这家企业的硝酸钾废水利用工艺节水率达到了99%以上

传统的硝酸钾生产工艺每年消耗新鲜水30多万吨，而改造后降到了0.072万吨，节水率达到了99%以上。这是天脊煤化工集团股份有限公司、天脊集团钾盐有限公司创新开发的一种离子交换法生产硝酸钾节水减排新工艺的节水减排效果，该工艺也因此入选《石化绿色工艺名录（2021年版）》。

一直以来，天脊集团生产的硝酸磷肥在保障农业生产用肥和粮食安全方面发挥着重要作用。但公司在化肥原料——硝酸钾生产过程中会产生大量的废水，不仅使生产成本居高不下，还对环境造成污染，而且成为阻碍天脊集团向绿色清洁高质量发展迈进的一块绊脚石。

据介绍，传统的硝酸钾生产工艺采用原离子交换法，一个生产周期有7个阶段，生产1吨产品，仅第三阶段接受氯化铵和第七阶段水洗过程就会消耗43吨新鲜水，全过程废水排放量约44吨。为减少新鲜水用量和废水排放量，天脊集团希望将废水进行回用。但废水回用又产生了新的问题。废水中含有大量杂质会对系统操作造成不利影响，生产系统出现失衡，降低了硝酸钾产量，同时透析铵、透析钾含量升高，不仅影响系统正常运行，也造成了产品质量的波动。

为解决这一问题，天脊煤化工集团股份有限公司、天脊集团钾盐有限公司组织了专门的技术团队，经过多次讨论确定了技改方向，并在生产装置中进行验证。通过多次工艺调整，新工艺实现了废水不外排并分级回收利用，创造性地解决了传统工艺中废水排放量大及超标排放的难题，大幅度降低了新鲜水的用量，最终实现废水无外排、系统全利用。

研发团队从生产工艺入手，将硝酸钾生产工艺从原来的7个阶段调整为6个阶段，取消了传统工艺的第五阶段正洗，即在第二次反洗后直接进行上硝铵阶段。这样一来，既减少废水量，解决了水平衡问题，又缩短工艺流程，提高了硝酸钾产量。新工艺还将过程中产生的废水分为储备槽废水和废水槽废水两类进行回收和循环利用。该工艺实施后，回收的废水完全能满足交换用水的需要。同时，随着过程中废水量的减少，硝酸钾和氯化铵的接收浓度也随之提高。同时，新工艺还采取了三效蒸发，充分利用工艺蒸汽对物料进行预热，缩短了蒸发时间，大幅降低了一次蒸汽的用量。

此外，在新工艺的开发和试运行过程中，技术团队还解决了几项技术难题：通过调整确定新的分析指标和强化过程分析，解决了废水回收后影响树脂再生的问题；根据环境温度变化提高原料溶液浓度，缩短上铵、上钾时间，使离子交换柱总的运行周期满足生产需要等措施，解决了接收时间延长、工艺冷凝液增多影响生产负荷的问题；提高原料浓度，控制反洗1和反洗2的流速和时间，减少进水和排水量，并通过用冷凝液预热物料降低冷凝液温度以满足系统要求等措施，解决了水平衡问题；通过确定透析铵、透析钾的最高限值，并添加副料，解决了透析铵、透析钾浓度高的问题；通过更换相关设备、管道及材料，解决了废水回用后，相关设备腐蚀增大的问题。

经过一系列的技术创新和改造，新的硝酸钾生产工艺各方面的经济效益大大提升。

在运行成本方面，以年产硝酸钾7637.9吨为例，新工艺每吨产品原料消耗氯化钾0.75吨，较传统工艺减少了0.12吨，预计年可节省成本211.8万元；年新鲜水用量0.072万吨，较传统工艺减少了30.53万吨，节省成本117.84万元。

在生产能耗方面，新工艺每吨产品消耗蒸汽3.47吨，较传统工艺减少了4.52吨。此外，新工艺实施后，完全消除了装置对水体的污染，每年可减少废水排放26.73万吨，实现利润60.81万元。

通过强化控制过程和多级提浓减排，新工艺提高了副产品氯化铵的产量，降低了生产成本，进一步提高了公司的市场竞争力。该工艺也先后获得中国石油和化学工业专利奖优秀奖，氮肥、甲醇行业技术进步三等奖。