氮肥行業清潔生產推廣技術
氮肥行業清潔生產推廣技術
序號 |
技術名稱 |
適用范圍 |
技術主要內容 |
解決的主要問題 |
技術來源 |
所處階段 |
應用前景分析 |
1 |
連續加壓煤氣化技術(包括多噴嘴對置式水煤漿氣化技術、經濟型氣流床分級氣化技術、HT-L航天爐粉煤加壓氣化技術) |
以天然氣、油、無煙塊煤為原料的合成氨、甲醇企業實施原料結構調整改造,或用于新建合成氨、甲醇裝置。 |
1、多噴嘴對置式水煤漿氣化技術。水煤漿經隔膜泵加壓,通過四個對稱布置在氣化爐中上部同一水平面的工藝噴嘴,與氧氣一起對噴進入氣化爐進行氣化反應。氣化爐的流場結構由射流區、撞擊區、撞擊流股、回流區、折返流區和管流區組成,通過噴嘴對置、優化爐型結構及尺寸,在爐內形成撞擊流,強化混合和熱質傳遞過程,形成爐內合理的流場結構,達到良好的工藝與工程效果。 2、經濟型氣流床分級氣化技術。原料( 水煤漿、干煤粉或者其它含碳物質)通過給料機構和燃料噴嘴進入氣化爐的第一段,采用純氧或富氧空氣作為氣化劑,可以采用其它氣體如CO2、N2、水蒸汽等作為調節介質控制第一段氧氣的加入比例,使第一段的溫度保持在灰熔點以下;在氣化爐第二段再補充部分氧氣或富氧空氣,使第二段的溫度達到煤的灰熔點以上并完成全部的氣化過程。 3、HT-L航天爐粉煤加壓氣化技術。原料煤經磨煤干燥后,加壓輸送到氣化爐內,采用環形水冷壁、煤粉頂燒單燒嘴,多路煤粉單一氧煤比,粉煤與純氧和水蒸汽在高溫下發生反應,生成主要含一氧化碳和氫氣的粗煤氣。 |
調整原料結構,解決原料(天然氣、油、無煙塊煤)供應不足影響行業發展的難題。提高行業清潔生產水平;提高原料及能源利用效率;減少固體廢物的產生與排放;避免了氣化過程中含硫化物、一氧化碳的工藝廢氣排放。 |
自主研發 |
推廣階段 |
先進煤氣化技術目前只在少數經濟狀況較好的企業采用,有較好的推廣應用前景。 1、多噴嘴對置式水煤漿氣化技術已投運12臺(套)。 2、經濟型氣流床分級氣化技術已投運1臺(套)。 3、HT-L航天爐粉煤加壓氣化技術已投運2臺(套)。 |
2 |
氣體深度凈化技術(包括常溫精脫硫工藝技術,脫羰基金屬、脫氯、脫氨、脫油技術) |
合成氨、甲醇生產原料氣的深度凈化。 |
1、常溫精脫硫工藝技術。應用特種脫硫劑,將合成氨原料氣中H2S、COS及CS2等硫化物脫至各種催化劑所要求的精度(總硫<0.1ppm)。主要包括JTL—1型(吸附—水解—吸附組合)、JTL—4型(吸附—轉化吸收組合)和JTL—5型(吸附—水解—吸附—轉化吸收組合)。 2、脫羰基金屬、脫氯、脫氨、脫油技術。應用特種吸附劑,在常溫~300℃、常壓~15.0MPa條件下將氣體中微量Fe(CO)5+Ni(CO)4、HCl脫除至≤0.1×10-6,微量NH3脫除至≤0.5×10-6。 |
1、常溫精脫硫工藝技術解決了甲醇合成、氨合成催化劑因硫中毒導致壽命短的問題。 2、脫羰基金屬、脫氯、脫氨、脫油技術解決了甲醇催化劑因羰基金屬、氯、氨、油的中毒問題,延長催化劑使用壽命。 |
自主研發 |
推廣階段 |
1、常溫精脫硫工藝技術已在300多家企業推廣應用,市場占有率60%以上。 2、脫羰基金屬、脫氯、脫氨、脫油技術已在80多套氮肥和甲醇裝置中應用。 |
3 |
合成氨原料氣微量CO、CO2脫除清潔生產工藝(包括:合成氨原料氣醇烴化精制新工藝、全自熱非等壓醇烷化凈化合成氨原料氣新工藝技術) |
合成氨生產原料氣微量CO、CO2脫除 |
1、合成氨原料氣醇烴化精制新工藝。變換、脫碳后的原料氣首先通過醇醚化副產粗甲醇或醇醚混合物,將氣體中CO+CO2降至0.1~0.3%,然后經醇烴化將大部分CO、CO2轉化為可在常溫下分離的液態烴和醇,少量CO、CO2轉化為甲烷,反應后氣體中CO+CO2≤10ppm。醇醚化和醇烴化的壓力范圍為5~30MPa,可以與氨合成等壓,也可以低于氨合成壓力。 2、全自熱非等壓醇烷化凈化合成氨原料氣新工藝技術。在不同壓力下設置醇化和烷化,將中壓醇化、高壓醇化、高壓烷化及氨合成四個子系統有效組合。首先經中壓醇化系統對原料氣進行初步凈化,使其中的CO、CO2轉變為甲醇,然后將原料氣加壓送高壓醇化進一步凈化(同時副產甲醇),經兩級醇化后氣體中CO+CO2≤200ppm,再經高壓烷化將CO+CO2轉變為CH4。中壓醇化以產醇為主,高壓醇化及高壓烷化以凈化為主。 |
兩種氣體凈化工藝替代銅洗法氣體凈化工藝,均可將原料氣中必須除去的CO、CO2大部分轉化為甲醇,實現廢物的綜合利用,一方面降低了合成氨生產的成本,另一方面調節了產品結構。替代銅洗工藝避免了微量CO、CO2脫除工序稀氨水的產生與排放,避免了含NH3、CO的再生廢氣的產生與排放。 |
自主研發 |
推廣階段 |
合成氨原料氣醇烴化精制新工藝、全自熱非等壓醇烷化凈化合成氨原料氣新工藝技術均屬綜合利用及氣體凈化清潔生產工藝,有較好的推廣前景。
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4 |
先進氨合成技術及預還原催化劑(包括ⅢJD 氨合成系統、GC型軸徑向低阻力大型氨合成反應技術、JR型氨合成塔系統、XA201-H預還原氨合成催劑) |
氨的合成 |
1、ⅢJD 氨合成系統。內件采用三徑一軸內冷絕熱反應式,采用分流工藝,高壓容器利用系數大、催化劑利用系數高、催化劑升溫還原容易、操作彈性大;內件采用多段直通式,可自卸催化劑。 2、GC型軸徑向低阻力大型氨合成反應技術。采用魚鱗筒徑向分布器,使徑向氣流從切線方向進出催化劑層,最低限度減少催化劑死角。氣流分布通過調節不等孔徑及孔數,以及魚鱗筒的切向再分布特性加以控制,徑向分布較均勻;采用菱形氣體分布器,埋于催化劑層間,催化劑上下貫通便于裝卸,冷熱氣體混合和再分布均勻。 3、JR型氨合成塔系統。采用獨特的換熱結構及工藝流程,充分利用氨觸媒具有的寬溫和高溫活性的特點,采用多段絕熱方式進行氨的合成,觸媒利用充分,氨凈值比冷激內件提高2%以上;充分利用反應余熱,反應熱回收率較其它工藝提高10-20%,減少了冷量及冷卻水消耗。 4、XA201-H預還原氨合成催劑。催化劑生產廠在高空速、適宜溫度、高凈化度原料氣條件下還原氨合成催化劑,還原后的催化劑再經含少量空氣的循環惰性氣體(氮氣)氧化,在催化劑顆粒表面生成氧化膜保護層,使顆粒內活性組分與空氣隔絕。制得的預還原催化劑裝入氨合成塔后,經簡單還原即可投入使用。 |
1、ⅢJD 氨合成系統、GC型軸徑向低阻力大型氨合成反應技術、JR型氨合成塔系統三種國內先進的氨合成技術,氨凈值高,熱利用率高,副產蒸汽多,放空量少,解決了氨合成反應熱的回收問題和傳統氨合成技術氨凈值低放空量大的問題。 2、應用預還原氨合成催化劑,縮短了催化劑還原時間,減少了還原期間廢氣的產生與排放量,還原過程無稀氨水產生與排放。提高了生產運行周期,同時大幅度的節省了上游制氣、凈化等工序的原料、燃料消耗和非生產性時間。保證了催化劑的高活性。 |
自主研發 |
推廣階段 |
先進氨合成技術在節能減排技術進步方面有較好的推廣前景。 1、ⅢJD 氨合成系統已推廣應用30余套。 2、GC型軸徑向低阻力大型氨合成反應技術已投運26套。 3、JR型氨合成塔系統已推廣應用約150套。 預還原催化劑在提高生產運行周期、增加企業效益方面有良好的應用前景。XA201-H預還原氨合成催劑已在5家企業推廣應用。 |
5 |
氮肥生產污水零排放技術 |
氮肥生產企業廢水綜合治理 |
氮肥生產污水零排放技術是先進(適用)的清潔生產工藝與污水治理技術的集成,主要包括以下子項技術: 1、造氣循環冷卻水微渦流塔板澄清技術; 2、“888”等堿液法半水煤氣脫硫技術,硫泡沫連續熔硫、DS型硫泡沫過濾機過濾技術; 3、醇烴化、醇烷化替代銅洗技術; 4、氨水逐級提濃回用技術、無動力氨回收技術; 5、“遠東低壓尿素水解”等尿素工藝冷凝液深度水解技術; 6、甲醇殘液、尿素解吸廢液處理回用技術; 7、油水分離回用技術; 8、新型一套三脫鹽水系統,反滲透制脫鹽水技術; 9、廢水的清濁分流、分級使用技術;10、含氨污水處理新工藝——A/SBR短程硝化工藝等末端廢水處理技術; 11、污染源工藝監控及排水口在線監測,等等。 |
實施氮肥生產污水零排放技術改造,可從源頭上減少污水的產生,最終實現生產污水的零排放。各子項技術解決了氮肥生產中以下環保問題: 1、實現造氣循環冷卻水系統的閉路循環; 2、杜絕了脫硫工段含氨、含硫泡沫廢水的排放; 3、實現了原料氣凈化的清潔生產,避免了稀氨水、再生氣的產生與排放; 4、杜絕了稀氨水的排放; 5、回收了尿素工藝冷凝液中的氨和二氧化碳,廢水回用; 6、避免了甲醇殘液、尿素解吸廢液的排放; 7、減少COD排放; 8、提高樹脂再生過程酸堿的利用率;無酸堿廢水產生; 9、減少含污染物廢水排放; 10、末端廢水治理及回用; 11、增強環保監測能力,保護周邊環境。 |
自主研發 |
推廣階段 |
采用該技術,可使氮肥企業廢水排放量減少至5立方米/噸氨以下,先進企業達到2立方米/噸氨以下。 |
6 |
循環冷卻水超低排放技術 |
適用于循環冷水系統的改造 |
將反滲透脫鹽水作為循環冷卻水系統的補充水,在保證循環冷卻水水質的前提下,大大提高水的濃縮倍數,使循環冷卻水做到基本不排放。 |
降低補充水含鹽量,大幅度提高水的濃縮倍率,減少廢水排放量,實現循環冷卻水廢水的超低排放。 |
自主研發 |
推廣階段 |
該技術可使循環冷卻水系統達到不排或排放很少廢水,如在全行業推廣,可極大限度地減少廢水排放。 |
7 |
氮肥生產廢氣廢固處理及清潔生產綜合利用技術 |
氮肥生產企業的廢氣廢固治理 |
氮肥生產廢氣廢固處理及清潔生產綜合利用技術是先進(適用)的廢氣廢固綜合利用及治理技術的集成,主要包括以下子項技術: 1、全燃式造氣吹風氣余熱回收系統; 2、三廢混燃爐技術; 3、尿素造粒塔粉塵洗滌回收技術; 4、脫碳閃蒸氣變壓吸附回收氫氣技術等。 |
綜合利用氮肥生產廢氣、廢固,減少污染物排放。 1、造氣吹風氣余熱回收利用,減少含CO廢氣的排放; 2、造氣吹風氣余熱、造氣爐爐渣余熱回收利用,減少含CO廢氣的排放、減少廢固的排放; 3、采用洗滌回收技術,將尿素造粒塔尾氣中的尿素粉塵含量從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,減輕了尿素造粒粉塵對周邊建筑物的腐蝕,減輕了尿素粉塵、氨氣排放對周邊環境的污染; 4、回收碳酸丙烯酯等溶劑法脫碳閃蒸氣中的H2,減少廢氣排放,降低合成氨消耗。 |
自主研發 |
推廣階段 |
實施氮肥生產廢氣廢固處理及清潔生產綜合利用技術改造,生產每噸合成氨減少CO 排放量約150 m3,減少廢固排放量約180 千克;年產15萬噸尿素的造粒塔粉塵回收裝置可回收尿素粉塵400噸/年;脫碳閃蒸氣變壓吸附回收氫氣技術噸氨可回收氫氣約25立方米。 |
8 |
氨法鍋爐煙氣脫硫技術 |
氮肥企業等的大型蒸汽鍋爐的煙氣脫硫 |
在脫硫塔內,以氨水為吸收劑,吸收鍋爐煙氣中的SO2形成亞硫酸銨溶液。亞硫酸銨溶液再經空氣氧化生成硫酸銨溶液,硫酸銨溶液利用鍋爐煙氣熱量進行蒸發濃縮,經結晶、分離得脫硫副產物(硫酸銨)。 |
綜合利用氮肥企業的稀氨水、廢氨水,減少氨氮排放;脫除鍋爐煙氣中的二氧化硫。 |
自主研發 |
推廣階段 |
已在約10家氮肥企業的大型蒸汽鍋爐煙氣脫硫中應用,應用前景廣闊。 |
9 |
LH型等蒸發式冷卻(冷凝)器技術 |
氮肥、甲醇等生產企業的換交熱系統 |
高溫介質走管內水平流動,空氣、水與水蒸汽同時在管外被風機強制流動,換熱管內熱介質與管外的水膜進行熱交換,靠水的蒸發以潛熱的形式帶走管內介質的熱量,管內高溫介質被冷卻或冷凝。強化了傳熱傳質過程。 |
替代傳統的“水冷式冷卻器+冷卻塔”熱交換系統組合,實現節水、節能、節約空間和占地面積。 |
自主研發 |
推廣階段 |
替代傳統的“水冷式冷卻器+冷卻塔”熱交換系統組合,減少冷卻水循環量50%以上,節電50%以上。在氮肥行業已有100余家企業應用,推廣意義重大。 |
10 |
氮肥行業工業冷卻與鍋爐系統節水及廢水近零排放技術 |
氮肥、甲醇生產企業工業冷卻水及低壓鍋爐系統 |
1、針對我國不同區域 、不同水質及氮肥、甲醇等行業特點開發循環冷卻系統高濃縮倍數(5倍以上)運行技術實施方案;針對再生水回用于冷卻水系統產生的菌藻滋生等問題,開發配套水處理化學品和處理技術;開發企業工業冷卻水系統處理信息集中監測與智能化控制平臺;優選出濃縮倍率提高到5倍運行的具體實施方案。實現氮肥、甲醇行業工業冷卻循環系統在濃縮倍率5倍工況下安全穩定運行,實現技術成果大面積應用。 2、針對氮肥甲醇行業工業蒸汽鍋爐重點進行不同參數工業鍋爐零排污工況的建立及其系統平衡技術的系列化開發及優化;不同結構工業鍋爐傳熱面金屬化學改性與核態清洗強化技術的系列化開發及優化;化工等凝結水易污染行業的凝結水防污染和回收技術開發;成套技術模塊化實施工藝開發;工業蒸汽鍋爐(壓力≤2.45MPa)節水與廢水近零排放技術關鍵產品的規模化開發及工業鍋爐用戶信息動態數據庫開發。 |
通過集成化工程化關鍵技術的突破,提高氮肥、甲醇行業工業冷卻水的濃縮倍率,提高系統總的循環量;減少工業鍋爐用水廢水排放、提高鍋水濃縮倍率和回收凝結水來減少補充水用量兩種有效途徑來實現氮肥、甲醇行業節約用水。 |
自主研發 |
推廣階段 |
該技術在全行業推廣,將使行業工業用水總量降低20%以上。 |
11 |
尿素CO2脫氫技術 |
尿素生產CO2原料氣的脫氫 |
精脫硫后的原料CO2氣配入適量空氣或氧氣,經壓縮機升壓后送入高壓CO2加熱器,加熱至120-200℃進入脫氫反應器將H2脫至<50ppm。 |
徹底消除H2與O2積累的爆炸事故;減少尿素生產尾氣放空量,降低污染。 |
自主研發 |
推廣階段 |
已投運40余套,市場占有率60~70%。噸尿素減少氣氨排放1.5~2kg。有較好的推廣前景 |

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