李春启
（河北正元氢能科技有限公司，河北 沧州061100）
［摘 要］随着最新尿素装置排放尾气中氨含量限值（＜30 mg/m3）的提出，对尿素生产工艺提出了更高的要求，开发一种切实可行的、高效的尿素装置尾气氨治理技术势在必行。河北阳煤正元化工集团有限公司结合尿素装置排放尾气成分及尿素装置的工艺特点，开发出了尿素装置尾气氨治理之超低排放技术，并在河北正元氢能科技有限公司进行了应用。简介尿素装置排放尾气氨治理现状，详细介绍尿素装置尾气氨治理之超低排放技术（包括尿素生产尾气氨治理和尿素造粒塔尾气氨治理两部分）的开发思路、技术方案、技术特点、应用效果及效益。实践表明，氨治理之超低排放技术应用后，尿素装置排放尾气中的氨含量（20 mg/m3）完全达到甚至优于超低排放标准，不仅有效解决了环保问题，而且带来了一定的经济效益，具有较高的推广应用价值。
［关键词］尿素装置;超低排放；开发思路；技术方案；技术特点；尿素生产尾气氨治理；尿素造粒塔尾气氨治理;效益分析
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）02-0018-05
0 引 言
经过几十年的发展，我国尿素生产工艺趋于成熟。近年来，环保日益得到重视，环保要求越来越高，尤其是生态环境部发布的《重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南（2020年修订版）》中有关绩效评级A级企业以及中国氮肥工业协会《化学肥料工业大气污染物排放标准》（征求意见稿）中尿素装置排放尾气氨含量限值30 mg/m3要求的提出，对尿素生产工艺提出了更高的要求。
尿素装置尾气包括两部分：一部分是尿素生产过程中各设备的排放尾气（统称为尿素生产尾气），主要包括低压吸收塔、常压吸收塔（以CO2汽提法尿素装置为例）的尾气以及氨水槽、事故槽、尿液槽的排放气等，尾气中氨含量在1 500～2 000 mg/m3；另一部分是尿素造粒塔排放尾气，尿素造粒过程中游离氨随尿素熔融液的减压而挥发出来形成氨逃逸，逃逸的氨随尿素粉尘排放到大气中，造成造粒塔尾气中氨含量超标。目前由于技术限制等方面的原因，国内尿素装置尾气普遍未得到有效治理，导致尾气中的氨含量与最新尿素装置排放尾气氨含量限值尚有较大的差距。氨含量超标尾气排放后，不仅造成氨损耗、产品生产成本增加，而且导致现场氨味大、环境污染严重。因此，开发一种切实可行的、高效的尿素装置尾气氨治理技术势在必行。
1 尿素装置尾气氨治理技术现状
1.1 尿素造粒塔尾气的氨治理
目前，针对造粒塔尾气的氨治理，各尿素生产企业主要采用的治理方法有如下几种。
1）氨与粉尘一起用水洗涤回收。由于水对氨的吸收存在着吸收浓度限制，当尾气中的氨含量降至一定程度后，水对氨的吸收效率将逐步下降，故以水作为吸收剂的造粒塔尾气氨治理方法，存在着游离氨无法完全去除的问题，不能从根本上解决排放尾气氨含量超标的问题；另外，用水吸收氨的装置一次投资较大、运行成本较高，工业化推广前景受限。
2）酸洗回收。酸洗回收即在现有的尿素粉尘洗涤后增加一级独立的酸洗（硫酸或硝酸）系统对尾气进行进一步吸收处理，酸洗回收工艺系统投资较高，还需考虑副产品硫酸铵或硝酸铵的处置问题。
3）间接酸吸收。间接酸吸收工艺，就是在尿素造粒塔顶部气相与酸吸收塔相连管线上增设分离罐，在尿素熔融液去造粒前，先进分离罐，使尿素熔融液中的游离氨经分离罐分离后再通过气相管线进入酸吸收塔中用稀硫酸或硝酸溶液进行循环洗涤，此法同样存在副产品的处置问题，且若副产品要返回尿素装置则不适宜采用稀硫酸作为吸收剂。
1.2 尿素生产尾气的氨治理
对于常压吸收塔排放尾气中的氨，一般采用在低压吸收塔出液进常压吸收塔前增设换热设备，将低压吸收塔出液温度降低后再送入常压吸收塔以提升氨吸收效果的治理方式。
对于尿素装置排气筒排放尾气中的氨，一般采取在排气筒顶部增设喷淋设施吸收尾气中氨的方式治理。
2 技术开发思路
河北正元氢能科技有限公司（简称正元氢能公司）600 kt/a合成氨、800 kt/a尿素项目于2012年10月开工建设，2015年4月建成投产。其合成氨装置气化系统采用航天炉粉煤加压气化工艺，变换系统采用河北阳煤正元化工集团有限公司（简称正元集团）具有自主知识产权的双等温变换工艺，净化系统采用大连理工低温甲醇洗工艺以及杭州中泰深冷技术股份有限公司的液氮洗工艺，氨合成系统采用正元集团具有自主知识产权的JR3000低压氨合成工艺，尿素装置采用传统的CO2汽提工艺、高塔造粒生产小颗粒尿素。
为确保尿素装置尾气达标排放，正元集团结合尿素装置尾气成分及装置的工艺特点，开发出了尿素装置尾气氨治理之超低排放技术（包括尿素生产尾气氨治理和尿素造粒塔尾气氨治理两部分），并在正元氢能公司尿素装置进行了应用。技术开发过程中，由河北正元化工工程设计有限公司对正元氢能公司尿素装置技术现状进行了调研分析，制定了尿素装置尾气氨治理的优化改造方案，模拟了改造后多种工况下氨治理的效果，研究了不同工艺操作指标对尿素装置生产的影响；技术开发完成后，由正元氢能公司负责其尿素装置的改造，以及投运后的运行监测和工艺调整，通过对尿素生产尾气和造粒塔尾气的分别处理，确保这两部分尾气氨含量均符合30 mg/m3以内的超低排放指标要求。
尿素生产尾气氨治理之技术开发思路为，低压吸收塔、常压吸收塔的尾气以及氨水槽、事故槽、尿液槽的排放气集中引入排气筒，在低压吸收塔、排气筒底部通入少量CO2气（源自CO2压缩机一段出口），在尿素装置排气筒下部增设2层填料段（相当于喷淋吸收塔）用脱盐水或工艺冷凝液对含氨尾气进行喷淋洗涤，含氨尾气经排气筒下部喷入的脱盐水或工艺冷凝液洗涤后从排气筒上部达标排放，下部得到的氨水去氨回收工段。
尿素造粒塔尾气氨治理之技术开发思路为，利用CO2与NH3的反应特性，向造粒塔内通入少量CO2气（源自CO2压缩机一段出口），CO2与造粒塔内的游离氨反应生成氨基甲酸铵，以降低尿素造粒塔尾气中的游离氨含量。
3 技术方案
更多内容详见《中氮肥》2024年第2期