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1、第四章 合成氨工业污染源监测一、合成氨工业的原料与能耗二、我国合成氨工业生产的基本工艺三、合成氨工业产排污节点四、合成氨工业的环境污染五、合成氨工业的环境监察要点第二节 合成氨工业污染源监测氨是生产尿素、磷酸铵、硝酸铵等化学肥料的主要原料,还可用来制造硝酸、氨基塑料、纯碱、聚酰胺纤维、丁腈橡胶、磺胺类药物及含氮的无机和有机化合物。氨还可以用来制造硝化甘油、三硝基甲苯等炸药和导弹火箭的推进剂和氧化剂，氨还是常用的冷冻剂之一。一、合成氨工业的原料与能耗合成氨工业生产过程是以天然气或煤炭为原料通过水蒸气重整工艺制得氢气，然后与氮气进行高压合成制得合成氨。合成氨的原料是煤、焦炭、天然气、石油脑、重油等
2、，目前合成氨原料已从固体燃料为主转移到以气体燃料和液体燃料为主。化肥工业目前每年原材料消耗量为：天然气100亿m3，煤炭7000万t，油（重油、石脑油）60万t，磷矿石4300万t，硫铁矿1150万t，硫磺900万t，卤水8000万m3，电500亿kwh。化肥工业的能耗约占全国能源消费总量的3，占化学工业能耗的35。 煤头原燃料消耗原料煤消耗( 入炉)：优质无烟块煤量: 14001700kg/t氨；非优质无烟块煤量:16002000kg/t氨燃料煤消耗：烟煤量245275 kg/t氨耗电: 碳化流程 16002000KWH/ t氨循环冷却水: 100M3/ t氨表117 合成氨工业的燃料消耗原
3、料天然气烟煤无烟块煤（型煤）工艺连续加压天然气制氨常压间歇转化工艺制氨水煤浆加压气化制氨固定床间歇煤气化燃料烟煤消耗量(/t氨)3305004205002064245275 按照不同的装置水平，我们每生产吨碳酸氢铵需要800方天然气，装置技术水平低一些的需要大概1000方。尿素是高能耗的产品，每吨尿素需耗1.21.5t原料煤（吨尿素消耗0.59吨氨）。以“煤头”化工企业合成氨产量占比64和1t合成氨耗煤2.2t计算，2004年合成氨耗煤为5404万t，化工行业耗煤为10808万t，较2003年增加933万t。二、我国合成氨工业生产的基本工艺合成氨的生产工序主要包括造气、脱硫、CO 变换、脱碳、
4、精制、压缩与合成。目前，我国采用的合成氨生产工艺主要有：无烟煤固定床间歇气化制氨、水煤浆加压气化制氨、天然气蒸汽转化（连续加压）制氨、天然气常压间歇制氨等。(一)以固体燃料为原料的生产工艺煤造气合成甲醇（铜氨洗）干燥空气分离除尘变换蒸汽氨氧气氮气脱硫 图113 以煤为原料合成氨工艺造气制备含氢、氮、一氧化碳的粗原料气。净化除去氢、氮以外的杂质，如硫化物、一氧化碳、二氧化碳，老工艺采用铜氨液洗涤，现多采用甲烷化或液氮深冷分离法。压缩和合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁催化剂与高温条件下合成为氨。（二）以天然气（或石油气）为原料的生产工艺天然气合成甲烷化压缩空气变换二段转化氨氧气脱碳一段转化
5、脱硫压缩 图114 以天然气为原料合成氨工艺（三）以重油为原料的生产工艺重油部分氧化合成甲醇（液氮）洗压缩空气分离脱碳CO变换氨氧气氮气清除碳黑脱硫 图115 以重油为原料合成氨工艺三、合成氨工业主要生产工艺产排污节点吹风余热回收造气无烟块煤水蒸汽空气烟气炉渣含酚、氰废水脱硫变换脱碳铜洗废稀氨水氨合成合成氨CO2（去尿素车间）图116 无烟块煤固定床间歇气化制氨产排污节点烟煤备煤耐硫变换低温甲醇洗脱碳氨合成合成氨CO2（去尿素车间）水煤浆气化炉液氮洗H2S去硫回收炉渣黑水图117 水煤浆加压气化制氨产排污节点一段转化天然气水蒸汽空气烟气变换脱碳甲烷化氨合成合成氨CO2（去尿素车间）二段转化空气
6、图118 天然气蒸汽转化制合成氨产排污节点燃烧炉天然气水蒸汽空气废稀氨水变换碳化铜洗氨合成合成氨蓄热炉天然气转化炉吹风气碳酸氢铵图119 天然气常压间歇转化制合成氨产排污节点表118 合成氨工业排污节点说明生产工艺污染物特征无烟块煤为原料采用固定床间歇气化制氨废水主要有含酚、氰等的造气、脱硫洗涤冷却水，煤气脱硫工艺过程脱硫液再生排放的硫泡沫废液，含油废水，含氨废水，循环冷却水排水。视工艺路线不同，吨氨废水排放量 550t。水煤浆气化工艺制氨污染物主要是气化装置产生的含有细灰的黑水，大部分循环使用及用于制水煤浆。天然气制氨生产过程中的污染物主要是含氨废水，其主要污染物成分是氨氮。四、合成氨工业的
7、环境污染 (一)合成氨工业的废水污染以煤（焦）造气洗涤废水、重油气化炭黑净化水含氰化物浓度较高，须进行脱氰处理。脱硫工序产生的脱硫（主要是硫化氢和有机硫）废水、铜洗工序产生的含氨废水、冷凝的含氨废水、铜洗工序产生的含氨废水、冷凝的含氨废水。合成氨生产过程废水量较大，理论用水量在600m3/t，如水循环率50可降至300 m3/t，如水循环率70可降至180 m3/t，如水循环率95可降至30 m3/t。废水中主要污染物有氨氮、COD、氰化物、硫化物、挥发酚等，废水中氨氮浓度约400 mg/L，氰化物浓度23 mg/L，SS浓度10001500 mg/L，硫化物4 mg/L。合成氨的氨氮产生量约
8、为30kg/t氨，COD8kg/t氨，氰化物0.6kg/t氨，油0.33kg/t氨，合成氨生产废水污染严重，应严格控制生产过程的氨氮物料流失。表119 不同原料路线的合成氨生产废水排放情况污染物类型天然气、油田气为原料煤、焦为原料以油为原料水量（m3/t NH3）11.10 307038 COD （kg/t NH3）1.291.6125.20.192.96氨氮（kg/t NH3）1.872.8032.90.375.39悬浮物（kg/t NH3）0.523.5350.08挥发酚（kg/t NH3）0.2210-30.7350.0810-3810- 3数据引自：吴萱，何有光. 合成氨工艺清洁生产分
9、析J. 辽宁城乡环境科技,2001(8).表1110 合成氨工业水污染物产生量原料天然气烟煤无烟块煤（型煤）工艺连续加压天然气制氨常压间歇转化工艺制氨水煤浆加压气化制氨固定床间歇煤气化规模(万t/年)所有所有所有188188工业废水量(m3/t-产品)5101020203010301.35.051052010202040COD（kg/ t-产品）0.611.04.50.660.251.10.51.50.5316氨氮（kg/ t-产品）0.311.030.330.150.480.3510.3520.43.5石油类（g/ t-产品）-126301003020050400挥发酚（g/ t-产品）-0
10、.0060.060.52.00.54.00.58.0氰化物（g/ t-产品）-0.40.7510520540注：数据主要参照第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册（二）合成氨工业的废气污染合成氨的废气包括锅炉排放的烟气、造气排放的造气吹风气、铜洗再生气、合成放空气、氨贮槽的氨罐弛放气等，铜洗再生气废气量175m3/t,主要污染物是CO；合成弛放气废气量170 m3/t,废气中含NH3、CH4、Ar等；液氨储罐气废气量50m3/t,废气中含NH3、CH4。锅炉烟气约6000 m3/t氨，其余的工艺废气主要含氨、甲烷、二氧化硫、一氧化碳等。合成原料气中含二氧化硫、一氧化碳较多，每合成1t氨，
11、废气中产生的二氧化硫约2kg，以煤为原料制得的煤气中含硫化氢浓度约3000mg/m3左右，有机硫400mg/m3左右，以天然气和重油为原料的原料气中的含硫化物量视含硫量不同有很大区别。表1111 不同原料路线的合成氨生产废气排放情况污染物类型天然气、油田气为原料(来自转化炉的烟气)煤、焦为原料(锅炉燃煤烟气和废热锅炉排出的造气吹风气)以油为原料(来自除H2S浓缩塔排放尾气和锅炉烟气)烟气量（m3/t NH3）7618.7185336714060.9SO2 （kg/t NH3）1.382.285.72.77烟尘（kg/t NH3）0.030.42-甲醇（kg/t NH3）-0.014数据引自：吴
12、萱，何有光. 合成氨工艺清洁生产分析J. 辽宁城乡环境科技,2001(8).表1112 合成氨工业大气污染物产生量原料天然气烟煤无烟块煤（型煤）工艺连续加压天然气制氨常压间歇转化工艺制氨水煤浆加压气化制氨固定床间歇煤气化规模(万t/年)所有所有所有188188工业废气量(Nm3/t-产品)36505350460056002064265030002650300026503000SO2(kg/t-产品)0.030.040.040.050.050.2-NOX(kg/t-产品)0.080.540.10.6-1.33.01.33.01.33.0粉尘(kg/t-产品)-0.150.60.150.60.15
13、0.6注：数据主要参照第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册五、合成氨工业的环境监察要点合成氨工业的污染与原料种类密切相关，油和天然气制合成氨，在制取氢气过程中污染物产生量很少，而以煤为原料制取合成氨是我国合成氨生产企业的主体，其燃料煤耗和原料煤耗都比较高，在制气和制氨过程污染严重。煤制合成氨的废气污染主要来自蒸汽锅炉的燃烧废气。现在这类企业的蒸汽来源已呈现多元化。有些企业的蒸汽完全由外部供应，基本没有燃烧烟气；有些企业蒸汽完全靠自产，燃烧烟气产生的污染物数量较多；还有些企业的蒸汽部分外供，部分自产。故监察燃烧废气时必须了解蒸汽来源。煤制合成氨的废水污染主要来自造气过程、合成氨工序、尿素工序。污染物主要来自原料煤，废水中NH3-N、COD、酚、氰可能超标，应监督企业达标排放。合成氨是危险化学品，合成氨生产、储存、运输过程容易产生生产事故，导致氨泄露，造成环境污染事故，企业应作好应急管理工作。
