中型煤制合成氨企业的能耗、水耗及氨氮流失分析

刘 慧

(洛阳市环境监察支队,河南 洛阳 471002)

中型煤制合成氨企业的能耗、水耗及氨氮流失分析

刘 慧

(洛阳市环境监察支队,河南 洛阳 471002)

依据洛阳市3家中型煤制合成氨企业的能耗、水耗及废水氨氮产污调查分析,对中型煤制合成氨企业的吨氨原料煤耗、燃料煤耗、水耗及氨氮产污量进行测算分析。

中型;煤制合成氨;能耗;水耗;氨氮流失

洛阳市环境监察支队按照豫环监理[2005]16号文下达重点行业污染物排放量核定的工作任务要求,对部分洛阳市辖区氮肥行业的水污染物排放情况进行了调研、分析。现有3家合成氨企业年产合成氨能力8～10万t,属中型煤制合成氨企业,另有2家合成氨企业年产合成氨能力3万t以下,属淘汰企业。笔者对3家中型合成氨企业的污染排放状况进行污染源调查,通过污染分析,研究以煤为原料的中型合成氨企业的污染核算规律。

1 3家合成氨企业能耗、水耗调查

经过对3家合成氨企业的排污核定,3家合成氨企业能耗水耗统计资料如下:

表1 3家合成氨企业能耗水耗年总量统计

产 品用煤量(万t)用水量(万t)相当于合成氨(万t)厂 名白煤烟煤总量新鲜水循环水排水量(万t)用润滑油(t)名 称产量(万t)碳酸氢铵18合成氨企业C 0 20.5(标)2.8 3 460 940 2 520 800 120甲醇5.5

经统计计算,3家合成氨企业的吨氨能耗水耗强度分析结果如下:

表2 3家合成氨企业吨氨能耗水耗强度

3家氮肥厂都采用固定床间歇气化法造气,合成氨生产工艺主要包括三个基本步骤:一是制取氮、氢原料气;二是去除原料气中的杂质和有害成分,制取纯净的氮氢混合气体;三是在合成塔内制取合成氨。

2 水污染源及产污环节分析

2.1 尿素企业水污染源及产污环节

尿素企业用水部位主要为造气、锅炉、尿素及冷却用水,所产废水主要分为造气废水、含氨废水、尿素解析冷凝水、含油废水及部分车间设备冲洗水和间接冷却水。

表3 水污染源及水质情况

2.2 碳铵企业水污染源及产污环节

碳铵企业生产产品为碳酸氢铵,因此不存在尿素冷凝液,其它污染源及废水特征因子也和上述两厂基本相同。

3 氨的流失量分析

3.1 尿素厂A、B氨流失量估算

反应方程为:

生成1 t尿素需氨量为:2×17×1000÷60=567 kg

实际生产中,合成氨企业A生成1 t尿素用氨598 kg,即有598-567=31 kg氨流失,除部分以气体形式放空外,其余进入水中排出。按1 t氨反应生成尿素计算,流失氨的强度为:31×1000÷598=51.8 kg。

实际生产中,合成氨企业B生成1 t尿素用氨590 kg,也就是说有590-567=23 kg氨流失,除部分以气体形式放空外,其余进入水中排出。按1 t氨反应生成尿素计算,流失氨的强度为:23×1000÷590=39.0 kg。

3.2 碳铵厂C氨流失的估算

反应方程为:

生成1 t碳铵需氨量为:17×1000÷79=215 kg

实际生产中,此碳铵厂厂:生成1 t碳铵,用氨231 kg,也就是说有231-215=16 kg氨流失,除部分以气体形式放空外,其余进入水中排出。按1 t氨反应生成碳铵计算,流失氨为:16×1000÷231=69.3 kg。

4 分析与结论

4.1 吨氨原料煤消耗

对以上统计数据和物料衡算分析,3家煤制合成氨中型企业的合成氨产量虽有差异,但由于采用相同的半水煤气制造工艺,吨氨用原料煤(标)量差别不大,在1.9～2.1 t之间。

表4 吨氨原煤消耗量换算

4.2 吨氨燃料煤消耗

这部分为锅炉用煤,各厂管理水平、燃料的损耗和重复利用不同,煤的发热值也不同,存在较大差异。推荐合成吨氨用发热值在5 500～6 000 kcal/kg,煤量为0.25～0.90 t(标煤)之间。

4.3 吨氨用水量

4.3.1 尿素企业用水量

合成氨企业A和B均为尿素生产厂,由表1可知,年产合成氨量接近,合成吨氨新鲜用水和循环用水量差距很大,但总的用水量在550～570 t之间(企业A为63.9+495.2=559.1 t,企业B为22.5+540=562.5 t)。因此洛阳市中型煤制尿素企业的吨氨总用水量为550～570 t/吨氨。

4.3.2 碳铵企业用水量

合成氨企业C主要生产碳铵,根据其实际生产情况,吨氨总用水量为346 t(其中新鲜用水94 t,循环用水252 t)。吨氨新鲜用水消耗量,视企业的水循环利用率而定。

其中,合成氨企业B废水治理设施比较完善,水的循环利用率达96%,因此新水量、排水量较小,废水排放量约为18 t/吨氨;A、C两合成氨企业废水只在生产工段作简单处理,水的循环利用率仅为88.6%、72%,因此新鲜水量和废水量较大,排水量约为50～80 t/吨氨。

4.4 吨氨NH3-N产污量

合成氨企业A、B、C的吨氨NH3-N产污量约为51.8 kg、39.7 kg、69.3 kg,其中生产工艺较完善的企业B的吨氨NH3-N产污量最少。

从以上废水和氨氮流失量分析,除合成氨企业B的废水和氨氮产污量达到较好水平外,合成氨企业A和C的废水和氨氮产污量要高于全国同等合成氨企业的平均水平。

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Analysis on Energy and Water Consumption and NH3-NLoss in Medium-sized Coal-made Synthetic Ammonia Enterprises

Liu Hui
(Luoyang EPI Detachment,Luoyang Henan471002)

This paper,based on the analysis on energy and water consumption and N H3-N production from wastewater in three medium-sized coal-made synthetic ammonia enterprises located in Luoyang city,caculated and analyzed the coal consumption of raw materials,fuel coal consumption,water consumption,pollutant amount produced by NH3-N production.

medium-sized;coal-made synthetic ammniatcrea;energy consumption;water consumption;NH3-N loss

X75

A

1008-813(2010)03-0055-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.03.016

2010-05-06

刘慧(1981-),女,河南洛阳人,毕业于中国环境管理干部学院环境监理专业,工程师,主要从事环境现场执法工作。