準(zhǔn)備反應(yīng)器（SUPERCLAUS），在CLAUS工藝配合下共同回收硫，該法的有效回收率可以達(dá)到99%以上[1]。本文研究中的化工企業(yè)硫回收生產(chǎn)期間使用CLAUS工藝（三級催化反應(yīng)）進行處理，在反應(yīng)爐內(nèi)溫度達(dá)到950℃時，爐內(nèi)含硫氣體可以轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫（65%），之后在一、二、三級反應(yīng)中，分別使用兩種催化劑—脫漏氧保護LS-971、常規(guī)L-300催化劑進行反應(yīng)，添加量分別為三分之一、三分之二，其中一級催化反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化率為7%，二級和三級轉(zhuǎn)化率共同為1.5%，總體轉(zhuǎn)化、回收率共計為98.50%。當(dāng)前，大部分化工企業(yè)在解決硫回收問題時，多采用的是低溫CLAUS工藝，催化氧化工藝應(yīng)用較少，分析兩種工藝硫回收率，需要企業(yè)結(jié)合自身生產(chǎn)實際、成本支出計劃選用最佳的硫回收工藝。

氫回收方面，企業(yè)在氨合成新舊裝置生產(chǎn)時對產(chǎn)生的氫物質(zhì)，多使用普利森氫回收裝置以及中空膜分離法進行回收處理，之后再向燃燒系統(tǒng)輸注氫作為能源使用。氨回收方面，氨合成時會生成大量非滲透氣體，其中含有可以作為燃?xì)獾募淄?，對其進行造氣吹風(fēng)氣、氨洗滌處理即可獲得氨水（濃度為12%）。本文中的某企業(yè)氨回收期間，將含氨液體送至吸氨塔處理，再經(jīng)過氨氣蒸餾塔處理獲得液氨（濃度99.5%），可作為液氨球罐貯罐氣來生產(chǎn)使用[2]。

2.2 粉塵防治

粉塵污染多來自于尿素造粒粉生產(chǎn)過程，車間生產(chǎn)期間由于尿素液體的射流噴灑交錯，造成空氣中出現(xiàn)大量粉塵物質(zhì)，同時噴出的細(xì)小顆粒物與周邊設(shè)備作業(yè)面接觸后會形成大量破碎狀粉塵，所以這兩種粉塵被稱之為一、二次粉塵。防治時首先針對一次粉塵，需要對液體噴灑線的噴灑質(zhì)量隨時進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)交錯情況需要及時進行設(shè)備維修，調(diào)整每一排噴灑線工作范圍，避免各個噴灑線交錯導(dǎo)致粉塵出現(xiàn)。測量尿素生產(chǎn)使用的噴頭尺寸、轉(zhuǎn)速，如果不符合安全生產(chǎn)要求，會導(dǎo)致日常生產(chǎn)期間車間生成大量粉塵，所以需要及時更換符合控制粉塵發(fā)生尺寸的噴頭，定時檢查車間空氣的每日粉塵量，以便隨時調(diào)整噴頭轉(zhuǎn)速。針對二次粉塵問題，需要管理人員對室內(nèi)通風(fēng)量進行合理調(diào)整，并將噴灑出的一次粉塵顆粒直徑、顆粒度控制在合理范圍內(nèi)，以此減少二次粉塵量。本文中的企業(yè)在解決該問題時對以往生產(chǎn)應(yīng)用的尿素裝置—液尿噴嘴進行了改良處理，應(yīng)用進口噴嘴替代固有噴嘴，以此減少噴灑線交錯問題，保證每立方米空氣中的粉塵含量低于50mg。同時企業(yè)使用濕式補集器對尿素原材料運輸、分裝工序進行粉塵噴出控制；還應(yīng)用新型尿素造粒機生產(chǎn)尿素，該設(shè)備生產(chǎn)出的尿素粒徑較寬，最小粒徑為1.6mm，最大粒徑不超過2mm；設(shè)置有電除塵回收裝置，以便在尿素造粒生產(chǎn)期間直接將粉塵清除干凈，有效除塵率為90%或以上。

2.3 廢氣利用

甲醇生產(chǎn)期間會釋放較多的甲醇馳放氣，其中含有著約78%氫、12%一氧化碳、少量的甲烷，上述氣體?？梢曰厥绽眠M行燃燒生產(chǎn)。同時釋放出的甲醇精餾尾氣、氨凈化氣中也含有較多氫、一氧化碳等物質(zhì)，用于燃?xì)馍a(chǎn)效果理想，所以可以對甲醇馳放氣工序、甲醇精餾系統(tǒng)、氨吸收塔排出的廢氣，進行壓強降低處理后輸送到燃料氣系統(tǒng)中用于產(chǎn)品生產(chǎn)，充分利用廢氣實現(xiàn)對有效燃?xì)獾幕厥赵倮茫源司徑馍a(chǎn)能源緊缺問題。

2.4 加工設(shè)備、工藝的優(yōu)化處理

汽化爐開停工操作不當(dāng)易導(dǎo)致甲醇直接輸送到燃燒系統(tǒng)中，充分燃燒后的尾氣中含有較多有毒物質(zhì)，排放到大氣中會影響自然生態(tài)環(huán)境。因此，在生產(chǎn)中可以在連續(xù)化設(shè)備裝置中，安裝應(yīng)用管道以便在開停工發(fā)生操作問題時可以讓尾氣得到有效處理，充分回收其中含有的硫、氫等物質(zhì)用作火炬系統(tǒng)的燃料進行燃燒工作。熱電站需做好脫硫處理工作，作業(yè)時需對使用的石灰石摻入量進行稱量檢查，確保固硫摻入的石灰石用量充足，確保鈣、硫比系數(shù)為2.2；通過燃煤循環(huán)流化床燃燒脫硫模型對應(yīng)用的石灰石最佳粒度、硫分離設(shè)備使用性能進行模擬計算，得出標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)后進行脫硫處理。

3 結(jié)語

本文對化肥與三聚氰胺以及甲醇聯(lián)產(chǎn)項目生產(chǎn)作業(yè)期間排放的主要污染物進行了概述，通過污染因子判斷標(biāo)準(zhǔn)確定主要污染物為氨、硫化氫以及煙塵等物質(zhì)，化工生產(chǎn)企業(yè)須對污染大氣的污染物生成、釋放情況進行控制。

[1] 張俊清，謝武強.尿素造粒塔粉塵回收的研究分析[J].中國化工貿(mào)易，2016（3）：335，337.

[2] 張佳妹.淮河流域表生環(huán)境中有機污染物的環(huán)境行為及其光催化降解研究[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.