专论与嬲全国中氮情报协作组第２１次技术交流会论文集・５５・合成氨尿素废水水解气提技术及其在中国的应用Ｍｒ．ＪｏｈｎＲｅｃａｒ，陶启潜（美国孟山都环境化学公司）１概况生产氮肥的工厂会产生大量含有氨及其相关化合物的废水，这是当今世界上这类工厂中存在的主要污染问题。例如，尿素工厂中每生产６０ｔ２水解气提工艺流程简述孟山都水解气提系统由单塔构成，有内件和辅助设备，如热交换器、泵和给液贮罐。标准的水解气提系统ＨＳＵ流程如图１所示。水解气提系统典型设备概况列于表１。待处理的废水收集在废水罐中，气提塔进料泵把废水罐中的废水输送到气提塔顶部的塔盘里。气提塔进料泵提供足够的压头以克服管线中的摩擦阻力损失及废水过滤器（如需要的话）、预热器和进口流量控制线的压降后，达到水解气提塔中的操作压力。水解气提装置的尿素水解与所产生气体的气提同时进行。水解分两步进行，尿素先水解成甲铵，再进一步分解为氨和二氧化碳气体，整个反应是吸热反应。心Ｎ—ａＱ—ＮＨ（液卜一２ＮＨ３（气）＋（她（气）尿素水解反应在液相中进行，１．０３ＭＶａ（表压）的饱和中压蒸汽提供反应所需的热量。中压蒸汽也提供甲铵分解、废水中残留游离氨蒸发和废水加热的热量。氨气和二氧化碳在塔盘上与塔盘下面升上来的蒸汽直接接触，氨气与二氧化碳从液相中被气提到气相里。但待处理废水中残留的三聚氰胺既不能被分解，．也没有被气提，而成为塔底排出废水的一部分。塔顶馏出的气体中包含氨和二氧化碳，且饱含水蒸气。这部分气流可回输至尿素厂进行冷凝的基础，正确使用也是非常重要的环节。生产中，首先应增强操作者的关闭力手感，杜绝Ｆ扳手；同时，要严格工艺操作规程，禁止超温、超压、断氧，最大限度地降低硫化氢的含量，因为以上任何一工艺指标超标都会对阀门和设备造成严重腐蚀。所以，严格工艺规程和低硫也是确保阀门长寿命所不可忽视的重要环节。尿素，就会产生１８ｔ水，这些水分在尿素厂中通过浓缩与蒸发工序从尿素产品中除去，连续排出界区，以维持适当的水平衡，这些工业排放水含有残留的氨、尿素和二氧化碳，必然会形成污染。工业水的污染问题同样发生在其他与氨相关的工业中。在合成氨厂中，尾气洗涤系统就会产生大量含１０％～１５％（质量分率，下同）氨的污染废水，三聚氰胺工厂中也有类似的问题，废水中含有氨、二氧化碳和尿素。从这些废水中回收有价值的化合物（ＮＨ３、ＣＣｈ、尿素）是必要孟山都公司的水解气提装置（ＨＳＵ）可有效、经济地处理这种废水。使用孟山都公司专利的ＨＳＵ系统，可回收有价值的ＮＨ３和ｃｃｈ等化合物，它们与一定量的水一起返回尿素工艺系统，同时，处理后的干净废水可作冷却塔补充水或锅炉给水。孟山都公司水解气提装置可将废水中残留的尿素和氨分别降至１×１０咱和２×１０＿６以下，大大低于美国ＥＰＡ标准。此水解气提系统原是为尿素工厂废水处理设计的，但也能有效地处理合成氨厂和三聚氰胺厂的废水。对于阀门的选购，价格只是一个参考因素，材质和结构才是保证生产正常运行的关键，必须按照不同管线介质、温度、压力等因素的要求选用相适应的阀门才行。４使用阀门的正确选用及采购奠定了生产正常运行的，不仅回收了有用的化学品，也改善了环境。Ｈ２Ｎ一（３０一ＮＩ－ｂ（液）＋Ｈ２０（液卜一Ｈ２Ｎ—Ｃ０２一ＮＩ－ｈ（液）５６．垒团中氧情报协作蛆第２１农技术交流奇论文集专硷与综述和回收．但这样可能会影响整个尿素厂的水平衡，从工厂操作方便的角度考虑，将顶部馏出的气体冷凝，在顶部冷凝器中形成甲铵液，用少量回流液辅回塔顶塔盘以控制回收的甲铵液中的水由闭路玲却水系统带走。其冷却水系统通过塔顶抟凝器打循环，并维持冷却水的进口温度以防甲铵液凝固。其凝固点根据它的组分不同而变化。玲却水离开理部玲凝器，用冷却水泵输经玲却水冷却器，在此进行间接热变换，得以重新玲却。分的方法更为方便。气体的冷凝热和甲铵生成热寰１水算气撮系统典型ｍ备一览寰噩材质额外再加一个泵．以增大回收甲镀液的压力．以便将其输送到高压吸收设备（１收的甲铵液。６７ＭＰａ）；也可以对回流泵特别设计．既输送回流液，也精送回中压蒸汽输入气提塔底部，这时也引入少量Ｃ０２气体。为了使蒸汽耗量减至最小，热量在预热器中被回收，预热器是未赴理废水和已处理废水的热交换器，通常．未处理废水在预热器的管侧被加热，而已处理废水在壳侧教冷却。按温度要求，废水冷却器可进一步降低排故废水的温塔顶冷凝器具有藏位控制功能，一般把回收的甲铵踱返回低压吸收系统。当工厂有要求，坎溶渣也可返回高压吸收系统，在这种情况时．要度．通常这取决于排放废水是排＾界区外，还是在工厂范围内再被使用。少量的空气作为钝化剂引人气提塔底部，“专沦与嬲全国中氮情报协作组第２１次技术交流会论文集．５７．便防止腐蚀。处理后的干净废水从塔底排出，塔底排出的处理废水含有大约３×１０＿６氨和１×１０。６的尿素，这些废水可直接排放，或作为冷却塔补充水，或作低压锅炉给水。如果除去离子，经处理的废水能作高压锅炉系统的锅炉给水。有些水解气提塔能处理含ＮＨ３１５％以上的废水，但一般废水含有７％～８％的ＮＨ３和３％～４％的ｃ０２。作为水解气提装置工艺控制的一部分，气提塔排出废水处安装有一个ｐＨ计探头，这样能使操作人员通过监控排出废水出口的ｐＨ值检查水解气提装置的运行情况。ｐＨ探头位于预热器后排出废水主管的旁路上。３在中国的应用实例孟山都公司在中国建设的第一套水解气提装置在盘锦化工有限责任公司，最近已顺利投产。此装置用于处理该公司的尿素厂、合成氨厂和三聚氰胺厂排出的混合废水。水解气提装置的设计条件见表２。表２水解气提装置（ＨＳＵ）设计条件项目设计条件进料成分（质量分率）／％二氧化碳伽Ｏ氮叭ｍ尿素抛Ｏ水刚一三聚氰胺叭●进料条件流量／ｍ３／ｈ加）温度／ｃ弱；表２所示的进料成分和流量是该公司３个工厂（尿素厂、合成氨厂、三聚氰胺厂）排放废水混合后的组分和流量。废水收集在要输送到水解气提装置的废水贮罐中。废水罐中不同废水要混合，以保证水解气提装置的稳定运行。要确保去水解气提装置的废水组分相对稳定，没有大的变化，从而使水解气提操作时波动降到最小。２００１年８月，整套装置完成了设备安装，设备安装完后，装置进行了３天水冲洗，除去建设过程中的遗留物。２００１年１０月，水解气提装置开车，并投入运行。２００１年１２月，ＨＳＵ水解气提装置顺利通过了考核验收。性能考核试验连续进行了７２ｈ。试验结果表明，该水解气提装置运行平稳，蒸汽消耗量及处理后废水中Ｎ心含量、尿素含量均低于工艺保证值。在３天的性能考核试验期间，每８ｈ分析一次该水解气提装置处理后废水中的氨和尿素含量；ＨＳＵ水解气提装置所用的蒸汽量每小时记录一次。试验考核期间的考核结果列于表３。表３ＨＳＵ性能考核结果项目考核数据（平均值）ＨＳＵ流出废水中氨含量／ｘ１０“１．３ＨＳＵ流出废水中尿素含量／ｘ１０－６０．３蒸汽消耗／ｋｇ／ｈ３，７０４４孟山都公司气提装置的优越性（１）其他的废水处理工艺，污染废水处理分两步进行，即在一个设备中，高压高温条件下，尿素水解成甲铵，然后在另一设备里，低压条件下，从污染废水中气提出氨。这种处理系统操作复杂，建造昂贵，并且需用３．０ＭＶａ的蒸汽，而且，经系统处理后的排放废水中仍残留高含量的氨和尿素（５０×１０＿６以上）。孟山都公司的水解气提装置由一单塔组成，只需要１．０ＭＰａ的蒸汽，尿素水解和氨的气提在同一台设备内同时进行。该系统投资少、流程紧凑、操作简单，不需要高压蒸汽。（２）孟山都ＨＳＵ水解气提装置电耗低，仅需液体泵输送即可，主要运行费用来自中压蒸汽，但由于采用独特的工艺设计，蒸汽耗量也是很小的。（３）孟山都水解气提装置完全自动化，不需专职操作人员。该水解气提装置结构简单，用最少的投资和最低的操作成本就能回收昂贵的原料，并把它们重新送回尿素工厂。合成氨尿素废水水解气提技术及其在中国的应用
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John Recar， 陶启潜美国孟山都环境化学公司
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