合成氨工業(yè)污染防治技術政策編制說明（征求意見稿）

《合成氨工業(yè)污染防治技術政策》編制說明（征求意見稿）

1項目背景

1.1任務來源

為進一步加強合成氨工業(yè)的污染防治，促進合成氨工業(yè)技術進步和可持續(xù)發(fā)展，完善國

家環(huán)境技術管理體系，原國家環(huán)境保護總局下達了《關于開展2008年度國家環(huán)境保護標準

制修訂項目工作的通知》（環(huán)辦函[2008]44號），其中《合成氨工業(yè)污染防治技術政策》的編

制工作由中國環(huán)境科學研究院承擔，具體實施單位為環(huán)境標準研究所，協(xié)作單位為中國氮肥

工業(yè)協(xié)會，項目統(tǒng)一編號為：1691.4。

1.2工作過程

任務下達后，編制組收集整理了國內(nèi)外相關法規(guī)標準及技術資料，通過資料調(diào)研掌握了

合成氨工業(yè)在我國的發(fā)展情況及污染防治現(xiàn)狀。同時，編制組對河南、山東的部分合成氨企

業(yè)進行了調(diào)查，掌握了國內(nèi)先進企業(yè)污染防治技術及發(fā)展趨勢。在此基礎上，編制組編制了

技術政策草案及開題報告，2010年12月，環(huán)保部科技司技術處主持召開了技術政策編制開

題論證會。

在充分采納開題論證專家意見的基礎上，編制組根據(jù)最新環(huán)境管理要求，結合合成氨工

業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整需求，對技術政策文本及編制說明進行了修改完善，形成征求意見稿。

2合成氨行業(yè)概況

2.1我國發(fā)展概況

合成氨工業(yè)是直接為三農(nóng)服務的重要工業(yè)部門之一。通過近30年的發(fā)展，我國合成氨

工業(yè)獲得了長足的發(fā)展，已經(jīng)形成具有一定規(guī)模生產(chǎn)能力，生產(chǎn)配置相對完善的重要化工行

業(yè)。目前，我國合成氨工業(yè)發(fā)展的主要特點有：

（1）我國合成氨產(chǎn)量居世界第一，但國內(nèi)產(chǎn)能過剩情況較為突出。

2011年全國合成氨產(chǎn)量超過5300萬噸，氮肥產(chǎn)量超過4100萬噸（折純氮），均約占世

界總產(chǎn)量的三分之一。據(jù)統(tǒng)計，近年來我國氮肥產(chǎn)能一直保持10%以上的年均增速，合成

氨產(chǎn)量平均增速為4.43%。

伴隨著我國氮肥產(chǎn)能的迅速擴張，國內(nèi)氮肥需求的增長速度略顯遲緩。從1998年開始，

我國尿素市場已由供不應求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┬杌酒胶?，繼而又轉(zhuǎn)變?yōu)楣┻^于求。①2011年，我國

農(nóng)業(yè)消費尿素4050萬噸，工業(yè)消費尿素1050萬噸，尿素總消費量5100萬噸，產(chǎn)能過剩1500

①中國農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)，/fxycpd/qt/t20080520_1043548.htm

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萬噸左右。

（2）我國合成氨企業(yè)以中小型煤頭企業(yè)為主，但產(chǎn)能產(chǎn)量主要集中在大中型企業(yè)中。

2011年，我國合成氨生產(chǎn)企業(yè)共有394家，其中煤頭企業(yè)300余家，合成氨產(chǎn)量約占

總產(chǎn)量的75%；氣頭企業(yè)70余家，合成氨產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的24%；油頭企業(yè)2家，合成氨

產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的1%。

從企業(yè)規(guī)模來看，在我國現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)企業(yè)中，單廠產(chǎn)量大于18萬噸的企業(yè)數(shù)量約

為24%，產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的65%；小于18萬噸的企業(yè)數(shù)量約為76%，產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量

的35%。可見我國的合成氨工業(yè)仍以中小型企業(yè)為主，但產(chǎn)能產(chǎn)量主要集中在大型企業(yè)中。

我國以煤為原料的合成氨生產(chǎn)企業(yè)主要集中在河南、河北、山東、江蘇、安徽等地，以

天然氣為原料的企業(yè)主要集中在四川、重慶、新疆等地。

2.2其他國家和地區(qū)發(fā)展概況

世界上，合成氨的主要生產(chǎn)國集中在俄羅斯、中東等油氣資源豐富的地區(qū)，中國、印度

尼西亞等煤資源豐富地區(qū)及委內(nèi)瑞拉、墨西哥灣等中南美地區(qū)。目前世界上80%的合成氨

生產(chǎn)都采用天然氣作為原料，且使用較為先進的蒸汽轉(zhuǎn)化法。

發(fā)達國家單個合成氨廠的生產(chǎn)規(guī)模一般在1000-2000噸/天（約30-60萬噸/年），新建企

業(yè)的設計規(guī)模一般都達到了2200噸/天（約66萬噸/年）。在歐盟，2001年合成氨工業(yè)的產(chǎn)

量達到了1100萬噸，企業(yè)數(shù)量僅50家，企業(yè)的平均產(chǎn)量為22萬噸/年。

從以上的資料可以看出，中國合成氨產(chǎn)量雖然已躍居世界第一位，但在生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)

工藝上都與發(fā)達國家存在一定差距。

3技術政策制訂的必要性

3.1環(huán)境保護及行業(yè)發(fā)展的要求

2011年，國務院發(fā)布了《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》，

提出主要污染物COD排放總量減少8%，氨氮排放總量減少10%的約束性指標?！秶噎h(huán)境

保護“十二五”規(guī)劃》中提出，推進造紙、印染和化工等行業(yè)化學需氧量和氨氮排放總量控

制，削減比例較2010年不低于10%；嚴格控制長三角、珠三角等區(qū)域的造紙、印染、制革、

農(nóng)藥、氮肥等行業(yè)新建單純擴大產(chǎn)能項目；禁止在重點流域江河源頭新建有色、造紙、印染、

化工、制革等項目。

《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2011年本）》（國家發(fā)改委令第9號）中也對合成氨工業(yè)有

所規(guī)定，提出：限制新建以石油（高硫石油焦除外）、天然氣為原料的氮肥，采用固定層間

歇氣化技術合成氨，磷銨生產(chǎn)裝置，銅洗法氨合成原料氣凈化工藝；淘汰半水煤氣氨水液相

脫硫、天然氣常壓間歇轉(zhuǎn)化工藝制合成氨、一氧化碳常壓變化及全中溫變換（高溫變換）工

藝、沒有配套硫磺回收裝置的濕法脫硫工藝，沒有配套建設吹風氣余熱回收、造氣爐渣綜合

利用裝置的固定層間歇式煤氣化裝置。

根據(jù)最新的《氮肥行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導意見》（征求意見稿），我國將在氮肥企業(yè)數(shù)量、

企業(yè)規(guī)模上進一步朝集約化、大型化方向發(fā)展，規(guī)劃到2015年，氮肥企業(yè)數(shù)量減少30%，

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建成20個具有核心競爭力的大型氮肥企業(yè)集團。在環(huán)保方面，60％以上的企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)污

水零排放和循環(huán)水超低排放，廢水排放量減少20%，氨氮減少22%，COD減少16%。

從上述國家和行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃可以看出，合成氨工業(yè)在原料改進、產(chǎn)業(yè)規(guī)模提升以及產(chǎn)

品結構調(diào)整等方面都面臨著機遇與挑戰(zhàn)，同時行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃也對其節(jié)能減排及環(huán)保治理提

出了更高的要求。

3.2主要環(huán)境問題

與世界其他國家不同，我國合成氨生產(chǎn)以煤為主要原料，其生產(chǎn)工藝技術和設備制造基

本立足國產(chǎn)化，大大縮短了與世界先進水平的差距。但與此同時，我國以煤為主要原料的合

成氨工業(yè)的能耗和排污量也較其他國家以天然氣為原料的企業(yè)高。

據(jù)統(tǒng)計，2010年我國合成氨工業(yè)的氨氮排放量約占全國工業(yè)行業(yè)總排放量的26%，COD

排放量約占全國工業(yè)總排放量4%，廢水排放量約占全國工業(yè)總排放量的7%。從主要行業(yè)

排放情況來看，2010年合成氨生產(chǎn)所屬的化學原料及化學制品制造業(yè)的氨氮排放量位居第1

位，COD排放量也位居第3位，廢水排放量為第2位。由此可見，合成氨工業(yè)是我國污染

防治重點行業(yè)之一，其廢水中氨氮的污染問題尤為突出。

3.3行業(yè)清潔生產(chǎn)工藝和污染防治技術的最新進展

近年來，為滿足國家環(huán)境管理的需求，切實降低行業(yè)發(fā)展所帶來的環(huán)境影響，我國合成

氨工業(yè)在清潔生產(chǎn)工藝和污染防治技術方面都得到了長足的發(fā)展。

在清潔生產(chǎn)方面，合成氨生產(chǎn)工藝冷卻水閉路循環(huán)技術、非氨法脫硫技術、醇烴化技術

等在近年來得到了積極的推廣和使用，通過資源的綜合利用，減少了污染物排放的總量。在

廢水治理技術方面，生化法處理造氣廢水、尿素工藝冷凝液解吸深度水解技術、稀氨水蒸餾

提濃技術，以及兩級厭氧/好氧的污水終端處理技術等的開發(fā)和應用，有效的消減了合成氨

廢水中的污染物。

另外，我國部分合成氨企業(yè)還根據(jù)自身的工藝特點，開發(fā)了先進的污染防治綜合技術。

2009年12月，環(huán)境保護部下發(fā)了《關于發(fā)布2010年度〈國家先進污染防治示范技術名錄〉

和〈國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護技術目錄〉的公告》（環(huán)境保護部公告2010年第103號），其

中“高氨氮廢水處理技術”、“氮肥生產(chǎn)企業(yè)清潔生產(chǎn)技術”、“尿素工藝冷凝液低壓水解技

術”等技術均作為國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護技術進行鼓勵推廣。

由此可見，為促進我國合成氨行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，引導合成氨行業(yè)污染防治技術的開發(fā)

和應用，《合成氨工業(yè)污染防治技術政策》制定是十分必要的，同時也具備一定的技術基礎

和條件。

4行業(yè)主要生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污情況

4.1合成氨

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合成氨的生產(chǎn)工序主要包括造氣、脫硫、CO變換、脫碳、精制、壓縮與合成。目前，

我國采用的合成氨生產(chǎn)工藝主要有：無煙煤固定床間歇氣化制氨、水煤漿加壓氣化制氨、天

然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氨、天然氣常壓間歇制氨等。

從合成氨的生產(chǎn)工藝分析，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要有：

①造氣工序：含酚、氰、硫化物、氨、COD等的造氣、脫硫洗滌冷卻水，其中懸浮

物300~400mg/L、氰化物20~25mg/L、氨2~16mg/L，硫化物1~3mg/L、酚類0.5~1

mg/L；

②脫硫工序：脫硫液再生排放的硫泡沫廢液，含油廢水；

③變換、脫碳、精制、壓縮工序：設備冷卻水、過濾器排水等含氨廢水。含氨濃度視

工藝而定，如采用氨法脫硫、碳銨轉(zhuǎn)化或銅洗工藝等，其廢水中氨氮濃度高達

3000~30000mg/L；

④合成工序：油分離器排污的含油、氨廢水。

從大氣污染物排放來講，合成氨主要的大氣排放來自造氣工序的放空氣，其中含有粉塵、

多環(huán)芳烴等污染物；脫硫工序的放空氣，其中主要含有氨氣、氫氣和微量的硫化氫；精煉工

序的放空氣，主要為銅液馳放收集槽的間歇排氣；壓縮工序的廢氣主要包括油分離器或油處

理設施的泄露氣體，安全閥排空以及盤管式冷卻器泄露的氣體。

從固廢產(chǎn)生來看，合成氨的固廢產(chǎn)生主要有造氣爐渣、鍋爐爐渣、除塵器分離出的粉塵、

污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，再生塔分離出的硫磺、銅泥、廢催化劑等。

4.2尿素

尿素生產(chǎn)分為合成、未反應物的分解與回收、濃縮與造粒、工藝廢液回收幾個工序。在

我國，尿素的生產(chǎn)工藝主要有水溶液全循環(huán)法、二氧化碳汽提法、氨汽提法，少數(shù)企業(yè)采用

雙汽提法或ACES法。

尿素生產(chǎn)中的廢水主要為含尿素、氨的工藝廢液，大多數(shù)中小型企業(yè)采用解吸方式回收

其中的氨，回收后廢液中含約0.07%（700mg/L）的氨和約2%（20000mg/L）的尿素，經(jīng)末

端處理后排放。部分企業(yè)采用深度水解解吸方式回收其中氨氮，回收后廢液用于鍋爐或循環(huán)

水系統(tǒng)補水，排放廢水中的氨和尿素濃度能分別達到10mg/L和5mg/L。

尿素生產(chǎn)的廢氣主要有鍋爐煙道氣，其中含有顆粒物和二氧化硫等污染物。另外，產(chǎn)生

的尿素粉塵也是主要廢氣來源。

4.3硝酸銨

我國有硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)50多家，生產(chǎn)能力達500萬噸。硝酸銨生產(chǎn)的主要原料是氨和

硝酸，常壓中和法、管式反應器法、加壓中和法生產(chǎn)硝銨是我國硝銨生產(chǎn)主要采用的生產(chǎn)工

藝。硝酸銨生產(chǎn)廢水為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工藝廢液，大部分回用于硝酸生產(chǎn)，少量排放。

5主要技術內(nèi)容說明

5.1總則

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根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五

年規(guī)劃綱要》、《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄》（2011年本）、《氮肥行業(yè)結構調(diào)整指導意見》（征

求意見稿）、《2010年度國家先進污染防治示范技術名錄》、《2010年度國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境

保護技術目錄》等政策文件制定本技術政策總則。

本技術政策的內(nèi)容適用于合成氨生產(chǎn)和以合成氨為原料生產(chǎn)尿素、硝酸銨、碳酸氫銨以

及醇氨聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)過程（或生產(chǎn)裝置）的污染防治、環(huán)境監(jiān)督與管理。

總則中的技術內(nèi)容主要針對以下幾個方面進行規(guī)定：

（1）產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整

總則中提出：“合成氨工業(yè)應加大產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整力度，進一步提高規(guī)模化水平，加快淘

汰低水平落后產(chǎn)能，減少合成氨企業(yè)數(shù)量，提高產(chǎn)業(yè)集中度。”

近年來合成氨工業(yè)的結構調(diào)整取得積極進展，但目前在行業(yè)發(fā)展中仍存在產(chǎn)能過剩、企

業(yè)規(guī)模較小的問題，導致環(huán)境污染治理成本增加。目前，多項國家政策文件中都對氮肥（合

成氨）工業(yè)的結構調(diào)整做出了要求。例如在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》

中指出“嚴格控制長三角、珠三角等區(qū)域的造紙、印染、制革、農(nóng)藥、氮肥等行業(yè)新建單純

擴大產(chǎn)能項目。”另外，根據(jù)最新的《氮肥行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導意見》（征求意見稿），我

國將在氮肥企業(yè)數(shù)量、企業(yè)規(guī)模上進一步朝集約化、大型化方向發(fā)展，規(guī)劃到2015年，氮

肥企業(yè)數(shù)量減少30%，建成20個具有核心競爭力的大型氮肥企業(yè)集團。由此可見，調(diào)整產(chǎn)

業(yè)結構，提高規(guī)模化水平，淘汰落后產(chǎn)能是我國氮肥（合成氨）行業(yè)下一步可持續(xù)發(fā)展的必

然之舉。

（2）廠址選擇

總則中提出“新建、改擴建合成氨生產(chǎn)項目應符合國家產(chǎn)業(yè)政策及有關政策規(guī)定，在綜

合考慮經(jīng)濟成本及環(huán)境影響的基礎上，合理進行產(chǎn)業(yè)布局。在生態(tài)環(huán)境敏感地區(qū)和嚴重缺水

地區(qū)，不宜新建、改擴建合成氨生產(chǎn)裝置。”

我國合成氨生產(chǎn)以煤炭為主要原料。在煤頭企業(yè)中，90%以上以無煙塊煤或型煤為原料，

對優(yōu)質(zhì)無煙煤的依賴，使得我國合成氨企業(yè)原料資源競爭較為激烈。同時，我國仍有一部分

合成氨企業(yè)以天然氣為生產(chǎn)原料，天然氣供應緊張是這些企業(yè)長期以來生產(chǎn)和發(fā)展中的突出

矛盾，《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2011年本）》（國家發(fā)改委令第9號）中提出限制新建以天

然氣為原料的氮肥，隨著國家天然氣定價機制改革的推進，合成氨工業(yè)在原料結構調(diào)整方面

的壓力也很大。因此，通過企業(yè)合理布局，調(diào)整合成氨生產(chǎn)原料結構、提高能源利用效率、

合理配置資源，可以有效地緩解能源緊缺對行業(yè)發(fā)展造成的壓力。同時，合成氨生產(chǎn)耗水量

較大，污染較為嚴重，通過對企業(yè)布局的科學引導，可以有效的減少行業(yè)發(fā)展對區(qū)域環(huán)境-+

帶來的環(huán)境影響。

（3）主要污染物控制

總則中提出：“重點控制合成氨工業(yè)廢水中氨氮及化學需氧量的排放，降低單位產(chǎn)品廢

水排放量。減少廢氣排放，提高固體廢物綜合利用水平，加強環(huán)境風險防范?！?/p>

目前，我國合成氨工業(yè)最為突出的環(huán)境問題是廢水排放，廢水水量較大，其中含有較高

—17—

濃度的氨氮、COD等，2010年行業(yè)廢水排放量占工業(yè)廢水排放總量的7%，氨氮、COD排

放量分別占工業(yè)排放總量的26％和4％，因此行業(yè)污染控制重點是廢水水量的控制，以及其

中氨氮、COD的控制。另外，也需做好廢氣、固廢等排放控制。

（4）污染防治技術路線

總則中提出“合成氨工業(yè)污染防治應遵循清潔生產(chǎn)與末端治理相結合、綜合利用與無

害化處置相結合的原則；注重源頭控污，加強精細化管理，提倡分類收集、分質(zhì)處理，采用

先進、成熟的污染防治技術?！?/p>

從合成氨工業(yè)的生產(chǎn)工藝與產(chǎn)排污分析可以看出，末端污染物的排放水平與其采用的清

潔生產(chǎn)工藝密切相關，以廢水為例，若不采用清潔生產(chǎn)工藝，有的工序?qū)⑴欧鸥哌_幾萬毫克

每升濃度的含氨廢水，僅靠末端治理是較為困難的。因此，清潔生產(chǎn)與末端治理的結合是合

成氨行業(yè)污染防治的關鍵。同時，注重資源的綜合利用及無害化處置，分類收集、分質(zhì)處理

等也將有力的提高企業(yè)的污染防治水平。

（5）鼓勵新技術研發(fā)

為進一步鼓勵行業(yè)新的清潔生產(chǎn)及末端污染治理技術的研發(fā)與推廣，總則中提出“積

極開發(fā)應用節(jié)約能源、資源的新技術，鼓勵污染物末端處理新技術的開發(fā)和推廣?！?/p>

5.2清潔生產(chǎn)

技術政策第二章“清潔生產(chǎn)”部分按照合成氨生產(chǎn)的各工藝環(huán)節(jié)，以及尿素生產(chǎn)、硝酸

銨生產(chǎn)提出了清潔生產(chǎn)技術方案。

（1）煤制氨原料氣制備。新建煤為原料合成氨生產(chǎn)項目應采用連續(xù)加壓氣化工藝。鼓

勵現(xiàn)有固定層間歇式煤氣化合成氨生產(chǎn)企業(yè)進行連續(xù)加壓氣化技術改造。

對于以煤為原料制氨的企業(yè)，連續(xù)加壓煤氣化工藝在造氣階段不產(chǎn)生工藝廢氣，因此不

會有含CO、SO2等工藝廢氣排放，原料煤中的硫化物絕大部分進入合成氣并在氣體凈化過

程中被分離，以單質(zhì)硫或硫酸的形式回收。此外，《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2011年本）》（國

家發(fā)改委令第9號）中提出限制新建采用固定層間歇氣化技術合成氨。因此，比較而言，連

續(xù)加壓煤氣化工藝生產(chǎn)合成氨在“三廢”產(chǎn)生及排放較傳統(tǒng)的常壓固定層間歇氣化要少，是

新建企業(yè)工藝選擇以及現(xiàn)有企業(yè)技術改造的發(fā)展方向。

（2）天然氣制氨原料氣制備。淘汰常壓間歇催化轉(zhuǎn)化制氣生產(chǎn)工藝。

以天然氣、水蒸汽和空氣為原料，采用常壓間歇催化轉(zhuǎn)化工藝制取合成氨在上個世紀為

我國特別是四川、重慶的小合成氨工業(yè)發(fā)展起了重要作用。由于該工藝既不需要制氧設備，

也無需耐高溫和壓力的高鉻鎳合金鋼材、設備加工難度小、工藝簡單、操作控制容易、投資

省，因而曾廣泛被以天然氣為原料的小合成氨廠采用。盡管間歇催化轉(zhuǎn)化工藝存在不少優(yōu)點，

但存在物料和熱量利用不充分、能耗高的弱點，而且由于是在常壓下生產(chǎn)，設備生產(chǎn)強度低，

只適應較小規(guī)模的工廠采用，因此隨著我國合成氨工業(yè)的技術進步和節(jié)能減排的要求，須逐

步被連續(xù)加壓催化轉(zhuǎn)化工藝取代?！懂a(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2011年本）》（國家發(fā)改委令第

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9號）中明確提出淘汰天然氣常壓間歇轉(zhuǎn)化工藝制合成氨。

（3）半水煤氣脫硫。淘汰半水煤氣氨水液相脫硫工藝，鼓勵采用堿液法半水煤氣脫硫

工藝技術。半水煤氣脫硫應配套硫磺回收裝置。

以煤、天然氣或重油為原料制取合成氨原料氣中都含有一定量的硫化物，硫化物的存在

不僅能腐蝕設備和管道，而且能使合成氨生產(chǎn)所用的催化劑中毒。此外，硫是一種重要的化

工原料，應予以回收利用。

半水煤氣氨水液相脫硫工藝是用含有少量對苯二酚的稀氨水溶液脫除原料氣中的H2S。

由于使用稀氨水，脫硫廢水中氨氮含量較高，1萬噸/年的合成氨企業(yè)每小時排放氨氮濃度

4000～5000mg/L的廢水約10噸，不利于氨氮污染控制。因此，為有效降低氨氮的總排放量，

脫硫工藝應改進為非氨堿源的堿液法工藝脫硫，如碳酸鈉堿液法等。

此外，硫磺回收將有效降低污染物排放，促進資源合理利用。合成氨企業(yè)常用的硫磺回

收有克勞斯法、斯科特法等。

（4）一氧化碳變換。應采用低溫變換工藝，新建項目變換工段應與脫碳工段等壓力條

件。淘汰一氧化碳常壓變換及中溫變換工藝。

一氧化碳變換是將原料氣中的一氧化碳與水蒸汽反應，生成氫氣和二氧化碳，減少一氧

化碳對氨合成的影響，在經(jīng)濟合理的條件下，變換后一氧化碳含量越低越好。一氧化碳變換

反應是放熱反應，隨著溫度的降低，變換氣中CO的含量逐漸減少，但受溫度范圍的限制，

氣體經(jīng)中溫變換后仍然會含有3%左右的一氧化碳。若采用中低低或全低溫變換工藝，一氧

化碳含量可降至1%或更低。因此合成氨生產(chǎn)淘汰中溫變換工藝，采用低溫變換工藝能提高

合成氨的生產(chǎn)效率。

合成氨生產(chǎn)中，變換與脫碳等壓的工藝較為合理，可以減少CO2氣在變換至脫碳過程

中的壓縮功耗。但由于較高壓力下變換設備的腐蝕問題和物理性溶液脫碳對壓力的要求，上

個世紀建設的中小型合成氨廠，尤其是采用固定層間歇式煤氣化的企業(yè)并未采取上述工藝。

目前較高壓力下變換工藝的防腐技術已較為成熟，采用脫碳與變換等壓，生產(chǎn)每噸合成氨約

可節(jié)電30度左右。因此，新建項目采用變換工段與脫碳工段等壓力條件是較為適用的。

《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2011年本）》（國家發(fā)改委令第9號）中指出淘汰一氧化碳

常壓變化工藝。在一定溫度下，同一催化劑條件下，隨著壓力的升高，反應速度加快，可以

提高生產(chǎn)效率。同時，從能量消耗上看，加壓后先壓縮原料氣再進行變換的能耗，比常壓變

換再壓縮變換氣的能耗低。因此，無論采用什么原料、什么制氣工藝，加壓變換都優(yōu)于常壓

變換，淘汰常壓變換工藝是技術發(fā)展方向。

（5）脫碳及深度凈化。企業(yè)應根據(jù)生產(chǎn)工藝特點和企業(yè)實際條件選擇原料氣脫碳技術

和深度凈化技術。

采用加壓煤氣化技術的企業(yè)，應采用低溫甲醇洗脫硫脫碳技術和液氮洗氣體深度凈化技

術。

采用常壓煤氣化技術的企業(yè)，鼓勵采用變壓吸附法（PSA法）脫碳技術；有低溫余冷

條件的企業(yè)可采用聚乙二醇二甲醚法（NHD法）脫碳技術；有低壓蒸汽或其它工藝余熱熱

源的企業(yè)可采用甲基二乙醇胺法（MDEA法）脫碳技術；適宜壓力條件下可采用碳酸丙烯

—19—

酯法（PC法）脫碳技術；鼓勵采用醇烴化、醇烷化原料氣深度凈化清潔生產(chǎn)工藝，逐步淘

汰銅洗法氨合成原料氣深度凈化工藝。

天然氣制氨企業(yè)宜采用甲基二乙醇胺法（MDEA法）脫碳技術和甲烷化原料氣深度凈

化技術。

合成氨企業(yè)根據(jù)自身生產(chǎn)工藝特點，選擇合理的脫碳和深度凈化技術，將促進資源的綜

合利用，節(jié)能減排。

采用加壓煤氣化技術的企業(yè)，變換氣中硫化物含量較高，選擇在脫碳塔內(nèi)同時脫除變換

氣中的CO2和H2S、CS2等硫化物的低溫甲醇洗工藝，具有脫硫脫碳效率高、合成氨生產(chǎn)流

程縮短的優(yōu)點；采用冷法的液氮洗氣體深度凈化工藝脫除微量的CO和CO2，比采用熱法的

甲烷化工藝具有節(jié)能的優(yōu)點。

采用常壓固定層間歇式煤氣化技術的企業(yè)，適宜采用變壓吸附法（PSA法）脫碳技術。

PSA法脫碳技術具有不消耗溶劑，電耗較低的優(yōu)點，是較好的清潔生產(chǎn)工藝。對于有低壓

蒸汽或其他工藝余熱的企業(yè)可采用MDEA脫碳技術，有余冷可綜合利用的企業(yè)可采用NHD

脫碳技術，資源可得到有效利用。在適宜壓力（如2.7MPa壓力條件）的企業(yè)，采用PC法

脫碳具有能耗較低，CO2脫除效果較好的優(yōu)點。

此外，常壓固定層間歇煤氣化工藝的變換氣中CO含量一般在1%-3%，脫碳后原料氣

中CO2含量一般在0.1%-0.2%，采用醇烴化或醇烷化原料氣深度凈化技術，綜合利用原料氣

中需脫除的微量CO和CO2，變廢為寶，副產(chǎn)甲醇，具有可觀的經(jīng)濟效益?！般~洗”是銅氨

液洗滌的簡稱，也是原料氣深度凈化工藝之一。但是，在銅洗再生過程中，產(chǎn)生解吸廢氣，

需用軟水吸收產(chǎn)生稀氨水，利用價值低并污染環(huán)境，因此不宜推廣使用，現(xiàn)有企業(yè)也應逐步

進行技術改造。

對于天然氣制氨企業(yè)，脫碳采用MDEA工藝，可綜合利用工藝余熱，具有節(jié)能與脫碳

效果好的優(yōu)點。原料氣深度凈化工藝中，甲烷化工藝是強放熱反應，若原料氣中的CO和

CO2含量高，易造成催化劑超溫，同時使進入合成系統(tǒng)的甲烷含量增加，因此一般要求甲烷

化原料氣中的CO和CO2的體積分數(shù)小于0.7%。天然氣制氨企業(yè)前端采用有效的變換工藝，

同時采用MDDA脫碳后，原料氣中含有較低的CO和CO2，因此，適宜于采用甲烷化原料

氣深度凈化工藝。

（6）尿素生產(chǎn)。鼓勵采用汽提法進行尿素生產(chǎn)，鼓勵采用節(jié)能型水溶液全循環(huán)法技術

對現(xiàn)有水溶液全循環(huán)法尿素裝置進行改造。

目前，尿素的生產(chǎn)工藝主要有水溶液全循環(huán)法、雙汽提法、氨氣提法、二氧化碳氣提法

ACES法等。雖然我國目前尿素生產(chǎn)仍以水溶液全循環(huán)法為主，但汽提法無論在節(jié)能降耗，

操作安全性能，污染物處理方面都具有優(yōu)勢，因而成為國際上尿素生產(chǎn)的主流工藝，因此在

新建尿素生產(chǎn)裝置時應鼓勵采用汽提法。對于現(xiàn)有企業(yè)已有的水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)工

藝，目前我國已成功開發(fā)出Q-1100、GXZH、JX等節(jié)能型水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝，尿

素產(chǎn)量迅速提高，各項消耗指標明顯降低，并在生產(chǎn)實際中得以驗證，因此鼓勵推廣使用。

（7）硝酸銨生產(chǎn)。鼓勵采用加壓中和工藝，淘汰常壓中和工藝（尾氣綜合利用除外）。

硝酸銨的生產(chǎn)有常壓中和法、加壓中和法、管式反應器法等多種工藝，其中常壓中和法

—20—

和加壓中和法應用較為普遍。由于加壓工藝有利于氨的吸收和轉(zhuǎn)化，隨著雙加壓工藝在國內(nèi)

的普及，目前我國新建硝酸銨生產(chǎn)裝置幾乎全部選擇了加壓中和工藝，常壓中和法逐步淘汰。

但對于綜合利用三聚氰胺尾氣聯(lián)產(chǎn)硝酸銨的企業(yè)，由于尾氣壓力較低，仍將采用常壓中和工

藝。

（8）鼓勵采用循環(huán)冷卻水超低排放技術，減少廢水排放。

合成氨企業(yè)的“循環(huán)冷卻水超低排放技術”是近年來行業(yè)內(nèi)較為推廣的清潔生產(chǎn)技術。

該技術是將反滲透脫鹽水作為循環(huán)水系統(tǒng)的補充水，在保證循環(huán)冷水水質(zhì)的前提下，大大提

高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，使循環(huán)冷卻水做到基本不排放，噸氨循環(huán)冷卻水排放量可由10～50m3

減至2m3以下。該技術與清潔生產(chǎn)工藝改造、閉路循環(huán)改造、末端治理回用和在線監(jiān)測管理

相結合，可實現(xiàn)合成氨企業(yè)的生產(chǎn)廢水全部回用和廢水的低排放。每生產(chǎn)1噸氨可減排氨氮

3.4kg、COD7kg、氰化物0.05kg、SS10kg、石油類0.5kg、揮發(fā)酚0.01kg、硫化物0.05kg，

節(jié)約用水10～50噸。

合成氨企業(yè)的“廢水超低排放技術”是近年來行業(yè)內(nèi)較為推廣的清潔生產(chǎn)技術。該技術

的主要內(nèi)容包括：

5.3水污染防治

技術政策第三章“水污染防治”主要提出了合成氨工業(yè)水污染治理的基本原則，以及各

類廢水處理的技術路線。主要技術內(nèi)容有：

（1）廢水宜分類收集、分質(zhì)處理。企業(yè)向地表水體、工業(yè)園區(qū)的公共污水處理廠或城

鎮(zhèn)排水系統(tǒng)排放廢水，應進行處理，并按法律規(guī)定達到國家或地方規(guī)定的排放標準。

企業(yè)廢水的分類收集、分質(zhì)處理是水污染防治的基本措施之一。此外，企業(yè)向地表水或

公共污水處理系統(tǒng)排放廢水應按照《環(huán)境保護法》、《水污染防治法》的有關要求達到國家或

地方規(guī)定的排放標準，這也是企業(yè)環(huán)境管理的基本要求。

（2）合成氨生產(chǎn)過程應采用逐級提濃方式回收氨水，實現(xiàn)合成氨生產(chǎn)過程稀氨水零排

放。

合成氨-碳酸氫銨生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的方法是多點加入軟水，這樣排放點多，排放的稀氨水

濃度低，不宜回收利用?！耙稽c加入、逐級提濃”技術是將傳統(tǒng)的多點加入軟水改為一點集

中加入，即在碳化塔一處加入軟水，從該塔段分流出不同濃度的稀氨水，分別供精煉再生氣

等回收點作為吸收劑進行第二次增濃，隨后供氣相氨含量最高的合成氨放空氣、氨貯槽馳放

氣等回收點作為吸收劑進行再增濃，最后的氨水（濃度可達到10%）可以全部返回，生產(chǎn)

流程中不再有過剩氨水排放，有效降低水環(huán)境污染。

（3）含油廢水應分類收集，油水分離，廢油回收，廢水宜綜合利用。

合成氨生產(chǎn)過程中，各工段基本都會有含油廢水的排放，主要來自氣/水分離器的排水

以及潤滑/密封油的泄漏等。各工段的含油廢水應進行單獨收集，并進行油水分離，分離后

的油和水分別送入油回收裝置和造氣循環(huán)水或廢水處理裝置處理。

—21—

（4）新建、改擴建尿素生產(chǎn)裝置應采用水解解吸工藝處理尿素工藝冷凝液，鼓勵現(xiàn)有

尿素生產(chǎn)企業(yè)進行水解解吸替代解吸的技術改造，水解解吸廢水宜綜合利用。

尿素生產(chǎn)中的廢水主要為尿素裝置工藝冷凝液，主要含有氨、尿素。采用解吸水解法對

尿素工藝冷凝液的含氨廢水進行處理，處理后的廢水含氨和尿素均小于5mg/L，遠遠小于普

通解吸技術，應大力推廣。同時，該技術也是歐盟尿素生產(chǎn)工藝廢水處理BAT技術。經(jīng)水

解解吸處理后的廢水可作為脫鹽水綜合循環(huán)利用。

（5）硝酸銨企業(yè)廢水處理鼓勵采用電滲析、A/B床吸附等處理回用技術。

硝酸銨生產(chǎn)過程中中和、蒸發(fā)、結晶等過程中會產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽冷凝形成的工

藝冷凝液中含有硝酸銨和氨，成為硝酸銨生產(chǎn)的主要污水源。通過電滲析技術（ED），廢水

+-

中的NH4和NO3在直流電場作用下進行離子遷移，從而對廢水起到淡化及濃縮作用，從而

實現(xiàn)硝酸銨冷凝液中氨氮離子的分離和回收處理。電滲析技術具有裝置設計靈活、能源消耗

低、無二次污染等特點，目前已有多家硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)采用了此工藝，取得了較好的處理效

果。

A/B床吸附提濃全回收處理工藝是采用經(jīng)催化處理的吸附填料，將廢水通過A型催化

吸附交換器（簡稱A床）和B型催化吸附交換器（簡稱B床）。經(jīng)過交換吸附反應，將硝銨

+-

廢水中的NH4和NO3離子除掉，從而制得脫鹽水，失效床再用HNO3、NH3?H2O進行再生，

同時回收濃度高于進水30-50倍NH4NO3濃溶液，廢水中NH4NO3回收率＞98%，幾乎無廢

水外排，使“污水”變成原水或淺脫鹽水可用于生產(chǎn)，實現(xiàn)治污增效，清潔生產(chǎn)的效果。該

工藝再生原料全部回收使用，處理成本＜1元/m3水。

（6）合成氨企業(yè)應建立污水全回用或成熟的生化末端處理系統(tǒng)，嚴密監(jiān)控氨氮、化學

需氧量等重點污染物的排放。

合成氨工業(yè)排放廢水的主要控制污染物是氨氮和COD，目前主要采用的工藝有：CASS

工藝、兩級厭氧/好氧工藝、厭氧/好氧+深度處理+超濾+反滲透工藝、兩段厭氧/好氧＋曝氣

生物濾池＋混凝反應過濾＋臭氧消毒＋活性炭過濾組合工藝等，企業(yè)可根據(jù)自身情況進行選

擇應用。

5.4大氣污染防治

技術政策第四章“大氣污染防治”主要針對各類廢氣的治理提出了技術路線，主要技術

內(nèi)容有：

（1）造氣吹風氣應進行余熱回收利用，不應直接排放。

回收生產(chǎn)過程中的余熱，并有效利用廢氣的顯熱和潛熱，是環(huán)境保護綜合治理技術之一。

在合成氨生產(chǎn)過程中，采用大型吹風氣余熱集中回收、三廢流化混燃等技術回收造氣吹風氣

的余熱，可副產(chǎn)3.8MPa及以上壓力等級蒸汽。蒸汽可用于發(fā)電，并可供其他生產(chǎn)使用，實

現(xiàn)能量的梯級利用，提高資源利用效率。

（2）加壓煤氣化激冷洗滌循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生的含酸性氣體的閃蒸氣應送火炬等處理，不

—22—

應直接排放。

加壓煤氣化煤氣激冷、洗滌的廢水中溶解有少量氫氣、二氧化碳、一氧化碳、微量氨、

硫化氫等，經(jīng)減壓后這些成分得以解吸，形成氣體直接排放，將對周邊環(huán)境造成影響。因此，

這部分解吸出來的酸性其他應送入鍋爐或火炬燃燒處理，不應直接排放。

（3）脫硫脫碳再生過程產(chǎn)生的含H2S酸性氣應回收綜合利用，酸性氣體不應直接排放。

低溫甲醇洗法脫碳為純物理吸收過程，根據(jù)CO2、H2S、COS等氣體在甲醇中有較大的

溶解度，而H2、N2、CO等氣體在其中溶解度很小的特性，在加壓和低溫條件下，在脫碳

塔內(nèi)同時脫除變換氣中的CO2和H2S、COS、CS2等硫化物，吸收后的富液在減壓和加熱

的條件下再生，再生后的甲醇溶液循環(huán)使用。富液再生過程中，產(chǎn)生含H2S濃度最大可達

30%的酸性氣體，直接排放將會對大氣環(huán)境造成影響，因此含H2S的酸性氣體應進行回收利

用，一般可以固體單質(zhì)硫磺的形式回收，不直接排放。

（4）氨合成放空氣、氨罐弛放氣應回收氨、氫后用作燃料氣，不應直接排放。

氨合成放空氣、液氨儲罐弛放氣主要組成為氫氣、氮氣、氨、甲烷和氬氣，其中氨合成

放空氣中氨含量約為7%，氨罐弛放氣中氨含量約30%。氨的直接排放將對周邊大氣環(huán)境造

成影響，同時氫氣是合成氨的原料，回收氫可以降低生產(chǎn)原料消耗，因此應回收氨和氫氣，

回收的氨、氫氣一般用作燃氣，實現(xiàn)不直接排放。

（5）鼓勵采用水洗滌等粉塵回收技術處理尿素造粒塔、硝酸銨造粒塔（機）排氣中粉

塵，降低污染物排放。

尿素粉塵對周邊建筑物有一定的腐蝕作用。造粒塔排放氣體的平均含塵濃度依生產(chǎn)規(guī)

模、操作狀況和造粒噴頭的優(yōu)劣的不同有很大變動，大致在40-400mg/Nm3范圍內(nèi)。利用尿

素、硝銨粉塵易溶于水的特性，在造粒塔頂設置粉塵洗滌回收裝置，可以將粉塵含量洗滌至

小于10mg/Nm3，降低污染物的排放，滿足國家污染物排放標準的要求。

（6）鼓勵合成氨企業(yè)采用鍋爐煙氣氨法脫硫技術，減少煙氣中二氧化硫的排放。

氨法鍋爐煙氣脫硫工藝在減少二氧化硫排放的同時，可以綜合利用合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)

生的稀氨水、含氨廢水，并副產(chǎn)硫酸銨，這即可以簡化合成氨生產(chǎn)企業(yè)含氨廢水的治理，也

可以避免采用石灰法等煙氣脫硫技術帶來的脫硫石膏存放與環(huán)境二次污染問題。

5.5固體廢物處置和綜合利用

技術政策第五章“固體廢物處置和綜合利用”主要針對合成氨生產(chǎn)產(chǎn)生的各類固體廢物

的處理處置提出了技術路線。主要技術內(nèi)容有：

（1）鼓勵煤氣化爐渣熱值回收利用，鼓勵爐渣用于建材生產(chǎn)。

合成氨生產(chǎn)中煤氣化爐排出的爐渣一般含碳量達35%左右，經(jīng)破碎后作為沸騰鍋爐的

燃料，生產(chǎn)蒸汽，可節(jié)省20%的煤，節(jié)約費用和能源。同時，煤氣化爐渣、鍋爐爐渣等可

用于磚瓦等建材生產(chǎn)，資源可得到有效利用。

（2）廢吸附劑、廢催化劑的處理應按照國家固體廢物污染防治相關管理政策執(zhí)行。

—23—

合成氨生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢催化劑、廢吸附劑主要有天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑、變換催化劑、

聯(lián)產(chǎn)甲醇催化劑、烴化催化劑、甲烷化催化劑、氨合成催化劑、焦炭吸附劑、活性炭吸附劑

等。其中天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑、低溫變換催化劑、甲醇催化劑、烴化催化劑、甲烷化催化

劑中含有貴金屬，可由專門的回收公司回收處理。氨合成催化劑無毒無害，焦炭吸附劑和活

性炭吸附劑僅吸附了部分油類物質(zhì)等均可按一般固體廢物掩埋處理，中變催化劑因含鉻直接

排放將對環(huán)境造成一定污染，應由專門公司回收處理。

5.6鼓勵研發(fā)的新技術

技術政策第六章根據(jù)目前我國合成氨清潔生產(chǎn)及末端污染處理技術水平，鼓勵以下三個

方面技術的研究、開發(fā)和推廣：

（1）非磷系循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定劑。

循環(huán)冷卻水的水質(zhì)直接影響合成氨生產(chǎn)的廢水排放。目前，工業(yè)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)穩(wěn)定

劑的配方以磷系為主，約占52~58%，但磷系穩(wěn)定劑為對環(huán)境帶來二次污染，因此開發(fā)并推

廣非磷系循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定劑是目前較為急迫的技術需求。

（2）煤氣化洗滌廢水中揮發(fā)酚、氰化物等污染物處理技術。

我國合成氨生產(chǎn)以煤為主要原料，造氣脫硫工序中會產(chǎn)生含揮發(fā)酚、氰化物的造氣、脫

硫洗滌冷卻水。雖然目前國內(nèi)部分企業(yè)開發(fā)了冷卻型塔式生物濾池，但在實際運行中仍存在

一些問題，因此需開發(fā)和推廣更為適用的煤氣化洗滌廢水中揮發(fā)酚、氰化物等污染物處理

技術。

（3）高濃度氨氮廢水末端治理及回用技術。

合成氨工業(yè)廢水的顯著特征既是氨氮濃度高，較難處理。目前，氨氮成為我國排放總量

控制主要污染物，進一步加大對高濃度氨氮廢水的末端治理及回用技術的研究將進一步促進

氨氮排放污染控制，實現(xiàn)合成氨工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

—24—

目錄

1項目背景.................................................................................................................................13

1.1任務來源.........................................................................................................................13

1.2工作過程.........................................................................................................................13

2合成氨行業(yè)概況.....................................................................................................................13

2.1我國發(fā)展概況.................................................................................................................13

2.2其他國家和地區(qū)發(fā)展概況.............................................................................................14

3技術政策制訂的必要性.........................................................................................................14

3.1環(huán)境保護及行業(yè)發(fā)展的要求.........................................................................................14

3.2主要環(huán)境問題.................................................................................................................15

3.3行業(yè)清潔生產(chǎn)工藝和污染防治技術的最新進展.........................................................15

4行業(yè)主要生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污情況.........................................................................................15

4.1合成氨.............................................................................................................................15

4.2尿素.................................................................................................................................16

4.3硝酸銨.............................................................................................................................16

5主要技術內(nèi)容說明.................................................................................................................16

5.1總則.................................................................................................................................16

5.2清潔生產(chǎn).........................................................................................................................18

5.3水污染防治.....................................................................................................................21

5.4大氣污染防治.................................................................................................................22

5.5固體廢物處置和綜合利用.............................................................................................23

5.6鼓勵研發(fā)的新技術.........................................................................................................24

—12—

GB□□□□□-201□

表11大氣污染物濃度測定方法標準

序號污染物項目方法標準名稱方法標準編號

1非甲烷總烴固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定-氣相色譜法HJ/T38-1999

固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法GB/T16157

2顆粒物

環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法GB/T15432

苯環(huán)境空氣苯系物的測定固體吸附/熱脫附-氣相色譜法HJ583

甲苯

3

乙苯環(huán)境空氣苯系物的測定活性炭吸附/二硫化碳解吸-氣

HJ584

苯乙烯相色譜法

4丙烯腈固定污染源排氣中丙烯腈的測定氣相色譜法HJ/T37

固定污染源排氣中酚類化合物的測定4-氨基安替比林分

HJ/32

5酚類光光度法

環(huán)境空氣酚類化合物的測定高效液相色譜法HJ638

6甲醛空氣質(zhì)量甲醛的測定乙酰丙酮分光光度法GB/T15516