尿素工艺废液处理工艺比较

尿素工艺废液处理工艺比较

摘要：尿素生产时产生的一些废液会对环境造成污染，因此需要采取一些工艺

方式来处理。对一些工艺进行了比较，从它们的工艺流程和操作方法进行研究，

并分析了它们的特点。对于现如今的尿素生产装置，已经采取了最新的技术，并

取得了良好的效果，主要对废液工艺处理做出了分析。

关键词：尿素；工艺废液；水解解析；水解汽提

引言

在尿素生产过程中，无论是采用氨汽提工艺、CO2汽提工艺还是传统的水溶

液全循环工艺，每生产1t尿素产生约300kg的工艺废液，其中含有4%～5%（质

量分数，下同）的NH3和1%～3%的尿素。为了有效回收NH3和尿素并达到排放

标准要求，水溶液全循环尿素装置最初采用水解解吸工艺处理工艺废液，但工艺

废液中的尿素无法得到有效分解，处理后的废水不能直接回收使用，还需作进一

步用水解汽提工艺处理工艺废液，接下来本文将作具体阐述。

1工艺流程

1.1解吸水解工艺流程

氨水槽中的溶液含有NH3、CO2及尿素，溶液通过解吸塔给料泵送出，其中

一部分送至低压甲铵冷凝器作吸收剂，其余经解吸塔换热器预热后入第一解吸塔

上部。溶液从上至下流径床层时，溶液中的大部分NH3和CO2被水解塔和第二

解吸塔来的气体汽提出来。出水解塔底部的溶液经预热器换热后进入第二解吸塔

上部继续CO2，所需热量由从水解塔底部加入的高压蒸汽提供。在第二解吸塔内

溶液从上至下流径床层时，溶液中的NH3及CO2被从塔下部加入的低压蒸汽全

部汽提出来。出第二解吸塔底部的液体含有微量的NH3及尿素。通过解吸塔换热器、工艺冷凝液冷却器冷却至约50℃，再由工艺冷凝液泵送至化水站处理后作为

锅炉给水。出第一解吸塔的气体到回流冷凝器进行冷凝，冷凝后的气液混合物进

入回流冷凝器液位槽中分离。溶液经回流泵送出，一部分返回第一解吸塔顶部作

为回流液，其余则送至低压甲铵冷凝器。出回流冷凝器液位槽的气体至常压吸收

塔进一步回收氨。

1.2水解汽提工艺

在水解汽提工艺流程中，水解塔内设有一定数量的筛板塔盘，板上设有溢流

堰和弓形降液管，溢流堰高度较高，所有塔盘载液量决定物料停留时间；在2层

塔板间存在气相空间，在蒸汽汽提的作用下可使水溶液中的NH3和CO2得到部

分解吸，并使水解反应能深入进行。采用高效塔盘内件，使解吸塔与水解塔合二

为一，解吸与水解操作压力均为1．2MPa，物料停留时间在1．5～2．0h。

2尿素水解制氨工艺废液的产生及成分

尿素水解器是个密闭容器，尿素溶液进入水解器后产物为氨气、二氧化碳和

水蒸气等气体，从尿素水解器上部输出到脱硝装置。尿素溶液带的少量缩二脲等

杂质不能随产品气排出，随着尿素水解器的长期运行，尿素溶液中的杂质浓度会

越来越高，因此水解需要根据运行情况定期从底部排液，将沉积的杂质一同排出。通常为每周排放两次。尿素水解器排出的废液主要成份为30%尿素（CO（NH2）2），约5%缩二脲（C2H5N3O2），微量的Cr+6，其余为水。

3尿素水解制氨废液处理方案及分析比较

根据火力发电厂废水零排放要求，文中对尿素水解废液采用三种方法进行处理，分别为：1.废液炉内分解；2.废液蒸发、干燥处理；3.废液蒸发、离心处理。

具体方案如下。

3.1废液炉内分解

将尿素水解废液收集在废液箱内，废液箱高液位时或定期通过废水泵将废液

输送至安装在锅炉炉膛上（炉膛温度850~950℃区域）的喷枪内，然后喷入炉内

在高温烟气的作用下分解成氨气和水，氨气与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水。

3.2废液蒸发、干燥处理

将尿素水解废液收集在蒸发器内收集，蒸发器高液位时或定期将启动废液蒸发、干燥系统，先将废液在蒸发器内浓缩后，浓缩液排至干燥机中进行干燥，蒸

发器及干燥机产生的水蒸汽排至氨气吸收槽收集。主要设备包括蒸发器、电加热

干燥机、废液泵。

3.3废液蒸发、离心分离处理

将尿素水解废液先收集在废液箱内，高液位时将废液打至蒸发器内加热浓缩，然后对浓缩液进行冷却，浓缩液经冷却后产生大量尿素结晶，然后排入离心机进

行分离，尿素颗粒袋装固废处理，母液存放至废液箱。

3.4尿素废液处理方案比较分析

通过尿素废液处理工艺可以看出：当采用废液炉内分解方案，将废液喷入锅

炉炉膛，可以利用锅炉燃烧能量，不需要其它能源，并可以将废液完全分解不产

生固废。但是需要在锅炉炉膛设置尿素溶液喷枪，在运行时需要注意雾化空气系统，避免喷枪出现滴液现场，以免发生喷枪滴液引起的锅炉爆管。当采用废液蒸发、干燥处理方案，由于最终采用电干燥器，因此能耗较高。同时由于尿素溶液

浓缩液及尿素颗粒具有一定的粘性，蒸发器、干燥机内部需要定期人工清理，运

行维护工作量较大。废液处理后最终会产生尿素、缩二脲等混合物。当采用废液

蒸发、离心分离处理方案，尿素浓缩后采用离心机出料，因此能耗相对较小。但

是经过离心机后的尿素溶液还需要再次收集，因此系统较复杂，较液蒸发、干燥

处理方案多了一个废水罐。同样蒸发器、离心机需要定期人工清理、运行维护工

作量较大。废液处理后最终会产生尿素、缩二脲等混合物。

4流化床造粒技术

该技术主要是用来制备大颗粒的尿素。大颗粒尿素的优点是在生产过程中基

本上不会对环境造成污染，在运输和使用中可以减少粉尘的损失，贮藏比较方便。工艺流程将质量分数为96%的尿素溶液注入到造粒机的喷头总管中，经过雾化之

后喷洒在处于流化状态的晶种上。一些微小的液滴可以进行蒸发和固化，从而形

成颗粒尿素。它的优点是，将空气雾化和流化床进行结合，提高了造粒的效率，

生产能力较大，成品的质量好，颗粒大。它的操作简单，开停车的时间较短，灵

活性好，适应性强。在尿素装置中，把二氧化碳汽提工艺和Hydro大颗粒流化床

造粒技术进行结合，它们具有以下的工艺特点。①在脱氢装置中可以将二氧化碳中的氢气去除掉，降低系统运行的风险。②应用了甲氨冷凝机和高效塔板可以降低合成塔反应所需要的体积。③可以提高汽提效率，降低操作压力，降低低压循环系统的负荷。④降低尿素粉尘的排放，减少环境污染，提高环境质量。

5汽提工艺的特点

5.1操作弹性较高

选用耐腐蚀的双相钢作为高压设备，主要是针对尿素工艺，并且经过了工业

的验证。在进行无氧气转化的条件下，其耐腐蚀性和机械强度仍然不会发生改变。它可以在低负荷下进行不断地运转，同时不会影响设备的寿命。即使装备发生了