氮肥生产污染问题及其对策

氮肥生产污染问题及其对策

对氮肥生产行业现状的分析表明，推进清洁生产势在必行，提出一些清洁生产方式。

标签：氮肥生产；污染；清洁生产

氮肥生产一直在中国农业领域发挥着举足轻重的作用。2017年，我国有氮肥生产企业564家，合成氨共计4628.9万吨，生产氮肥（优质纯氮）3027万吨，实现氮肥自给。氮肥行业的可持续发展迫切需要实施清洁生产。清洁生产作为一个全过程的污染预防战略，已成为21世纪的新环境概念和战略。清洁生产强调废物的“减少来源”，公司从产品设计，原材料选择，工艺改革和生产管理开始最大限度地减少资源转化为产品，最大限度地减少污染物及其在生产过程中对环境的影响。

1 生产状况分析

碳元素与氧气（或水）反应形成混合气体，然后经过脱硫，转化和脱碳等纯化过程。分离和纯化H2和CO2，并使用H2和CO2进行以下反应以获得氨和尿素：

H2+N2=2NH3+Q 2NH3+CO2=CO（NH2）2+H2O-Q

氮肥生产存在以下特点：

1.1 高能耗、用水量大

氮肥生产是高能耗和用水大户。2005年，该行业每年消耗110亿立方米天然气，占该国总消费量的22%；煤炭消费量5551万吨（标准），占全国煤炭消费总量的3.6%；它消耗586亿千瓦时，占该国总用电量的2.4%。氮肥工业也是主要的用水户，每年消耗27亿吨水，平均含有58吨氨。

1.2 原料紧张

氮肥原料主要是煤，石油和天然气。中国的氮肥原料主要是煤炭，占65%以上，天然气仅占20%，这取决于中国能源结构的特点。以油为原料的厂家由于油价居高不下生产逐渐萎缩；以天然气为原料的制造商已将新工厂投入运营，但比例并没有增加；煤基原料的产量和比例迅速增加。

1.3 排污量大

1.3.1 废水

氮肥企业是大型用水户，年产15万吨尿素的企业每天可排放3万至4万吨污水。污水中有多种污染物，如氨氮，氰化物等。

1.3.2 废气

废气主要来自产气废气，其次是储罐中的空气，合成罐中的气体和电中的氢气。造气废气主要是烟尘、CO和SO2。

1.4 末端治理负擔重

由于氮肥企业的环境污染控制往往是基础设施投资和高运营成本的大量投资，氮肥企业缺乏环境污染控制资金。许多公司忽视了社会和环境影响；另一方面，治理设施的运营成本普遍较高，一些工厂更愿意受到惩罚而不是配备废水处理项目。

2 清洁生产途径分析

2.1 采用先进造气技术，高效造气

目前，更成熟可靠的煤气化技术是德士古气化技术和荷兰壳牌谢尔煤粉气化技术。Shell气化技术是荷兰壳。该公司开发的技术碳转化率为99%，有效气体（CO+H2）超过90%，副产品高压蒸汽具有低氧耗。

2.2 高效脱硫技术

脱硫过程的一个共同特征是它吸收H2S和反应产生的负二价硫离子，使其蒸发成元素硫。另外，为了促进氧化反应率，提高了脱硫器的脱硫能力，中国已开发和应用脱硫催化剂如氢醌，ADA，MSQ和单宁，和PDS和888高效率脱硫的催化剂。目前，一些工厂使用低浓度稀氨水催化原料气中的对苯二酚。在清洗过程中必须连续补充稀氨水，硫，氨等排入制气冷却循环水系统或溢出到工厂的污水排放口。因此，采用高效脱硫催化脱硫代替稀氨脱硫是氮肥行业清洁生产的有效手段，可以大大降低脱硫成本，提高硫磺回收率，减少硫污染。

2.3 双甲工艺

新的双金属工艺主要用于原料气体净化。原料气变换后，通过甲醇化（CO+2H2CH3OH，CO2+3H2CH3OH+H2O），使原料气中的CO+CO2达到0.1～0.3%，再通过甲烷化（CO+2H2CH3OH，CO+4H2CH4+2H2O），使原料气中的CO+ CO2≤10ppm。使用该工艺代替铜洗涤工艺可节省铜，冰醋酸，液氨等的材料和蒸汽消耗，同时减少和消除两种污染源：①消除铜洗涤，流动，滴落和铜漏水造成的水污染；②副产物生产出有用的甲醇，消除了铜爆破再生气体的排放污染。

2.4 炉渣综合利用，推广热电联产

在氮肥企业中，利用制气渣和制煤渣作为燃料，将热电联产技术作为清洁生产的重要手段，具有以下优势：①热电联产的热效率很高，一般可以达到60%以上，远远高于纯发电项目的热效率（约35%）；②增加自发电比例，降低电费。

2.5 污水零排放综合整治

包括改进两个水（生产污水和循环冷却水）闭路，硅油脱硫代替氨脱硫，酒精烷基化工艺代替铜洗工艺，不同水质（软水，浅软化水，软化水）合理使用，氨工艺冷凝水处理，尿素分析废液水解和回收等清洁生产技术改造和综合整治技术的主要内容。

2.6 废气清洁生产途径

如果不再循环，不仅会污染环境，还会造成资源浪费。常用的清洁生产手段有：①对于制气吹风，采用集中恢复措施分阶段回收热能；②洗涤装置设置在尿素造粒塔顶部，采用原子屏蔽拦截方式溶解和吸收顶部废气中的尿素粉尘。

3 推进化肥农药减量化的对策建议

有机碳或有机物的含量是标准化的。尤其是DDT，DDE和HCB。高分配系数表明该化合物具有很强的分裂成泥浆有机物的倾向。即使水溶性y-HCH，其分配系数Kom也大于800。对于这些化合物，由于吸附相对较高，即使在水中的浓度低的情况下，也可以在沉积物中获得高浓度。

农药和化肥使用者缺乏必要的使用知识，他们的安全意识不高，不按操作规程使用，违规喷洒剧、高毒农药，逆风操作，造成中毒事故的发生。因此，提出以下建议：

3.1 积极学习欧盟等国家的成功经验，完善相关制度

目前，世界各国越来越重视生态农业。特别是欧盟采取了一系列措施来降低化肥和农药的强度，值得学习。首先是全面应用法律制度，经济激励和培训促进减肥。其次，禁止使用剧毒农药来促进农药的减少。目前，中国“农业法”中只有两个与化肥有关的法律规定，定义含糊不清。“肥料登记管理办法”和“农药管理条例”限制化肥的登记和生产，对农药的使用没有详细规定。从形势来看，“化肥和化学农药减少工作计划”。建议学习国外化肥和农药控制系统的经验，制定一系列强制措施，加强对水营养素和农药残留的监测。

3.2 建立农田营养平衡数据库，提高化肥和农药的使用效率

目前，缺乏详细的农田营养平衡数据库，使土壤测试配方精细，牢固，按需开发精确施肥。