秦斌
（陕西兴化集团有限责任公司，陕西 兴平713100）
［摘 要］陕西兴化集团有限责任公司共有3套硝酸铵装置，通过已投运的氨氮治理装置应用电渗析水处理技术对硝酸铵废水进行处理与回收利用；近年来，随着陕西兴化液体硝酸铵产品的开发与推广，以及愈加严峻的安全和环保形势，硝酸铵的生产面临新的挑战，就硝酸铵装置废水处理与回收利用而言，一方面为保证液体硝酸铵产品的浓度，返回一段蒸发系统的浓水量受到限制，另一方面工艺的波动会导致进电渗析单元原液品质大幅波动，造成电渗析单元耗电量上升，影响电渗析单元的正常运行。为此，经多次组织技术讨论和可行性分析，陕西兴化决定对硝酸铵装置废水处理与回收利用系统实施综合技改（包括电渗析浓水提浓技改、表冷液pH在线监测技改、洗塔水循环过滤系统技改）。技改实施后，解决了硝酸铵装置的水平衡问题，保障了硝酸铵装置的长周期稳定运行，有效降低了蒸汽费用，实现了硝酸铵废水的100%回收利用，进一步巩固了陕西兴化硝酸铵装置废水零排放这一环保成果。
［关键词］硝酸铵装置；运行情况；硝酸铵废水；电渗析浓水提浓；表冷液pH在线监测；洗塔水循环过滤系统；技改效果；技改效益
［中图分类号］TQ441.12 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）01-0025-05
0 引 言
陕西兴化集团有限责任公司（简称陕西兴化）目前在运硝酸铵装置共3套，分别为2000年投产的Ⅱ期硝酸铵装置（产能180 kt/a）、2010年投产的Ⅲ期硝酸铵装置（产能200 kt/a，可生产液体硝酸铵产品）以及2013年投产的Ⅰ期迁改硝酸铵装置（原Ⅰ期硝酸铵装置停运，改为了液体硝酸铵生产线，产能150 kt/a）。硝酸铵装置生产过程中会产生工艺废水，原料稀硝酸中所含的水是硝酸铵生产过程中工艺废水产生的主要源头，大量工艺废水的处理与回收，既是一项重要的环保问题，又是一个节能降耗的问题，如何处理与回收这些工艺废水是硝酸铵生产企业面临的挑战。目前，陕西兴化在运氨氮治理装置，借鉴海水淡化技术、应用电渗析水处理技术对工艺废水进行处理与回收，整体运行状况良好，电渗析单元产生的浓水返回硝酸铵装置一段蒸发系统对其中所含的NH4NO3进行回收，电渗析单元产生的合格水全部返回硝酸装置或循环水系统，从而实现硝酸铵装置的废水零排放。然而，由于液体硝酸铵产品的浓度要求，在电渗析单元产生的浓水量激增但又不能加大硝酸铵装置一段蒸发系统返料量的情况下，系统水平衡很难维持，氨氮治理装置运行压力很大，加之Ⅱ期硝酸铵装置外送表冷液缺少在线监测设施，工艺上的异常波动无法得到及时反馈，对电渗析单元的运行造成不利影响；此外，Ⅰ期迁改硝酸铵装置、Ⅲ期硝酸铵装置洗塔水泵检修频繁，导致运维成本上升的同时也对装置的正常运行造成影响。因此，如何使产品质量与安全环保做到协调统一，如何保障设备的安全、稳定、长周期、低成本运行，成为陕西兴化硝酸铵装置综合技改的核心任务或需重点解决的问题。
1 技改前硝酸铵装置的运行情况
早在2010年陕西兴化就完成了硝酸铵装置废水处理系统的技改，采用常压中和工艺替代原蒸发脱氨工艺，不仅节省了废水脱氨所需的蒸汽，而且避免了脱氨后因气氨流量不稳定对气氨系统产生的不良影响。但常压中和工艺应用后，使原工艺冷凝液中的游离氨生成了NH4NO3，随着工艺冷凝液中NH4NO3含量的上升，电渗析膜堆负荷增大，电渗析单元运行不稳定，膜堆损耗增加而造成废水处理成本大幅上升；另外，随着电渗析单元负荷的增大，电渗析单元产生的浓水量也相应增加，导致陕西兴化硝酸铵装置（2010年时只有Ⅱ期硝酸铵装置和Ⅲ期硝酸铵装置在运）蒸发系统的负荷增大。
2011年Ⅲ期硝酸铵装置完成工艺蒸汽（即中和反应热）回收利用技改，使用经过洗涤处理后的中和工艺蒸汽替代新鲜蒸汽作为一段蒸发系统（采用降膜蒸发）的热源，在国内首次实现了硝酸铵装置中和反应热的回收利用，硝酸铵装置蒸汽耗量大幅降低。然而，Ⅲ期硝酸铵装置中和反应热回收利用后，其弊端也逐渐显现：受限于工艺蒸汽自身的压力和温度，单纯使用工艺蒸汽作为一段蒸发系统热源，经一段蒸发后的硝酸铵溶液浓度由96%降至93%左右；同样，受限于工艺蒸汽的压力和温度，返回一段蒸发器的浓水量也受到限制——采用新鲜蒸汽作为热源时返回一段蒸发的浓水量可达8～12 t/h左右，而采用工艺蒸汽作为热源时返回一段蒸发的浓水量降至4～8 t/h，而硝酸铵生产系统的水平衡又要求必须进一步增大返回一段蒸发系统的浓水量，这就导致蒸发系统的负荷进一步增大，经一段蒸发后的硝酸铵溶液浓度进一步降至91%左右。
近两年来随着陕西兴化液体硝酸铵用户的大量开发，按照下游用户的需求，液体硝酸铵生产中严格控制一段蒸发后硝酸铵溶液浓度、温度与pH并经分析化验浓度接近93%后即可作为产品直接销售，为保证液体硝酸铵产品的浓度指标合格，一段蒸发系统的工艺参数必须进行相应调整：Ⅲ期硝酸铵装置一段蒸发采用压力0.25～0.34 MPa、温度约140 ℃的工艺蒸汽作为热源，相较于一段蒸发采用压力0.7 MPa、温度168 ℃的饱和新鲜蒸汽作为热源，生产吨硝酸铵的蒸汽耗量是下降的，但受限于工艺蒸汽的压力和温度较低，一段蒸发器蒸发效率降低，电渗析单元返回系统的浓水量受限，为了保证液体硝酸铵产品的浓度达标，生产中不得不向一段蒸发系统补充一部分新鲜蒸汽，因工艺蒸汽冷凝液全部返回中和罐进行预处理，导致中和罐水量快速上涨，曾试图通过提高一段蒸发真空度来减少向一段蒸发补充的新鲜蒸汽量，但一段蒸发高真空度又会造成水封槽液位大幅波动。简言之，一段蒸发系统无论是减少补充新鲜蒸汽量，还是减少返回一段蒸发的浓水量，都会打破原有的水平衡，加大电渗析单元的运行难度。
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