天脊煤化工集團股份有限公司、天脊集團鉀鹽有限公司創(chuàng)新開發(fā)的一種離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀節(jié)水減排的新工藝，因節(jié)水減排效果顯著，可讓硝酸鉀老裝置老工藝“煥發(fā)青春”，入選了《石化綠色工藝名錄（2021年版）》。

耗水回水是難題

“綠色化工、清潔生產(chǎn)”是現(xiàn)代化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的一大主題。但重要農(nóng)用肥原料硝酸鉀的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的耗水量和排放的污水量很大。傳統(tǒng)的硝酸鉀生產(chǎn)工藝采用原離子交換法，一個周期有7個階段，生產(chǎn)1噸產(chǎn)品，僅第三階段接受氯化銨和第七階段水洗過程就會消耗43噸新鮮水，全過程廢水排放量約44噸，

為實現(xiàn)廢水無外排，企業(yè)會將廢水進行回用。但廢水回用又產(chǎn)生了三大難題：一是在保證廢水回用不對系統(tǒng)操作造成太大不利影響的同時，要保證廢水全部回用，兩者之間存在矛盾;二是廢水回收后，生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)一定程度的失衡，降低了硝酸鉀產(chǎn)量;三是透析銨、透析鉀含量升高，不僅影響系統(tǒng)正常運行，也造成了產(chǎn)品質(zhì)量的波動。

改進工藝過難關(guān)

為解決上述問題，技術(shù)團隊經(jīng)過多次討論確定了技改方向，并在生產(chǎn)裝置中進行實踐。通過多次工藝調(diào)整，新工藝實現(xiàn)了廢水不外排并分級回收利用，創(chuàng)造性地解決了傳統(tǒng)工藝中廢水排放量大及超標(biāo)排放的難題，降低了新鮮水的用量，最終實現(xiàn)廢水無外排、系統(tǒng)全利用。

他們研發(fā)的新硝酸鉀生產(chǎn)工藝將原來的7個階段調(diào)整為6個階段，取消了傳統(tǒng)工藝的第五階段正洗，即在第二次反洗后直接進行上硝銨階段。這樣一來，既減少廢水量，解決了水平衡問題，又縮短工藝流程，提高了硝酸鉀產(chǎn)量。新工藝還將過程中產(chǎn)生的廢水分為儲備槽廢水和廢水槽廢水兩類進行回收和循環(huán)利用。該工藝實施后，每一個完整循環(huán)，少回收廢水10噸，回收的廢水也完全能滿足交換用水的需要。同時，隨著過程中廢水量的減少，硝酸鉀和氯化銨的接收濃度也隨之提高。同時，新工藝還采取了三效蒸發(fā)，充分利用工藝蒸汽對物料進行預(yù)熱，縮短了蒸發(fā)時間，大幅降低一次蒸汽的用量。

此外，在新工藝的開發(fā)和試運行過程中，技術(shù)團隊還解決了幾項技術(shù)難題。他們通過調(diào)整確定新的分析指標(biāo)和強化過程分析，解決了廢水回收后影響樹脂再生的問題;通過根據(jù)環(huán)境溫度變化提高原料溶液濃度，縮短上銨、上鉀時間，使離子交換柱總的運行周期滿足生產(chǎn)需要等措施，解決了接收時間延長、工藝?yán)淠涸龆嘤绊懮a(chǎn)負荷的問題;通過提高原料濃度，控制反洗1和反洗2的流速和時間，減少進水和排水量，并通過用冷凝液預(yù)熱物料降低冷凝液溫度以滿足系統(tǒng)要求等措施，解決了水平衡問題;通過確定透析銨、透析鉀的最高限值，并添加副料，解決了透析銨、透析鉀濃度高的問題;通過更換相關(guān)設(shè)備、管道及材料，解決了廢水回用后，相關(guān)設(shè)備腐蝕增大的問題。

節(jié)水降耗雙獲利

在運行成本方面，以年產(chǎn)硝酸鉀7637.9噸為例，新工藝每噸產(chǎn)品原料消耗氯化鉀0.75噸，較傳統(tǒng)工藝減少了0.12噸，預(yù)計年可節(jié)省成本211.8萬元;年新鮮水用量0.072萬噸，較傳統(tǒng)工藝減少了30.53萬噸，節(jié)省成本117.84萬元。

在生產(chǎn)能耗方面，新工藝每噸產(chǎn)品消耗蒸汽3.47噸，較傳統(tǒng)工藝減少了4.52噸。此外，新工藝實施后，完全消除了裝置對水體的污染，每年可減少排放26.73萬噸廢水，實現(xiàn)利潤60.81萬元。

通過強化控制過程和多級提濃減排，新工藝提高了副產(chǎn)品氯化銨的產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本，進一步提高了市場競爭力。該工藝也先后獲得中國石油和化學(xué)工業(yè)專利獎優(yōu)秀獎，氮肥、甲醇行業(yè)技術(shù)進步獎三等獎等。（中國化工報 劉冰逸）