尿素放空尾气与锅炉烟气的综合治理

钟思伟，杨晓华，肖 聪，黄万铭，杨晓勤，蒋远华

(湖北宜化集团有限责任公司 湖北宜昌 443000)

近年来，随着国家环保要求越来越严格，对化工装置排放的尾气进行综合治理、降低环保设施的运行费用，成为企业挖潜增效的重要举措。针对该问题，湖北宜化集团有限责任公司下属贵州宜化化工股份有限公司(以下简称贵州宜化公司)将尿素装置的放空尾气引至锅炉烟气脱硫系统，即将尿素尾气与锅炉烟气的治理相结合，实现以废治废，既解决了尿素放空尾气氨含量超标的问题，又降低了锅炉烟气脱硫的运行成本。据初步测算，实现尾气综合治理后，每年可节省脱硫装置运行费用约367万元。

1 装置简介

贵州宜化公司尿素装置设计产能300 kt/a，实际产量为350 kt/a，高压圈放空尾气量为4 000 m3/h(标态)，其主要成分为N2，含氨质量浓度为1 200～1 300 mg/m3(标态)。

贵州宜化公司有1台130 t/h循环流化床锅炉，锅炉烟气脱硫采用NaOH法，不仅避免了石灰法塔内易结垢的问题，而且具备钠碱法吸收效率高的特点。脱硫装置烟气处理量320 000 m3/h(标态)，年NaOH消耗量2 838 t，运行成本较高。

NaOH溶液吸收SO2并副产亚硫酸钠的过程分为吸收和中和两大步骤[1]。吸收：2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O，Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3，总反应为NaOH+SO2=NaHSO3。中和：NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O。

2 可行性分析

尿素装置的尾气回收至烟气脱硫系统后，在吸收塔内与吸收溶液接触混合，尿素尾气中的氨和锅炉烟气中的SO2与吸收溶液中的(NH4)2SO3和NH4HSO3反应而被脱除，吸收液循环利用，发生的化学反应如下[2]：

SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3

SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3

NH3+NH4HSO3=(NH4)2SO3

由于尿素尾气中的氨含量相对于氨水而言很低，在与锅炉烟气中的SO2充分接触后，氨可以完全反应，没有其他有害物质产生，不会产生二次污染。因此，该改造完全满足现有脱硫工艺的要求，是对现有生产工况的合理优化。

3 改造案例

为解决尿素装置放空尾气的处理问题，贵州宜化公司进行了尿素尾气引入锅炉烟气脱硫系统的改造。如图1所示，从尿素装置尾吸塔后配1根Ф 159 mm不锈钢管道至烟气脱硫系统的脱硫塔，在尿素尾吸塔原流程处增加1只调节阀，以防止尿素装置出现超压事故，并在尿素装置至烟气脱硫塔管道上配置吹扫蒸汽以防止堵管。

4 运行效果

改造实施后，SO2和氨均实现达标排放，其中氨排放质量浓度为10 mg/m3(标态)。改造前，烟气脱硫系统NaOH消耗量为8.60 t/d，年消耗量为2 838 t；改造后，NaOH消耗量降至4.23 t/d，日增效益10 488元，年效益在367万元左右。

贵州宜化公司将尿素尾气与锅炉烟气治理相结合，不仅排放指标达到标准要求，而且实现了以废治废的目标，同时降低了脱硫成本，系统运行更加经济环保。

图1 改造后的工艺流程