7.1清洁生产
清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料，采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或消除对人类健康和环境的危害。清洁生产是一种新的创造性思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效益和减少人类及环境的风险，也就是清洁生产与末端治理不同，末端治理是在追求经济效益的前提下，解决污染问题，清洁生产要求在生产全过程中节能、降耗、减污，通过改进原料路线、改进工艺设备及管理，从而在源头上预防和削减污染，同时带来经济效益和环境效益。我国自1993年开始明确提出推行清洁生产的要求，并将其列入1994年编制的《中国21世纪议程》。
我国环境保护行业标准《企业清洁生产内部环境审计规范》中对清洁生产的定义为：“清洁生产是指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程和产品中,以便减少对人类和环境的风险”，“对生产过程清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒原料，在生产过程排放废物之前降低废物的数量和毒性，对产品旨在减少从原料到产品的最终处置的全生命周期的不利影响”。
7.2本项目清洁生产水平分析
对本项目进行清洁生产的分析评价，主要从以下两个方面进行，以保证工程投入运行后能持续的沿着清洁生产的方向发展。
⑴用对比分析的方法，对目前国内外以氨为原料生产稀硝酸、硝基复合肥和浓硝酸的生产工艺路线、原料消耗、能源消耗等进行对比分析。
⑵由于硝酸工业清洁生产标准尚未发布，本次清洁生产分析根据工程分析中提供的基础数据，与国内相同规模的生产企业相关的指标进行对比，分析确定本项目的清洁生产水平。
7.2.1本项目生产工艺先进性分析
7.2.1.1稀硝酸
生产稀硝酸的工艺技术较多，主要有常压法、综合法﹑ 全中压法﹑高压法及双加压法。
(1)常压法
氧化压力及吸收压力为常压，从理论上讲，为了提高氧化率及降低催化剂铂耗，氨氧化宜在较低压力的条件下进行，氧化率为97%；为了提高吸收率，氧化氮吸收宜在较高压力下进行，常压下吸收率仅为92%，尾气氧化氮含量高，需要对尾气进行处理。该法工艺技术落后，污染严重，属淘汰工艺。
(2)综合法
氧化压力为常压，吸收压力为0.35MPa，其主要工艺特点：氧化率为97%，吸收率为97%，具有尾气处理系统，流程长，系统设备体积庞大，占地大，热利用率低，能耗较高，产品酸度低（＜48%（wt）），该法工艺技术落后，本装置不宜采用。
(3)全中压法
氧化压力及吸收压力为中压，压力在0.4～0.45MPa（a）间,其工艺主要特点是：氧化率为96%，吸收率为98%，具有尾气处理系统，流程长，热利用率低，能耗较高，产品酸度低（＜55%（wt）)，该法工艺技术落后，本装置也不宜采用。
(4)全高压法
高压法系氧化压力及吸收压力为0.8～1.1MPa(a)，氧化率仅为94%，吸收率为98%。该法仅将空气一次性加压至所需要的压力，省去了在强腐蚀介质情况下运行的氧化氮压缩机，具有单机组能力大，设备体积小，占地面积小，一次投资省等优点，但氨耗及铂耗相对较高。在美洲氨价较低，往往选用高压流程。氨价较高地区，不宜选用全部高压流程。
全高压法由于涉及到国内相关机器制造业水平以及工艺技术来源问题，我国到目前还没有此类国产化的装置，平顶山硝酸厂、云南解化厂等几家全高压法硝酸生产装置是近年来从国外整套买进的。
(5)双加压法
双加压法系氧化压力为0.45MPa(a)，吸收压力为1.1MPa(a)，该法有如下优点：
①氨的氧化率高达97.2%，铂耗较低，为120mg/t100%HNO3(回收前)。二氧化氮吸收率高达99.8%，硝酸浓度可达60%，排放的尾气中NOx的含量在400PPm以下,进一步处理尾气浓度可达到200PPm以下。
②采用中温(360℃)回收吸收装置尾气能量，使压缩机组的蒸汽透平和尾气膨胀透平之间达到经济匹配，与高温回收相比不必采用耐高温的尾气透平和尾气加热器，工作条件不苛刻，操作稳定可靠，尾气透平可回收约60%的压缩功率。
③合理利用低压氨蒸发所形成的冷量，制得低温冷却水去后序吸收装置冷却吸收塔。
④空压机及NOx压缩机的多变压缩能有效地为装置所用。
⑤装置副产较高参数的蒸汽，除拖动压缩机组外还可以外送，装置耗电量小，仅为11.1kw/t100%HNO3。
⑥采用DCS控制系统，使操作更加方便和安全。
所以，双加压法稀硝酸生产工艺是成熟的，近年来的发展趋势是提高操作压力、扩大生产规模、提高成品酸浓度、降低尾气中的NOX含量、在系统回收能量方面实现自给有余、并兼顾投资和消耗，以进一步改善装置的技术经济指标。本项目选择的双加压法制稀硝酸工艺技术，是世界上最先进的硝酸工艺技术之一，符合清洁生产的要求。
7.2.1.2浓硝酸
工业生产浓硝酸工艺路线有：直接合成法（直硝法）、间接浓缩法（间硝法）及共沸蒸馏法（共沸法）。我国生产浓硝酸所采用的是直硝法和间硝法，共沸法我国尚未采用。
直硝法通过氨氧化、冷却吸收、漂白冷凝、高压合成等步骤直接合成浓硝酸。兰州石化公司、吉化公司、大连化学工业公司、南化公司、淮南化工总厂、四川泸天化股份有限公司等均采用该法。直硝法投资高，能耗高，占地面积大，现逐渐被间硝法所代替。
间硝法是借助于脱水剂将稀硝酸精馏后得到浓硝酸。1964年我国采用硝酸镁作脱水剂的中试成功后，很快应用到生产实际中。目前济南化肥厂、上海染化、川化、山东鲁光化工厂、河南开封化肥厂、鄂西等企业均采用该方法。该法流程短，工艺简单，投资较少。本项目采用 “硝酸镁”法生产浓硝酸，该生产技术在国内已十分成熟，且已成系列化。间硝法浓硝酸生产工艺中产生酸性废水，包括镁尾酸性废水和冷凝液。稀硝酸通过浓缩制得98%浓硝酸，通常，每生产1吨浓硝酸排放0.55～0.57吨酸性废水，其主要污染物为硝酸（约2%）。浓硝酸装置镁尾循环槽和浓硝酸储罐放空气含有少量NOX。可见浓硝酸工艺的选择也是符合清洁生产产要求的。
7.2.1.3硝基复肥
⑴硝铵溶液制备
硝铵的生产方法有中和法和转化法两种。中和法是采用气氨与硝酸进行中和反应来制取硝铵，是工业上生产硝铵的重要方法。转化法是先用稀硝酸分解磷矿制取磷酸和硝酸钙的水溶液，然后冷却析出硝酸钙晶体，经过滤得到硝酸钙，再用碳酸铵溶液与其反应，得到碳酸钙和硝酸铵，过滤掉碳酸钙沉淀，即得到硝铵溶液。转化法实际是在生产其它产品（如磷酸、磷酸盐）时的副产物，投资一般较大，工业上若主要生产硝铵时，都是采用气氨与硝酸的中和法来生产。
硝铵的生产方法从中和反应上可分为常压法和加压法，现分述如下：
①常压法
常压法是指气氨与硝酸的中和反应是在 0.11～0.13MPa(a)压力下，在反应釜中进行，这种方法适用于原料硝酸硝酸浓度较低、操作水平相对低的工厂。我国过去大部分硝铵厂采用这种方法生产硝铵，主要原因也是由于前序装置生产的硝酸浓度低，当时的操作水平、自动控制水平低，另外也是由于加压法工艺还不是很成熟。常压法生产硝铵的工艺，其对原料硝酸的浓度是有要求的，一般不能超过 55%。若原料硝酸的浓度过高，气氨和硝酸的反应会变得非常剧烈，反应热又不能及时移走，反应釜会发生剧烈抖动，严重时还有爆炸的危险。常压法中和反应后的硝铵溶液浓度一般为 70%左右，后序的硝铵溶液的浓缩的工作量较大，根据溶液浓度的需要，一般要有两段或三段蒸发过程才能达到浓度要求，设备及其附属设施的投资相对较大，能耗很高。另外，由于其中和后的工艺蒸汽温度不太高，其热量回收相对较困难，会造成能量的浪费。
②加压法
加压法是指气氨与硝酸的中和反应是在0.2～0.5MPa (a)压力下进行，这种方法适用于原料硝酸浓度较高、操作水平相对高的工厂。到二十世纪八十年代，加压法生产硝铵的技术日趋成熟，工业化的生产装置也越来越多。近年来，世界各公司都相继开发了加压法生产硝铵的流程。现在已经工业化的流程有原法国的Kaltenbach(KT)公司（现已归并到Hydro公司）的流程、荷兰SEAMAG流程、荷兰 Stamicarbon流程、西班牙 TR流程等。现在工业化的加压法生产硝铵的工艺，所用的原料硝酸浓度可以较常压法提高很多，浓度可以高到 62%。这样高浓度的硝酸与气氨的反应是非常剧烈的，反应放热是也很大。这样的剧烈反应，同时又是放热很大的反应如果放在过去的常压法中和反应所用的反应釜中进行，反应空间比较大，在反应区反应物料多，原料混合不均匀，会造成局部反应过于剧烈，反应热又不能及时移走，形成高温。在高温下，硝酸及反应产物硝铵都会产生分解，会有爆炸的危险。所以，为适应这种加压中和反应的要求，很多公司开发出了让气氨与硝酸的中和反应在一段管道（称为管式反应器）中进行的工艺技术。由于气氨与硝酸的中和反应的速度极快，所以需要的反应容积可以很小，使反应产物硝铵在反应区停留的时间最短，同时快速带走反应产生的热量，这样可以避免硝酸和硝铵由于高温产生分解，发生爆炸。在这种小空间的反应区中，反应物料气氨与硝酸的瞬间量较小，二者的比较容易在极短时间内达到混合均匀的效果，不会发生局部反应剧烈的现象。所以，应用管式反应器进行硝酸和气氨的反应，不但效率高，而且较为安全。
这种加压法生产硝铵的工艺，由于所使用的原料硝酸的浓度高，反应剧烈，且原料气氨的温度可以预热到较高温度，这样反应后的硝铵溶液的温度就可以较高。反应后的硝铵溶液从管式反应器快速进入一个适当减压的闪蒸槽，硝铵溶液所带进的反应热能够使硝铵溶液中的水分大量蒸发，使硝铵溶液得到初步的浓缩，浓度可以达到 78%以上，这样就减轻了后序硝铵溶液浓缩的工作量。另外，从闪蒸槽中出来的工艺蒸汽的温度也较高，它可以作为硝铵浓缩的热源，回收热量，节约能量。
太原海力丰科技发展有限公司在 KT技术的基础上，申请并获批准“一种硝酸铵浓缩液制备方法”的发明专利（专利号： CN1907856），包括管式反应器加压中和、降膜蒸发器溶液浓缩、静止喷头塔式造粒、干燥、流化床冷却、单段滚筒包裹及废气、废液的处理等工序。开封晋开化工有限公司采用了该技术，并于 2008年底一次开车成功。为节省费用，本项目所建设的硝铵浓缩装置采用太原海力丰科技发展有限公司工艺技术。
甘肃刘化（集团）有限责任公司新建的硝酸装置生产的硝酸浓度是 60%，用来生产硝铵只能采用加压法（若用常压法，还必须将硝酸浓度稀释到要求的低浓度）。工艺技术也是比较先进的。
7.2.1.4 复合肥造粒
硝基复合肥的生产方法有固体团粒法、部分料浆法和熔融造粒法3种，其中熔融造粒法可直接利用熔融硝铵加入磷钾原料和防爆剂后形成的混合熔体在造粒过程中边冷却边团聚成粒，适合于工业化连续生产，与其他几种硝基复合肥的生产方法相比，熔融造粒法的优点是：
（1）可直接利用硝铵装置生产的硝铵溶液，省去了硝铵的二次运输、二次粉碎等工序，既简化了工艺流程，又最大限度地降低了能耗和生产成本，同时也确保了生产的安全性；
（2）熔融造粒充分利用了硝铵熔融液所产生的热量，混合熔体水分含量低，无需干燥过程，节省了大量能源；
（3）可以生产出高氮、高浓度的硝基氮磷钾复合肥，产品颗粒表面光滑，合格率高，不易结块，市场竞争力强。硝基复合肥造粒生产工艺的技术原理就是在硝铵熔融液中加入适当的磷肥或钾肥，然后进行造粒，再经过一系列的干燥、冷却、防结块的包裹处理，最后形成成品。
国内外在硝基复合肥上都有先进成熟的生产技术。国外公司曾在中国某些厂对硝基复合肥生产技术整体转让，并已顺利开车正常生产。国外的工艺技术基本是用气流输送设备将磷肥或钾肥送到造粒塔顶的硝铵熔融液槽中，经过搅拌熔融，进入造粒塔造粒，形成粒状复合肥产品。但国外的技术引进费用相对较高，所以本可行性研究报告推荐使用国内由上海化工研究院开发的生产硝基复合肥的“熔体造粒”工艺技术。
上海化工研究院化肥所是专业从事化肥工艺研究和化工工程开发的单位，历年来，团粒法复混肥生产技术已在国内建立了不同生产规模的复混肥生产装置三百多套，在东南亚国家建立了 3套复混肥生产装置。近几年，化肥所开发成功高质量、低能耗的硝铵喷浆造粒生产技术。上海化工研究院在熔体造粒技术推广的硝基复合肥装置有两个，一个是陕西兴平 20万吨/年的硝基复合肥装置，现已开车；另一个是云南解化 20万吨/年的硝基高塔造粒生产硝基复合肥的装置。从以上可以看出上海化工研究院化肥所的“熔体塔式造粒”法生产硝基复合肥的工艺技术是可靠的，先进的，满足国家对清洁生产的要求。
7.2.2本项目能耗分析
（1）能耗说明
一期工程原料液氨在硝基复合肥能耗构成中占91.44%，二期工程原料液氨在硝酸能耗构成中占66.03%，总的节能方向在于提高原料液氨的利用率，进一步降低中压蒸汽消耗、循环水和电能耗，进一步提高能量的回收率，以降低蒸汽、电及水消耗。
（2）国内同行业企业能耗比较情况
由于国内同类型生产企业产品不尽相同，对比数据获得也比较困难，因此本次环评就稀硝酸的生产指标与同类型的企业进行对比见表7-1。
表7-1 国内同类型稀硝酸生产能耗指标对比（以1t100%NHO3计）
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