含氨废气处理技术探讨
李梁萌
（川化股份有限公司，四川 成都610301）
［摘 要］目前含氨废气处理技术主要包括物理吸收、化学吸收、催化分解、催化有氧分解、生物降解几种方法，但都存在局限性和明显缺点，如今，国内外技术发展趋势是将吸收/吸附法与催化有氧分解法结合。国家863重点项目——含氨典型废气净化技术与设备，采用新型离子液体和新型金属丝网催化剂，将吸收/吸附法与催化有氧分解法集成耦合，既能够通过吸收/吸附法对废气中相对较高浓度的氨进行回收，又能够通过催化有氧分解法将初级净化气中残余的低浓度氨再处理为N2和水，从而达到安全排放的目的。
［关键词］ 含氨废气；离子液体；吸收/吸附；催化有氧分解；净化
［中图分类号］X 781.4 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）
0 引 言
氨是典型的有毒有害工业废气。空气中的氨污染主要来源于合成氨生产的弛放气和尿素造粒塔的高空排放尾气，其他来源有焦炉煤气、氨冷冻罐排气、硝酸装置尾气以及工业生产中设备的跑、冒、滴、漏等，其中80％以上的氨废气来自于合成氨弛放气。大量含氨工业尾气直接排入大气，不仅造成合成氨产品的损失，而且污染了环境，对人体健康造成危害。据统计，2007年我国的合成氨产量已突破50 000 kt，占世界产量的40%以上，合成氨弛放气排放量高达1.33 Mm3/h，其中氨含量达3.5%以上，氨损失高达300 kt以上。随着农业和化工行业的发展，氨、尿素、磷酸铵、硝酸铵等需求量持续增加，将促使我国合成氨工业快速发展，年产量持续上升，含氨废气的排放量也将进一步增加。含氨废气的主要来源是合成氨厂，一个300 kt/a合成氨装置，其排放的弛放气量为8 000～10 000 m3/h， 弛放气中的氨含量为26 000～38 000 mg/m3。
如今，消除氨污染所带来的危害已经成为国内外环境保护领域关注的重点之一，世界各国也相继颁布法令对其排放实施管制。1971年，日本制定了世界上第一个《恶臭污染防治法》，对氨等5种恶臭物质进行控制。1990年，美国通过了《清洁空气修正案》和《污染防治法》，提高了废气排放标准，将包括氨在内的189种物质列为有毒污染物。近年来，我国也相继颁布了GB14554—1993《恶臭污染物排放标准》、GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》及其他行业性污染物排放标准，规定了包括氨在内的有毒气体最高允许排放浓度（0.2 mg/m3）、最高允许排放速率和无组织排放监控浓度限值等。随着人们生活水平的改善和对生态环境质量要求的进一步提高，有毒有害废气的排放标准将会更加严格。由此，如何经济、有效且安全地控制氨排放，开发行之有效的氨污染控制新技术已成为工业界、学术界及社会共同关注的焦点。
1 目前国内外含氨废气处理技术现状
对于含氨废气的处理，国内外现有的技术主要有物理吸收、化学吸收、催化分解、催化有氧分解、生物降解几种方法。
氨的化学吸收利用氨的碱性，使氨与酸性物质发生反应进而产生低附加值的氮肥，由于回收的溶剂通常挥发性大、腐蚀性强，化学吸收净化工业尾气中氨的方法在工业应用中逐渐被淘汰。
物理吸收是回收氨最常见的技术，即以软水或稀氨水为吸收剂吸收工业尾气中的氨，得到的低浓度氨水进一步蒸馏得到浓氨水，进而精馏为浓氨气，再经加压、冷凝制成液氨利用。这种工艺不足之处主要有：① 消耗大量的水；② 吸收过程产生的大量稀氨水必须通过加热浓缩成20%的氨水才能应用，消耗大量能量；③ 氨回收利用率不高，造成合成氨及尿素生产原料大量损失；④ 水洗后的尾气经膜分离回收氨后气体中的氨浓度大于15×10-6，需经燃烧处理，产生一定量的NOx，造成二次污染。同时，氨的回收并没有降低原料损失所带来的生产成本提高。因此，低挥发性、高溶解性的吸收剂及其工艺的开发成为降低氨回收能耗、工艺成本的突破点。
氨催化分解技术是在催化剂的作用下将氨彻底分解为N2和H2，是有效脱除氨和减轻环境污染的可行方法。但目前已有报道的氨分解工艺还存在很多问题，如：氨的分解需在高温下进行，但当温度超过1 200 ℃时，会使催化剂蒸汽压过高而加快催化剂的流失；当温度低于900 ℃时，则易发生催化剂的硫中毒或产生铵盐堵塞催化剂等现象，直接影响催化剂的使用寿命，氨分解反应放热量大，但不易回收利用，造成氨催化分解耗能高，运行成本高，不适宜普遍使用。
氨的催化有氧分解法是在有氧条件下将氨催化转化为N2和水，分解反应在300 ℃就可进行，完全消除了氨的危害，同时也不产生二次污染，是一种理想的、具有潜力的治理技术。但是该法处理的氨气浓度较低，不适宜较高浓度氨气的处理，否则需要提高温度，不但增加了能耗，而且会促使其他氮氧化合物的生成。
生物降解也是废气净化技术之一。但工业废气气量大，毒害性和复合性是其重要特征，而生物降解处理技术在生物菌种的耐毒性和降解效率上现有研究水平还不能满足要求。
2 国内外含氨废气处理技术发展趋势
既要净化工业尾气中的氨，又要有效回收利用高纯度的氨；既要降低能耗，又要降低成本，单一技术是无法兼顾的，技术集成成为发展趋势。将吸收/吸附法与催化有氧分解法集成耦合，形成一个完整的工艺系统，通过吸收/吸附法对废气中相对较高浓度的氨进行回收，再通过催化有氧分解法将初级净化气中残余的低浓度氨处理为N2和水，从而达到安全排放的目的。
更多内容请见《中氮肥》2015年第3期