氮肥装置脱盐水平衡的建立与测算分析

郝莉莉

（海洋石油富岛有限公司，海南 东方 572600）

某氮肥企业因其水的利用途径复杂，较难寻找出节水降耗的清洁生产途径[1]，因此采用从水的单一用途——脱盐水——寻找减污增效、节能降耗的清洁生产机会。本文参照清洁生产审核物料核算的操作规范[2-3]，在氮肥装置清洁生产审核中对脱盐水进行了平衡建立与测算分析，可为氮肥企业水资源利用及其深入研究提供基础数据支持。

1 水平衡测算分析的操作框架

参照清洁生产审核对于物料平衡的操作规范和清洁生产审核程序中物料平衡建立与测算的工作步骤，水平衡核算操作步骤主要包括：原始资料收集/基础资料整理、水平衡的建立、核算与分析。其中，原始资料收集/基础资料整理需在输入物料数量和确定输入/输出物料位置的基础上，以现有统计报表中的指标设置为基础确定输入/输出物质数量，并在对统计报表中缺省的相关数据进行相应的现场测定。

2 脱盐水平衡的建立

2.1 数据来源

一般情况下，氮肥装置的生产运行采用DCS系统进行控制，即：在DCS上可以获得脱盐水系统水平衡测算分析所需的相应数据。基于氮肥装置连续式的生产方式，按照清洁生产审核的操作规范，该氮肥装置脱盐水系统水平衡测算分析的数据来源于正常工况下的72h内的日常生产统计数据（以“日”为单位）。

2.2 产品中含水成分的核算

由于脱盐水在氮肥生产中亦作为原料使用，故在建立脱盐水平衡的过程中需要对NH3产品、CO2产品、CO（NH2）2产品中的脱盐水成分进行核算，包括：①根据氮肥装置的生产工艺特征，由合成氨装置生产的NH3产品中的H元素来源于脱盐水，即：脱盐水亦作为原料使用，故需要根据NH3产品的产量对脱盐水的消耗量进行核算。②根据NH3的化学表达式、NH3的化学反应方程式（2H2O→4H2→8/3NH3）可知：以NH3质量A为基础经计算得到的NH3（含H量）质量为A*3/17/*1/2。根据氮肥装置的生产工艺特征，由合成氨装置生产的CO2产品中的O元素来源于脱盐水，即：脱盐水亦作为原料使用，故需要根据CO2产品的产量对脱盐水的消耗量进行核算；③根据CO2的化学表达式、CO2的化学反应方程式（2H2O→CO2）可知：以CO2质量B为基础经计算得到的CO2（含O量）质量为B*32/44。根据氮肥装置的生产工艺特征，由尿素装置生产的CO（NH2）2产品中的H、O元素来源于脱盐水，即：脱盐水亦作为原料使用，故需要根据CO（NH2）2产品的产量对脱盐水的消耗量进行核算。根据 CO（NH2）2的化学式、CO（NH2）2的化学反应方程式，易知：以CO（NH2）2质量C为基础经计算得到的CO（NH2）2（含H、O量）的质量为C*18/60。

2.3 水平衡的建立

通过对相关数据的整理汇总与测算，可建立该氮肥装置脱盐水系统的水平衡，详见图1。

3 脱盐水平衡的测算分析

图1 氮肥装置脱盐水系统水平衡图

图2 氮肥装置脱盐水系统水平衡汇总图

基于已建立的氮肥装置脱盐水系统的水平衡（图1），可得到该氮肥装置脱盐水系统的水平衡汇总图，详见图2。对于该氮肥装置脱盐水消耗，经测算分析，表明：水平衡建立期，合成氨装置脱盐水消耗量为5.871吨/吨氨，高于合成氨装置设计值5.10吨/吨氨，单位尿素脱盐水消耗量为3.258吨/吨尿素。

基于该氮肥装置脱盐水平衡的测算结果，按照清洁生产审核思路和实践经验，可从合成氨装置蒸汽管线疏水阀和蒸汽排空截止阀是否存在跑冒蒸汽现象、合成氨装置脱氧槽存在大量蒸汽放空现象、合成氨装置/尿素装置是否监控了脱盐水输送环节、合成氨装置（如：脱氧槽、辅助锅炉等）是否存在低压蒸汽的排放现象、是否优化合成氨装置操作过程、是否对同等条件下水资源消耗量较少的当班员工建立奖励措施、循环利用合成氨装置排污水等方面着手制定相应的方案。

4 结论

通过对氮肥装置-脱盐水系统建立水平衡，经测算后表明：平衡建立期的合成氨装置脱盐水消耗量为5.871吨/吨氨，高于合成氨装置设计值5.10吨/吨氨，单位尿素脱盐水消耗量为3.258吨/吨尿素。基于该结果，可进一步制定相应的清洁生产方案以提高该氮肥装置脱盐水的利用效率。

[1]李文湘.企业清洁生产审计手册[M].北京：中国环境科学出版社，1996.

[2]国家环境保护总局科技标准司.清洁生产审计培训教材[M].北京:中国环境科学出版社,2001:61-78.

[3]叶新,李汉平.清洁生产审核中的物料平衡操作规范[J].化工环保,2010，30(4):340-343.□