周迎新 ， 张二兴 ， 刘付云

(河南心连心化肥有限公司 ， 河南 新乡　453731)



解吸废液处理回用总结

周迎新 ， 张二兴*， 刘付云

(河南心连心化肥有限公司 ， 河南 新乡453731)

摘要：系统性介绍了尿素解吸废液处理项目的成功回收应用，总结了该技术的可行性和优越性，从而实现了本单位废水的综合利用，起到了环保节能的目的。

关键词：环保 ； 废水 ； 处理回用

0前言

尿素解吸废液是尿素生产中含有尿素以及游离氨不能进行回收利用的液体，其主要成分为氨、尿素以及水中的阴阳离子等成分。尿素工艺冷凝液在解吸塔进行蒸汽解吸时，由于在塔内反应速度小以及停留时间、解吸效率降低等原因，不能完全将废液中的氨进行回收，因此在废液排放时会含有少量的尿素以及游离氨，废液只能经过污水处理进行外排。

随着合成氨厂生产规模的不断扩大，尿素工艺冷凝液的产量以及废液水质也随之发生了变化，目前大多数氮肥厂未对该废水进行处理回用，而是将尿素解吸过的废液通过终端处理后进行外排。心连心公司的新尿素工艺，对尿素解吸废液水质进行分析，其COD<70 mg/L，氨氮<20 mg/L，Cl-<34 mg/L，电导<40 μs/cm，认为该废水可以回收利用。经结合徐州水处理研究所进行调研、测试、试验，能达到回至各循环水进行补水，降低新鲜水用量，同时还能降低污水终端处理负荷，起到环保节能的目的。

1背景

河南心连心化肥有限公司四分厂(暨45·80项目)，现具有年产合成氨45万t、颗粒尿素80万t的生产能力。四分厂解吸废液COD为40~50 mg/L，氨氮为20~30 mg/L。通过引进徐州水处理研究所的螯合树脂处理工艺进行小试，氨氮降到1 mg/L以下，pH值为3~4，树脂的洗脱率>90%，并且树脂可以进行重复利用。产品水(酸水)送往尿素循环水、溴化锂循环水和合成循环水。减少了循环水补硫酸量，降低了酸消耗以及新鲜一次水的使用量。

2工艺流程

2.1尿素解吸废液产生工艺流程

尿素工艺冷凝液经过解吸塔换热器换热后送到解吸塔上段，解吸出氨和CO2，解吸塔上段出液，经水解塔给料泵加压到2.0 MPa(绝)，经水解塔换热器换热后进入水解塔上部，水解塔的下部通入界外来2.5 MPa(绝)的蒸汽，使液体中所含的少量尿素水解成氨和CO2，气相进入解吸塔上段，液相经水解换热器后进入解吸塔下段，解吸塔下部通入0.45 MPa的蒸汽进行解吸，从液相中解吸出来的氨和CO2及蒸汽，在回流冷凝器中进行冷凝吸收，冷凝液一部分作为回流液回流到解吸塔上段的顶部，以控制出塔气相中的水量；另一部分冷凝液送到低压甲胺冷凝器，解吸塔产生的废液(俗称解吸废液)经精制工艺凝液泵外送。

2.2解吸废液处理的工艺流程

解吸塔产生的废液，通过解吸废液输送管道，经解吸废液与一次水进行换热，降温到50 ℃以下补入解吸废液缓冲水箱，通过水泵加压，将解吸废液打入螯合离子交换器进行氨氮洗脱，合格后回用至溴化锂、合成、尿素循环水系统，工艺流程见图1。一次水换热后，其水温提到25 ℃以上，提高了反渗透的产水量。

图1　废液回收工艺流程图

3工艺原理

改进型螯合树脂(chelate resins )，是一类能与金属离子形成多配位络和物的交联功能高分子材料。改进型螯合树脂吸附金属离子的机理是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构，而离子交换树脂吸附的机理是静电作用。因此，与离子交换树脂相比，改进型螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性也更高，广泛应用于各种金属离子的回收分离、氨基酸的拆分以及湿法冶金、公害防治等方面。

3.1成分结构

改进型螯合树脂是能从含有金属离子的溶液中以离子键或配位键的形式，有选择地螯合特定的金属离子的高分子化合物。该树脂以交联聚合物(苯乙烯/二乙烯苯树脂)为骨架，连接以特殊功能基构成。它属于功能高分子。改进型螯合树脂一般通过高分子化学反应制得，也可将含有配位基的单体经聚合反应或共聚反应成为在高分子主链或侧链中含有配位基的树脂。

3.2工艺原理和再生原理

原水从螯合树脂床上部向下流动，通过螯合树脂层进行下列离子交换反应：

经过改进型螯合离子交换后，水中的绝大部分阳离子被树脂交换吸附。阳床失效后采用盐酸再生，是上述反应的逆反应。

4主要设备及运行指标

该项目使用的主要设备为螯合离子交换器，内部装有改进型螯合树脂(是一类能与金属离子形成的多配位络和物的交联功能高分子材料)；其次为管壳式换热器、普通水箱等。

4.1螯合离子交换器材质

进水装置采用穹型多孔板(衬胶)；中间排水装置为支母管式316L，采用316L耐酸不锈钢绕丝；进酸装置为支母管式316L，采用316L不锈钢绕丝。集水装置采用穹型多空板(衬胶)石英砂承托层。

4.2螯合离子交换器内部树脂

螯合离子交换器内部装有改进型螯合树脂，是一类能与金属离子形成多配位络和物交联功能高分子材料。改进型螯合树脂吸附金属离子的机理是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构，而离子交换树脂吸附的机理是静电作用。因此，与离子交换树脂相比，改进型螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性也更高，广泛应用于各种金属离子的回收分离、氨基酸的拆分以及湿法冶金、公害防治等方面。

4.3螯合离子交换器运行指标要求

离子交换器进水压力≤0.6 MPa；螯合进水温度≤50 ℃。

图2　螯合离子交换器

5螯合离子交换器运行情况

表1　螯合离子交换器运行情况

从表1中看出， 换热器出口温度平均为41.88 ℃(树脂设计温度80 ℃，最佳温度30~40 ℃)，螯合出水氨氮平均0.64 mg/L(指标≤2 mg/L)，氨氮脱除率平均92.08%(指标≥90%)，在进水氨氮为8.51 mg/L条件下，出水pH值平均为3.53。由于解吸废液与一次水进行换热，提高一次水温度近2 ℃，反渗透整体产水效率提高了约5%，6套产水总量增加了15 m3/h。

6投资与效益

螯合离子交换器是徐州水处理研究所设计的，整套装置的设计通过创新性的思维，将尿素解吸塔产生的废液进行处理回用，在节能减排等方面取得了较好的效果。本项目总投资89.22万元，处理水量按照37 m3/h，计算投资回收期在0.9年，达到预期的效果。

7总结

目前解吸废液处理回用水量在37m3/h。经离子交换器处理后，出水氨氮在0.5 mg/L以下，pH值为3~4。离子交换器再生后处理水质正常。处理后的尿素解吸废液代替了软水产生量，缩短了阳床运行时间，减少了盐酸消耗量近30 t/a；同时将处理后的37 m3/h产品水送往尿素循环水、溴化锂循环水和合成循环水，作为补水使用，降低了新鲜一次水使用量，节约新鲜水约27万t/a。总之，该项目的成功实施，为公司节水和水资源合理利用及循环水的水质改善提供了有利条件，为实现整个公司环保、节能又迈进了坚实一步。

生物催化由醇制胺不再难

华东理工大学近日发布消息称：该校生物反应器工程国家重点实验室、上海生物制造技术协同创新中心许建和课题组利用自主创制的两种新酶制剂，独立开发出一条制备高值手性胺的双酶协同催化反应合成路线，通过该途径仅需消耗廉价的氨水和醇即可合成高值手性胺。

该路线是一条更加绿色高效的手性胺合成路径，具有极大的工业应用潜力，标志着我国生物催化和手性胺的合成达到国际领先水平。

据悉，该反应可以将多种仲醇高效地转变为高附加值的手性胺，转化率高达98%，而手性胺的分析得率最高可达94%，光学纯度均大于99%，不仅解决了手性胺的合成难题，还实现了合成过程的“零排放”。

胺类化合物是医药、农药、化妆品等精细化学品合成中常用的中间体。目前约40%的手性药物分子中含有手性胺结构单元，这些手性药物分子具有独特多样的生理或治疗功效，如兴奋、解充血、消炎、抗病毒等。目前工业化生产手性胺的方式主要为化学合成法或酶促拆分法，一般需要金属催化剂或高压等极端反应条件，同时存在选择性差、收率低、排放多等先天不足。近年来，国外学者虽也开发出了一系列由醇制胺的化学合成路线，拓展了胺的合成路径，但工艺非常复杂，且无法解决上述问题。

鉴于手性胺合成中存在的种种问题，华东理工大学生物催化研究室创造性地发明了双酶协同合成手性胺的新途径。该途径首先利用醇脱氢酶实现完全脱氢并全部生成相应的中间产物酮，然后利用最新设计研制的新型胺脱氢酶实现酮的不对称胺化还原。

该路线的奇妙之处在于借助两种酶的协同催化进行“一锅法”反应，仅仅消耗氨水即实现了由醇到手性胺的不对称转化，具有简便、协同和绿色等多重优势。

中图分类号：TQ09

文献标识码：B

文章编号：1003-3467(2016)01-0053-03

作者简介：周迎新(1983-)，男，助理工程师，从事化工生产技术管理工作，电话：13598610996；联系人：张二兴 (1983- )，男，助理工程师，从事化工生产技术管理工作，电话：13938769081。

收稿日期：2015-11-21