KBR合成氨装置废水减排研究

李 明

（海洋石油富岛有限公司化肥二部，海南 东方 572600）

海洋石油富岛有限公司二期化肥项目450 kt/a合成氨装置，由中国海洋石油集团公司投资建设，美国KBR公司 (下称KBR)总承包设计，中国成达工程公司详细设计建设。2003年9月试车投产，2004年3月合成氨装置顺利通过性能考核，当年达到设计生产能力。

1 排放现状分析

该装置投产时节能和环保设施符合当时相关标准，但国家对环境保护的要求逐年提升，尤其是对化工生产企业的环保要求越来越严。我们需要重新审视装置原环保治理措施，并结合近年技术发展情况，进行提标改造。本文对合成氨主装置各类排放源进行了梳理，分类研究回收的可行性，提出了相应回收方案，对工艺排放进行资源性再利用。KBR合成氨装置原设计除脱碳系统MDEA溶液外，其它所有液体均排放进入一套密闭系统，经油水分离器分离后，最终通过自流方式送至污水处理装置。装置中各类排放点共计98个，按组成可分为10类，如表1所示。其中1～6类，均为连续排放，且相关废水的污染度较低。具体参数见下节。第7类，原料天然气凝析油，原设计直接排放进入密闭地下管网，存在较大的安全风险，增加污水装置处理难度。该装置已经进行了技术改造，增设凝析油回收罐，进行资源化回收利用。第8类，工艺系统放空冷凝液，考虑到环保因素，计划增设全厂火炬，将工艺系统放空引入全厂火炬，在进入火炬前增设分离罐，届时工艺系统放空冷凝液由泵输送返回工艺系统进行汽提处理。第9类，各类机泵基座排放，排放废液包括输送介质通过密封泄漏物和机泵轴承漏油等，此类泄漏量极少，可以采取现场收集的方法。第10类，各加药槽排放，只有在特定情况下才会有少量排放，在此不予考虑。

表1 排放源分类

2 排放源污染物分析

化肥二部主装置生产废水，分为正常生产时的废水和停开车期间的废水。笔者对化肥二部合成氨主装置正常生产中废水排放每周采样分析一次，进行了为期1个月的取样分析，各类排放源主要污染指标如表2所示。

笔者对化肥二部合成氨主装置停开车过程中废水排放进行了定性分析，各类排放源主要主要数据如表3所示。

表2 合成氨装置正常生产废水排放情况

表3 合成氨装置停开车期间生产废水排放情况

3 回收方案选择

3.1 回收思路

采取抓大放小，区别处理，回收热量，自流收集，加压输送的回收思路。

为减少排放到污水处理装置的排放总量，对品质较高的排放源进行回收，送公用工程脱盐水装置作为循环水的补充水。其中五个流股可直接回收，工艺空气压缩机段间冷凝液、水夹套溢流水、分析取样点冷却直排水、低压蒸汽疏水器和工艺冷凝液排放，每小时可回收14.6t。新建地下收集槽，通过泵输送到公用工程循环水塔下水池，作为循环水装置的补水。

3.2 低品位热源利用

合成装置汽包排污水温度较高，考虑利用该低品位热源预热合成装置一段炉燃料天然气，以实现降低锅炉水排污温度的同时回收热量。流程说明：高压汽包连续排污到排污闪蒸罐，排污水温140℃，直接进入新增燃气加热器，预热一段炉燃料天然气，燃料气流量11t/h，预热后温度控制120℃，该温度由预热器锅炉排污水出口阀控制。排污闪蒸罐液位仍由闪蒸罐液位控制阀控制。通过热量衡算，每年可回收热量1.2×103GJ，折合标准煤343t。经初步传热计算，如果采用固定管板式换热器，新增换热器换热面积约110m2。

3.3 停开车排放回收

停开车期间合成工艺冷凝液无法回收。为保护锅炉和对流段盘管，KBR合成氨工艺需要连续排放锅炉水，此排放液污染度低，品质接近精制脱盐水，可回收利用。但回收停开车期间的排放，会造成回收系统投资加大。综合平衡经济效益，停开车期间排放不适宜回收。

4 风险及经济性分析

4.1 风险分析

拟回收的各排放源均采用自流方式进入地下槽，正常生产中可施工，施工难度小，风险可控。当出现地下槽外送泵故障等特殊情况时，地下槽可溢流到污水排放管线，不存在污染外溢的风险。

锅炉排污水预热燃气为常见工艺，风险低。预热后燃气管线不会再结冷凝水，冷凝腐蚀现象可得到避免，有利于管道保护。

拟回收废水已进行了连续一各月的的分析监测，各项指标满足循环水补充水要求，对循环水系统无较大影响，但锅炉水中存在6mg/kg左右的磷酸盐，对循环水的影响有待进一步观察，可能会引起藻类生长，造成循环水药品消耗增加，该问题笔者将进一步跟踪。

4.2 经济性分析

每小时可回收中水14.6t，同时减少向污水厂排放量14.6t。污水处理费11.4元/吨，原水价格0.73元/吨，按年运行8000h计算，该项目实施后可节约生产成本：14.6×（11.4+0.73） ×8000=141.68万元。按年运行8000h计算，该项目实施后节约生产成本141.68万元/年。

每年可回收热能1200GJ，该项目实施后年节能343吨标准煤。按燃料天然气1元/m3，年节约燃料天然气消耗价值34.3万。

两项相加，年收益175.98万元，测算投资85万元，投资回收期5.9个月。

5 结论

通过对某KBR合成氨装置废水排放现状的分析，提出了6类排放源的回收方案，经过经济性评价和风险分析，笔者认为该装置节水回收潜力较大。笔者同时建议在回收废水时，综合考虑低品位热源的回收，实现多重目标。