氮肥行业清洁生产推广技术
氮肥行业清洁生产推广技术
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技术名称 |
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解决的主要问题 |
技术来源 |
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应用前景分析 |
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1 |
连续加压煤气化技术（包括多喷嘴对置式水煤浆气化技术、经济型气流床分级气化技术、HT-L航天炉粉煤加压气化技术） |
以天然气、油、无烟块煤为原料的合成氨、甲醇企业实施原料结构调整改造，或用于新建合成氨、甲醇装置。 |
1、多喷嘴对置式水煤浆气化技术。水煤浆经隔膜泵加压，通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的工艺喷嘴，与氧气一起对喷进入气化炉进行气化反应。气化炉的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成，通过喷嘴对置、优化炉型结构及尺寸，在炉内形成撞击流，强化混合和热质传递过程，形成炉内合理的流场结构，达到良好的工艺与工程效果。 2、经济型气流床分级气化技术。原料（ 水煤浆、干煤粉或者其它含碳物质）通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第一段，采用纯氧或富氧空气作为气化剂，可以采用其它气体如CO2、N2、水蒸汽等作为调节介质控制第一段氧气的加入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；在气化炉第二段再补充部分氧气或富氧空气，使第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完成全部的气化过程。 3、HT-L航天炉粉煤加压气化技术。原料煤经磨煤干燥后，加压输送到气化炉内，采用环形水冷壁、煤粉顶烧单烧嘴，多路煤粉单一氧煤比，粉煤与纯氧和水蒸汽在高温下发生反应，生成主要含一氧化碳和氢气的粗煤气。 |
调整原料结构，解决原料（天然气、油、无烟块煤）供应不足影响行业发展的难题。提高行业清洁生产水平；提高原料及能源利用效率；减少固体废物的产生与排放；避免了气化过程中含硫化物、一氧化碳的工艺废气排放。 |
自主研发 |
推广阶段 |
先进煤气化技术目前只在少数经济状况较好的企业采用，有较好的推广应用前景。 1、多喷嘴对置式水煤浆气化技术已投运12台（套）。 2、经济型气流床分级气化技术已投运1台（套）。 3、HT-L航天炉粉煤加压气化技术已投运2台（套）。 |
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2 |
气体深度净化技术（包括常温精脱硫工艺技术，脱羰基金属、脱氯、脱氨、脱油技术） |
合成氨、甲醇生产原料气的深度净化。 |
1、常温精脱硫工艺技术。应用特种脱硫剂，将合成氨原料气中H2S、COS及CS2等硫化物脱至各种催化剂所要求的精度（总硫<0.1ppm）。主要包括JTL—1型（吸附—水解—吸附组合）、JTL—4型（吸附—转化吸收组合）和JTL—5型（吸附—水解—吸附—转化吸收组合）。 2、脱羰基金属、脱氯、脱氨、脱油技术。应用特种吸附剂，在常温～300℃、常压～15.0MPa条件下将气体中微量Fe(CO)5+Ni(CO)4、HCl脱除至≤0.1×10-6，微量NH3脱除至≤0.5×10-6。 |
1、常温精脱硫工艺技术解决了甲醇合成、氨合成催化剂因硫中毒导致寿命短的问题。 2、脱羰基金属、脱氯、脱氨、脱油技术解决了甲醇催化剂因羰基金属、氯、氨、油的中毒问题，延长催化剂使用寿命。 |
自主研发 |
推广阶段 |
1、常温精脱硫工艺技术已在300多家企业推广应用，市场占有率60%以上。 2、脱羰基金属、脱氯、脱氨、脱油技术已在80多套氮肥和甲醇装置中应用。 |
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3 |
合成氨原料气微量CO、CO2脱除清洁生产工艺（包括：合成氨原料气醇烃化精制新工艺、全自热非等压醇烷化净化合成氨原料气新工艺技术） |
合成氨生产原料气微量CO、CO2脱除 |
1、合成氨原料气醇烃化精制新工艺。变换、脱碳后的原料气首先通过醇醚化副产粗甲醇或醇醚混合物，将气体中CO+CO2降至0.1～0.3%，然后经醇烃化将大部分CO、CO2转化为可在常温下分离的液态烃和醇，少量CO、CO2转化为甲烷，反应后气体中CO+CO2≤10ppm。醇醚化和醇烃化的压力范围为5～30MPa，可以与氨合成等压，也可以低于氨合成压力。 2、全自热非等压醇烷化净化合成氨原料气新工艺技术。在不同压力下设置醇化和烷化，将中压醇化、高压醇化、高压烷化及氨合成四个子系统有效组合。首先经中压醇化系统对原料气进行初步净化，使其中的CO、CO2转变为甲醇，然后将原料气加压送高压醇化进一步净化（同时副产甲醇），经两级醇化后气体中CO+CO2≤200ppm，再经高压烷化将CO+CO2转变为CH4。中压醇化以产醇为主，高压醇化及高压烷化以净化为主。 |
两种气体净化工艺替代铜洗法气体净化工艺，均可将原料气中必须除去的CO、CO2大部分转化为甲醇，实现废物的综合利用，一方面降低了合成氨生产的成本，另一方面调节了产品结构。替代铜洗工艺避免了微量CO、CO2脱除工序稀氨水的产生与排放，避免了含NH3、CO的再生废气的产生与排放。 |
自主研发 |
推广阶段 |
合成氨原料气醇烃化精制新工艺、全自热非等压醇烷化净化合成氨原料气新工艺技术均属综合利用及气体净化清洁生产工艺，有较好的推广前景。
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4 |
先进氨合成技术及预还原催化剂（包括ⅢJD 氨合成系统、GC型轴径向低阻力大型氨合成反应技术、JR型氨合成塔系统、XA201-H预还原氨合成催剂） |
氨的合成 |
1、ⅢJD 氨合成系统。内件采用三径一轴内冷绝热反应式，采用分流工艺，高压容器利用系数大、催化剂利用系数高、催化剂升温还原容易、操作弹性大；内件采用多段直通式，可自卸催化剂。 2、GC型轴径向低阻力大型氨合成反应技术。采用鱼鳞筒径向分布器，使径向气流从切线方向进出催化剂层，最低限度减少催化剂死角。气流分布通过调节不等孔径及孔数，以及鱼鳞筒的切向再分布特性加以控制，径向分布较均匀；采用菱形气体分布器，埋于催化剂层间，催化剂上下贯通便于装卸，冷热气体混合和再分布均匀。 3、JR型氨合成塔系统。采用独特的换热结构及工艺流程，充分利用氨触媒具有的宽温和高温活性的特点，采用多段绝热方式进行氨的合成，触媒利用充分，氨净值比冷激内件提高2%以上；充分利用反应余热，反应热回收率较其它工艺提高10-20%，减少了冷量及冷却水消耗。 4、XA201-H预还原氨合成催剂。催化剂生产厂在高空速、适宜温度、高净化度原料气条件下还原氨合成催化剂，还原后的催化剂再经含少量空气的循环惰性气体（氮气）氧化，在催化剂颗粒表面生成氧化膜保护层，使颗粒内活性组分与空气隔绝。制得的预还原催化剂装入氨合成塔后，经简单还原即可投入使用。 |
1、ⅢJD 氨合成系统、GC型轴径向低阻力大型氨合成反应技术、JR型氨合成塔系统三种国内先进的氨合成技术，氨净值高，热利用率高，副产蒸汽多，放空量少，解决了氨合成反应热的回收问题和传统氨合成技术氨净值低放空量大的问题。 2、应用预还原氨合成催化剂，缩短了催化剂还原时间，减少了还原期间废气的产生与排放量，还原过程无稀氨水产生与排放。提高了生产运行周期，同时大幅度的节省了上游制气、净化等工序的原料、燃料消耗和非生产性时间。保证了催化剂的高活性。 |
自主研发 |
推广阶段 |
先进氨合成技术在节能减排技术进步方面有较好的推广前景。 1、ⅢJD 氨合成系统已推广应用30余套。 2、GC型轴径向低阻力大型氨合成反应技术已投运26套。 3、JR型氨合成塔系统已推广应用约150套。 预还原催化剂在提高生产运行周期、增加企业效益方面有良好的应用前景。XA201-H预还原氨合成催剂已在5家企业推广应用。 |
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5 |
氮肥生产污水零排放技术 |
氮肥生产企业废水综合治理 |
氮肥生产污水零排放技术是先进（适用）的清洁生产工艺与污水治理技术的集成，主要包括以下子项技术： 1、造气循环冷却水微涡流塔板澄清技术； 2、“888”等碱液法半水煤气脱硫技术，硫泡沫连续熔硫、DS型硫泡沫过滤机过滤技术； 3、醇烃化、醇烷化替代铜洗技术； 4、氨水逐级提浓回用技术、无动力氨回收技术； 5、“远东低压尿素水解”等尿素工艺冷凝液深度水解技术； 6、甲醇残液、尿素解吸废液处理回用技术； 7、油水分离回用技术； 8、新型一套三脱盐水系统，反渗透制脱盐水技术； 9、废水的清浊分流、分级使用技术；10、含氨污水处理新工艺——A/SBR短程硝化工艺等末端废水处理技术； 11、污染源工艺监控及排水口在线监测，等等。 |
实施氮肥生产污水零排放技术改造，可从源头上减少污水的产生，最终实现生产污水的零排放。各子项技术解决了氮肥生产中以下环保问题： 1、实现造气循环冷却水系统的闭路循环； 2、杜绝了脱硫工段含氨、含硫泡沫废水的排放； 3、实现了原料气净化的清洁生产，避免了稀氨水、再生气的产生与排放； 4、杜绝了稀氨水的排放； 5、回收了尿素工艺冷凝液中的氨和二氧化碳，废水回用； 6、避免了甲醇残液、尿素解吸废液的排放； 7、减少COD排放； 8、提高树脂再生过程酸碱的利用率；无酸碱废水产生； 9、减少含污染物废水排放； 10、末端废水治理及回用； 11、增强环保监测能力，保护周边环境。 |
自主研发 |
推广阶段 |
采用该技术，可使氮肥企业废水排放量减少至5立方米/吨氨以下，先进企业达到2立方米/吨氨以下。 |
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6 |
循环冷却水超低排放技术 |
适用于循环冷水系统的改造 |
将反渗透脱盐水作为循环冷却水系统的补充水，在保证循环冷却水水质的前提下，大大提高水的浓缩倍数，使循环冷却水做到基本不排放。 |
降低补充水含盐量，大幅度提高水的浓缩倍率，减少废水排放量，实现循环冷却水废水的超低排放。 |
自主研发 |
推广阶段 |
该技术可使循环冷却水系统达到不排或排放很少废水，如在全行业推广，可极大限度地减少废水排放。 |
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7 |
氮肥生产废气废固处理及清洁生产综合利用技术 |
氮肥生产企业的废气废固治理 |
氮肥生产废气废固处理及清洁生产综合利用技术是先进（适用）的废气废固综合利用及治理技术的集成，主要包括以下子项技术： 1、全燃式造气吹风气余热回收系统； 2、三废混燃炉技术； 3、尿素造粒塔粉尘洗涤回收技术； 4、脱碳闪蒸气变压吸附回收氢气技术等。 |
综合利用氮肥生产废气、废固，减少污染物排放。 1、造气吹风气余热回收利用，减少含CO废气的排放； 2、造气吹风气余热、造气炉炉渣余热回收利用，减少含CO废气的排放、减少废固的排放； 3、采用洗涤回收技术，将尿素造粒塔尾气中的尿素粉尘含量从100mg/Nm3 以上降到30mg/Nm3 以下，氨含量由50 mg/Nm3 以上降到10mg/Nm3以下，减轻了尿素造粒粉尘对周边建筑物的腐蚀，减轻了尿素粉尘、氨气排放对周边环境的污染； 4、回收碳酸丙烯酯等溶剂法脱碳闪蒸气中的H2，减少废气排放，降低合成氨消耗。 |
自主研发 |
推广阶段 |
实施氮肥生产废气废固处理及清洁生产综合利用技术改造，生产每吨合成氨减少CO 排放量约150 m3，减少废固排放量约180 千克；年产１５万吨尿素的造粒塔粉尘回收装置可回收尿素粉尘４００吨/年；脱碳闪蒸气变压吸附回收氢气技术吨氨可回收氢气约25立方米。 |
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8 |
氨法锅炉烟气脱硫技术 |
氮肥企业等的大型蒸汽锅炉的烟气脱硫 |
在脱硫塔内，以氨水为吸收剂，吸收锅炉烟气中的SO2形成亚硫酸铵溶液。亚硫酸铵溶液再经空气氧化生成硫酸铵溶液，硫酸铵溶液利用锅炉烟气热量进行蒸发浓缩，经结晶、分离得脱硫副产物（硫酸铵）。 |
综合利用氮肥企业的稀氨水、废氨水，减少氨氮排放；脱除锅炉烟气中的二氧化硫。 |
自主研发 |
推广阶段 |
已在约10家氮肥企业的大型蒸汽锅炉烟气脱硫中应用，应用前景广阔。 |
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9 |
LH型等蒸发式冷却（冷凝）器技术 |
氮肥、甲醇等生产企业的换交热系统 |
高温介质走管内水平流动，空气、水与水蒸汽同时在管外被风机强制流动，换热管内热介质与管外的水膜进行热交换，靠水的蒸发以潜热的形式带走管内介质的热量，管内高温介质被冷却或冷凝。强化了传热传质过程。 |
替代传统的“水冷式冷却器+冷却塔”热交换系统组合，实现节水、节能、节约空间和占地面积。 |
自主研发 |
推广阶段 |
替代传统的“水冷式冷却器+冷却塔”热交换系统组合，减少冷却水循环量50%以上，节电50%以上。在氮肥行业已有100余家企业应用，推广意义重大。 |
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10 |
氮肥行业工业冷却与锅炉系统节水及废水近零排放技术 |
氮肥、甲醇生产企业工业冷却水及低压锅炉系统 |
1、针对我国不同区域 、不同水质及氮肥、甲醇等行业特点开发循环冷却系统高浓缩倍数（5倍以上）运行技术实施方案；针对再生水回用于冷却水系统产生的菌藻滋生等问题，开发配套水处理化学品和处理技术；开发企业工业冷却水系统处理信息集中监测与智能化控制平台；优选出浓缩倍率提高到5倍运行的具体实施方案。实现氮肥、甲醇行业工业冷却循环系统在浓缩倍率5倍工况下安全稳定运行，实现技术成果大面积应用。 2、针对氮肥甲醇行业工业蒸汽锅炉重点进行不同参数工业锅炉零排污工况的建立及其系统平衡技术的系列化开发及优化；不同结构工业锅炉传热面金属化学改性与核态清洗强化技术的系列化开发及优化；化工等凝结水易污染行业的凝结水防污染和回收技术开发；成套技术模块化实施工艺开发；工业蒸汽锅炉（压力≤2.45MPa）节水与废水近零排放技术关键产品的规模化开发及工业锅炉用户信息动态数据库开发。 |
通过集成化工程化关键技术的突破，提高氮肥、甲醇行业工业冷却水的浓缩倍率，提高系统总的循环量；减少工业锅炉用水废水排放、提高锅水浓缩倍率和回收凝结水来减少补充水用量两种有效途径来实现氮肥、甲醇行业节约用水。 |
自主研发 |
推广阶段 |
该技术在全行业推广，将使行业工业用水总量降低20%以上。 |
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11 |
尿素CO2脱氢技术 |
尿素生产CO2原料气的脱氢 |
精脱硫后的原料CO2气配入适量空气或氧气，经压缩机升压后送入高压CO2加热器，加热至120-200℃进入脱氢反应器将H2脱至＜50ppm。 |
彻底消除H2与O2积累的爆炸事故；减少尿素生产尾气放空量，降低污染。 |
自主研发 |
推广阶段 |
已投运40余套，市场占有率60～70%。吨尿素减少气氨排放1.5～2kg。有较好的推广前景 |
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