天脊煤化工集團股份有限公司、天脊集團鉀鹽有限公司創新開發的一種離子交換法生產硝酸鉀節水減排的新工藝，因節水減排效果顯著，可讓硝酸鉀老裝置老工藝“煥發青春”，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”是現代化工行業高質量發展的一大主題。但重要農用肥原料硝酸鉀的傳統生產工藝的耗水量和排放的污水量很大。傳統的硝酸鉀生產工藝采用原離子交換法，一個周期有7個階段，生產1噸產品，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，

為實現廢水無外排，企業會將廢水進行回用。但廢水回用又產生了三大難題：一是在保證廢水回用不對系統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，生產系統出現一定程度的失衡，降低了硝酸鉀產量;三是透析銨、透析鉀含量升高，不僅影響系統正常運行，也造成了產品質量的波動。

改進工藝過難關

為解決上述問題，技術團隊經過多次討論確定了技改方向，并在生產裝置中進行實踐。通過多次工藝調整，新工藝實現了廢水不外排并分級回收利用，創造性地解決了傳統工藝中廢水排放量大及超標排放的難題，降低了新鮮水的用量，最終實現廢水無外排、系統全利用。

他們研發的新硝酸鉀生產工藝將原來的7個階段調整為6個階段，取消了傳統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，提高了硝酸鉀產量。新工藝還將過程中產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利用。該工藝實施后，每一個完整循環，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，充分利用工藝蒸汽對物料進行預熱，縮短了蒸發時間，大幅降低一次蒸汽的用量。

此外，在新工藝的開發和試運行過程中，技術團隊還解決了幾項技術難題。他們通過調整確定新的分析指標和強化過程分析，解決了廢水回收后影響樹脂再生的問題;通過根據環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需要等措施，解決了接收時間延長、工藝冷凝液增多影響生產負荷的問題;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，并通過用冷凝液預熱物料降低冷凝液溫度以滿足系統要求等措施，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;通過更換相關設備、管道及材料，解決了廢水回用后，相關設備腐蝕增大的問題。

節水降耗雙獲利

在運行成本方面，以年產硝酸鉀7637.9噸為例，新工藝每噸產品原料消耗氯化鉀0.75噸，較傳統工藝減少了0.12噸，預計年可節省成本211.8萬元;年新鮮水用量0.072萬噸，較傳統工藝減少了30.53萬噸，節省成本117.84萬元。

在生產能耗方面，新工藝每噸產品消耗蒸汽3.47噸，較傳統工藝減少了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，新工藝提高了副產品氯化銨的產量，降低了生產成本，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工業專利獎優秀獎，氮肥、甲醇行業技術進步獎三等獎等。（中國化工報 劉冰逸）