合成氨工业的发展支撑了农业化肥需求，但其环境污染问题也必须加以重视。图为中石化某化肥厂包装车间。
7月1日起，《合成氨工业水污染物排放标准》(GB13458—2013)开始实施，取代原有的GB13458—2001版标准。由于排放限值加严，很多企业的废水处理设施面临升级改造，一些规模小、污染物排放量大的企业面临被淘汰的命运。对于亟须淘汰落后产能，以实现集约化、大型化发展的合成氨工业来说，新标准的实施将有效促进这一进程，并带动相关污染防治技术的开发使用。
日前，在2013年度国家环保标准项目管理培训班上，环境保护部环境标准研究所的周羽化介绍了我国合成氨工业的特点、这一标准的修订情况以及标准实施可能带来的环境效益。
脆弱的世界第一
行业仍以中小企业为主，生产规模和生产工艺都与先进水平有很大差距。规划到2015年，氮肥企业数量减少30％
虽然我国合成氨产量已经跃居世界第一位，但在生产规模和生产工艺上都与其他国家存在很大差距。根据最新的《氮肥行业产业结构调整指导意见》(征求意见稿)，我国氮肥行业在企业数量、规模上要进一步朝集约化、大型化方向发展，规划到2015年，氮肥企业数量减少30％，建成20个具有核心竞争力的大型氮肥企业集团。
我国合成氨工业的发展历史伴随着农业发展史。新中国成立之初，为了满足农业发展的迫切需求，我国从上世纪60年代开始在云南、上海、衢州、广州等地先后建设了20多座中型氨厂。经过多年发展，我国合成氨工业已经成为具有一定规模、生产配置相对完善的重要化工行业。2011年，全国合成氨产量超过5300万吨，氮肥产量超过4100万吨(折纯氮)，均约占世界总产量的1/3。
据周羽化介绍，近年来，我国氮肥产量的年均增长速度一直保持在10％以上，而合成氨产量的平均增速为5.31％，年均增长217.9万吨。但是，由于产能增长速度高于需求增长速度，国内合成氨产能过剩情况日益突出，截至2009年，我国尿素产能过剩1000多万吨。
根据《化肥工业“十二五”规划》中的数据，我国现有合成氨企业472家，平均规模仅14万吨，小于8万吨的企业仍有249家。
具体来看，在我国现有合成氨生产企业中，单厂产量大于18万吨的企业数量约占24％，产量占全国总产量的65％；小于18万吨的企业数量约占76％，产量占全国总产量的35％。可见，我国的合成氨工业仍以中小型企业为主，但产能产量主要集中在大型企业中，而中小型企业的技术相对落后，能耗高、污染大。
资料显示，国际上一个现代合成氨厂的生产规模约为30万吨~60万吨/年，新建企业的设计产能约为66万吨/年。
环保压力有多大？
我国以煤制氨为主，能耗、排污量大；废水中氨氮污染问题突出 随着我国合成氨工业的快速发展，其带来的环境问题也日益显现。与其他国家约80％的企业采用天然气为原料制氨不同，煤制氨在我国仍占主要地位，以煤为原料的合成氨生产企业数量约占84％，其合成氨产量占全国总产量的76％；以天然气为原料的合成氨生产企业数量约占16％，其合成氨产量占全国总产量的22％。但是，煤制氨的能耗和排污量要比以天然气为原料制氨的企业高。
合成氨工业是我国污染防治的重点行业之一，其废水中氨氮的污染问题尤为突出。据统计，2010年我国合成氨工业的氨氮排放量约占全国工业行业总排放量的26％，COD排放量约占全国工业总排放量的4％，废水排放量约占全国工业总排放量的7％
目前，我国合成氨企业的排污状况相差较大，以天然气和水煤浆为原料制氨企业的排污状况较好；因工艺路线不同，以无烟块煤为原料制氨的企业吨氨废水排放量为5-50吨。有的企业生产工艺相对落后，仍然采用稀氨水脱硫、铜洗变换等工艺，没有污水终端处理设施等，导致其排污量较大，甚至有个别企业出现超标排放的情况。而有的企业采用了先进的清洁生产工艺，并在企业排污口前设置了污水终端处理设施，有效削减了氨氮和其他污染物的排放。
最新公布的《氮肥行业产业结构调整指导意见》(征求意见稿)要求，到2015年，60％以上的合成氨企业要实现生产废水零排放和循环水超低排放，废水排放量减少20％，氨氮减少22％，COD减少16％。
周羽化介绍说，经过多年的自主研发和技术创新，我国合成氨工业水污染物控制技术有了突破性进展。
新标准如何调整产业布局？
企业需要进行升级改造，年产小于8万吨的合成氨企业满足新标很困难，30％-40％的企业面临淘汰
据周羽化介绍，相比之前的标准(GB13458－2001)，新标准的适用范围增加了联醇企业，包括合成氨、尿素、硝酸铵、碳酸氢铵以及联醇企业的排放管理。这是因为我国大多数合成氨企业以煤为原料，而以无烟煤为原料、采用固定床制原料气的合成氨企业大多数在合成氨工艺流程中串联了甲醇生产。而合成氨行业原料气精制也在大力推广以双甲(甲醇化、甲烷化)或醇烃化取代铜洗的清洁生产技术，由于原料路线相同，联醇企业的废水特征污染物与碳铵、尿素企业相同。
新标准中保留了GB13458－2001中的所有污染物项目，即氨氮、COD、氰化物、SS、石油类、挥发酚、硫化物和pH值。为防止水体富营养化，新标准中增加了总磷、总氮两项污染物控制指标。在排放限值方面，新标准要求新建企业在今年7月1日起氨氮、COD、总磷和单位产品基准排水量分别降低到25mg/L、80mg/L、30mg/L和10m3/吨氨，相比之前的标准都大幅加严。
周羽化告诉记者，仅考虑企业末端处理工艺和技术改造，如果按照建设投资1500元/吨水•日、吨废水实际运营成本5元进行估算，如果要达到新标准排放要求，企业新建环保设施所需费用约为55.63亿元，年运行费用约为67.68亿元。据初步计算，企业执行新标准后，合成氨企业2015年的废水量、COD、氨氮排放量将比2012年削减68.6％、82.8％和88.4％。
据测算，新标准实施后，现有企业约40％可达标，加上新建企业，约有60％的企业可以达标，而这正好与国家淘汰30％~40％落后企业的比例相衔接。虽然近年来合成氨工业的结构调整取得积极进展，但行业发展中仍存在产能过剩、企业规模较小的问题，导致环境污染治理成本增加。提高企业规模化水平、淘汰落后产能已经成为我国氮肥(合成氨)行业实现可持续发展的必然要求。
周羽化说:“标准的实施不会直接使一些企业关停，但是小型企业在市场的考验下很难生存。比如，对年产小于8万吨的合成氨企业来说，如果既满足产业政策要求又满足环境管理要求，投资就会非常大。”而对于有实力的大中型企业，这方面的技术创新和升级改造将相对容易。
清洁生产是污染防治的关键
污染防治应遵循清洁生产与末端治理相结合、综合利用与无害化处置相结合的原则
今年3月，《合成氨工业污染防治技术政策》(征求意见稿)对外发布，其中指出，要重点控制合成氨工业废水中氨氮及化学需氧量的排放，降低单位产品废水排放量；合成氨工业污染防治应遵循清洁生产与末端治理相结合、综合利用与无害化处置相结合的原则；注重源头控污，加强精细化管理，提倡分类收集、分质处理，采用先进、成熟的污染防治技术。
这是因为，合成氨生产的末端污染物排放水平与其采用的清洁生产工艺密切相关。以废水为例，若不采用清洁生产工艺，有的工序将排放浓度高达几万毫克每升的含氨废水，仅靠末端治理是较为困难的。因此，清洁生产与末端治理的结合是合成氨行业污染防治的关键。同时，注重资源的综合利用及无害化处置，分类收集、分质处理等也将有力地提高企业污染防治水平。
在合成氨生产过程中，低温变换工序和甲烷化工序的工艺冷凝液中含有较高浓度的氨、甲醇及其他污染物。目前，成熟的治理技术是采用汽提法脱NH3，去除率为96％左右，其余污染物可以采用离子交换法进行处理后作为锅炉给水，这也是欧盟生产合成氨的最佳可行性技术。为从源头上减少氨氮排放量，许多企业都淘汰了氨水脱硫工艺，并采用醇烃化技术替代铜洗工艺等。
据介绍，河南某氮肥生产企业年产35万吨合成氨、60万吨尿素、30万吨复合肥、10万吨甲醇，投资1037万元建设了污水治理工程。项目实施后，每年减排废水30万吨、氨氮298吨、COD490吨，年节约新鲜水60万吨，水循环利用率大于98％，每年可创造经济效益150余万元。目前，这家企业生产系统废水排放仅剩反渗透膜分离浓水、生活污水及部分循环冷却水。经过终端处理后，总排口主要污染因子COD、氨氮浓度分别控制在70mg/L、20mg/L以下，均低于新标准对于现有企业的限值要求。
