循環(huán)經(jīng)濟理念促煤氣化工業(yè)和諧

河南省煤氣（集團）公司義馬氣化廠 陳 麗 程延峰

循環(huán)經(jīng)濟是以資源的高效、清潔、循環(huán)利用為基本特征的社會生產(chǎn)和再生產(chǎn)活動，以盡可能少的資源消耗、盡可能小的環(huán)境代價實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，從根本上緩解資源瓶頸制約和環(huán)境壓力，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要途徑，也是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會目標的必然選擇。

河南省煤氣(集團)有限責(zé)任公司義馬氣化廠堅持用循環(huán)經(jīng)濟理念指導(dǎo)企業(yè)煤化工發(fā)展，采用循環(huán)經(jīng)濟先進技術(shù)，通過產(chǎn)業(yè)鏈延伸、節(jié)水節(jié)能、廢棄物綜合利用項目的實施，提高企業(yè)的資源利用效率與環(huán)保效益，增加企業(yè)核心競爭力，將義馬氣化廠逐步建成資源節(jié)約型的循環(huán)經(jīng)濟煤化工典型企業(yè)，并在具體實踐中取得了顯著成效。

樹立循環(huán)經(jīng)濟理念走新型工業(yè)化道路

環(huán)境保護是我國的一項基本國策，隨著我國環(huán)境保護法律、法規(guī)的不斷完善和各行業(yè)技術(shù)進步的加快，人民對環(huán)境保護的呼聲越來越高。我國煤化工的不斷發(fā)展和GDP的增長，使我國面臨越來越大的環(huán)境壓力，環(huán)境治理跟不上，我國將重復(fù)走西方發(fā)達國家走過的先污染后治理的工業(yè)化老路，對此，國家對環(huán)境保護的力度越來越大。義馬氣化廠作為煤化工企業(yè)，如果環(huán)境保護力度跟不上，勢必會對周圍的生態(tài)造成很大的破壞；采用潔凈煤化工技術(shù)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，最大限度地實現(xiàn)資源回收再利用，變廢為寶是企業(yè)增加效益的根本所在，這與國家大力提倡的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟模式是相一致的。

循環(huán)經(jīng)濟是一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以“減量化、再利用、資源化”為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征，符合可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟增長模式，是對“大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢棄”的傳統(tǒng)增長模式的根本變革。

由于國情不同、發(fā)展階段不同、科技文化發(fā)展水平和傳統(tǒng)不同，制度、體制、機制不同，所以各國在循環(huán)經(jīng)濟的認識與實踐方面有較大差異。如發(fā)達國家是在逐步解決了工業(yè)污染和部分生活型污染后，由后工業(yè)化或消費型社會結(jié)構(gòu)引起的大量廢棄物逐漸成為其環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重要問題。在這一背景下，產(chǎn)生了以提高生產(chǎn)效率和廢物的減量化、再利用及再循環(huán)為核心的循環(huán)經(jīng)濟理念與實踐。發(fā)達國家的循環(huán)經(jīng)濟首先是從解決消費領(lǐng)域的廢棄物問題入手，向生產(chǎn)領(lǐng)域延伸，最終旨在改變“大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢棄”的社會經(jīng)濟發(fā)展模式。

我國目前發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的直接目的是改變“高消耗、高污染、低效益”的傳統(tǒng)經(jīng)濟增長模式，走新型工業(yè)化道路，解決復(fù)合型環(huán)境污染問題，所以，我國循環(huán)經(jīng)濟實踐最先是從工業(yè)領(lǐng)域開始，其內(nèi)涵和外延逐漸拓展到包括清潔生產(chǎn)(小循環(huán))、生態(tài)工業(yè)園區(qū)(中循環(huán))和循環(huán)型社會(大循環(huán))等三個層面。在煤化工企業(yè)層面，通過回收、再生、節(jié)能等措施使廢棄資源再次獲得使用價值，實現(xiàn)循環(huán)利用，減少廢棄物排放，是企業(yè)實現(xiàn)清潔文明生產(chǎn)的經(jīng)濟生產(chǎn)模式。

義馬氣化廠采用魯奇加壓氣化工藝生產(chǎn)城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇，自2001年建成投產(chǎn)運行至今，已有10年運行經(jīng)驗，生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)過多年的改進和優(yōu)化，日趨完善。多年來，義馬氣化廠在節(jié)能減排方面貫徹“減量化、再利用、資源化”原則，做了一些有益的嘗試，考慮符合中國國情及義馬氣化廠實際生產(chǎn)情況、同時充分考慮方案的技術(shù)先進性和經(jīng)濟性，針對不同類型的工業(yè)廢水、廢氣、廢渣分別進行處理回收，循環(huán)利用，取得了顯著的效果。

分別處理回用化廢水為資源

河南義馬氣化廠生產(chǎn)過程中每小時耗新鮮水量約1250t/h，產(chǎn)出含酚、氨的工藝污水140 t/h，甲醇、二甲醚廢水14t/h，各種污水、排放水需要排污約500t/h。原水耗量大，廢水處理成本高，增加了企業(yè)產(chǎn)品成本。幾年來，義馬氣化廠在節(jié)水減排方面做了一些有益的嘗試，針對不同類型的排放水分別進行處理回用，在節(jié)水減排，循環(huán)利用方面取得了明顯的效果。

（1）污水回用

采用水解酸化→SBR→接觸氧化→化學(xué)氧化→過濾等工藝處理后，指標達到回用要求后，回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，可回收水量約140t/h。處理達標的工藝污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采取了一系列相應(yīng)措施：冷卻塔采用防堵塞的填料以適應(yīng)污水的水質(zhì)變化，配套循環(huán)水旁濾器，工藝系統(tǒng)水冷器針對不同的介質(zhì)分別采用防止堵塞的不銹鋼螺紋管、碳鋼涂膜等處理方法。針對工藝污水有可能的波動指標，循環(huán)水系統(tǒng)篩選有針對性的水質(zhì)穩(wěn)定處理配方。排污水采用膜分離→多效蒸發(fā)→焚燒的方法處理。目前處理達標的工藝污水回用到循環(huán)水系統(tǒng)的水量已達到80～100t/h。

（2）鍋爐連排污水回用

鍋爐排污水先通過閃蒸，蒸汽進入低壓蒸汽管網(wǎng)，水回收到冷凝液系統(tǒng)。該項目已完成投入使用，回收水量6t/h。

（3）循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)原設(shè)計一期循環(huán)水裝置排污水142t/h,二期循環(huán)水裝置排污水150t/h，經(jīng)過改造使用降低硬度后的軟化水作為補充水，提高濃縮倍數(shù)，實現(xiàn)減少排污水約130t/h。

（4）甲醇、二甲醚廢水

義馬氣化廠甲醇、二甲醚廢水14t/h，原設(shè)計排往生化裝置進行處理。開車幾年來，由于該廢水含石蠟及高級醇類較多而難于生化，直接排往生化裝置將使生化過程無法進行。一部分利用高壓過熱蒸汽，對甲醇裝置和二甲醚裝置產(chǎn)生的廢水進行汽提，產(chǎn)生的飽和蒸汽3.2MPa (g)作為氣化劑進入氣化爐替代部分高壓過熱蒸汽。另一部分廢水經(jīng)廢水霧化系統(tǒng)霧化后通過燃燒槍送入流化床鍋爐焚燒。既解決了生化裝置不能處理含醇廢水的難題，又較好解決甲醇裝置和二甲醚裝置現(xiàn)場環(huán)境污染。

（5）工藝廢氨水

義馬氣化廠工藝廢水預(yù)處理酚氨回收裝置產(chǎn)生約5t/h的4%廢氨水，氨氮是污水生化處理最難降解的有害物質(zhì)，此廢水排往生化處理裝置，增加了生化處理的難度。義馬氣化廠充分考慮生產(chǎn)實際情況，遵循廢物循環(huán)利用的原則，利用酚回收裝置脫氨產(chǎn)生廢氨水作為脫硫劑，進行鍋爐煙道氣脫硫，脫硫產(chǎn)生的亞硫銨溶液進入硫酸銨回收裝置生產(chǎn)硫銨產(chǎn)品。廢水循環(huán)利用流程示意見圖1。

圖1 廢水循環(huán)利用流程示意圖

為了有效回收利用一切可利用的潔凈水資源，從根本上實現(xiàn)節(jié)水減排，廢水“零排放”的目標，氣化廠計劃建立排放水集中收集回用系統(tǒng)，將廠區(qū)內(nèi)后期潔凈雨水與虹吸濾池、盤式過濾器、多介質(zhì)過濾器、循環(huán)冷卻水處理等裝置的反洗水、排污水一起收集于緩沖池內(nèi)，經(jīng)過絮凝、殺菌預(yù)處理，再經(jīng)過反滲透除鹽處理后，回用于脫鹽水系統(tǒng)。

充分發(fā)揮余熱延長產(chǎn)業(yè)鏈條

循環(huán)經(jīng)濟型企業(yè)的一個明顯特征是資源利用率明顯提高，廢物處理率大幅度降低。因此，義馬氣化廠在擴大生產(chǎn)規(guī)模、延伸產(chǎn)業(yè)鏈的同時，要針對魯奇工藝副產(chǎn)物與三廢排放特點，通過采用能源節(jié)約和替代技術(shù)、能梯級利用技術(shù)、廢物綜合利用技術(shù)、綠色環(huán)保技術(shù)，逐步提高煤炭資源利用率，減少廢棄物的排放，實現(xiàn)環(huán)境友好。如電站煙氣的氨法脫硫、制取硫銨化肥、有機廢水零排放、粉煤灰綜合利用、CO2工業(yè)利用等，實現(xiàn)大宗廢棄物的資源循環(huán)利用。中遠期著眼于副產(chǎn)物的深加工，如副產(chǎn)品焦油、中油、粗酚、硫黃、液氨、液氧的精細化深加工，增加副產(chǎn)物的經(jīng)濟效益。

1、可燃氣

（1）、氣化裝置煤鎖氣，溫度46℃，壓力0.026 MPa（g），氣量約4200 Nm3/h，熱值2690 kcal/Nm3， 組分與氣化爐出口粗煤氣相近，原設(shè)計該氣體作為廢氣送往硫回收裝置的尾氣焚燒爐燒掉，氣化廠將該部分氣體通過煤鎖氣壓縮機加壓至2.9MPa后并入煤氣冷卻裝置出口粗煤氣管網(wǎng),回收利用。煤鎖氣氣體成分分析見表1。

（2）甲醇裝置產(chǎn)生的閃蒸氣原設(shè)計作為廢氣排往全廠總火炬。甲醇裝置產(chǎn)生的閃蒸氣量及氣體成分分析見表2。

經(jīng)論證分析，這股氣體不含硫化氫等有害物質(zhì)，并且熱值比較高，具有回收價值。氣化廠將該氣體分離脫除甲醇后，用甲醇閃蒸氣壓縮機壓縮至2.2MPa左右，回收到城市煤氣管網(wǎng)中。

（3）低溫甲醇洗裝置燃料氣溫度0.1℃，壓力0.65 MPa（g） ，氣量約2287 Nm3/h，熱值3680kcal/Nm3，該部分氣體約800Nm3/h用于火炬長明燈及其他裝置，剩余部分排往火炬裝置燒掉。氣化廠將該剩余部分氣體送往甲醇閃蒸氣壓縮機，加壓后回收到城市煤氣管網(wǎng)中。氣體成分分析見表3。

（4）為了有效回收利用一切可利用可燃廢氣資源，從根本上實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，氣化廠計劃實施火炬氣回收系統(tǒng)，將全廠排往火炬系統(tǒng)的所有廢氣進行回收，通過火炬氣壓縮機加壓后，回收進入煤氣冷卻裝置出口粗煤氣管網(wǎng)，經(jīng)過低溫甲醇洗凈化處理后，回用于凈煤氣系統(tǒng)?？苫厥盏幕鹁鏆饬髁考s2650 Nm3/h ，熱值2537kcal/mol。目前，該項目已進入施工圖設(shè)計階段?；鹁鏆鈿怏w成分分析見表4。

表1 煤鎖氣氣體成分分析%

表2 甲醇裝置閃蒸氣氣體成分分析 %

表3 燃料氣氣體成分分析%

表4 火炬氣氣體成分分析%

2、二氧化碳廢氣

在CO2的回收利用方面人們已開發(fā)了許多可行的途徑：如作為化工原料可以生產(chǎn)尿素、甲醇、碳酸氫銨、純堿、其他碳酸鹽(脂)、水楊酸及其衍生物；但目前二氧化碳的主要用途仍利用其惰性特征，如CO2在飲料、啤酒、煙草、農(nóng)業(yè)肥料、食品保鮮、石油開采等方面的應(yīng)用。盡管如此，同總的排放量相比，迄今能夠得到有效利用的CO2僅占很小的一部分。

CO2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、反應(yīng)活性低，由于這一惰性特性使其化學(xué)固定和轉(zhuǎn)化受到限制，給其進一步的綜合利用帶來很大困難。因此利用CO2作為有機合成的基本原料，其關(guān)鍵是CO2的活化問題，不同的活化方式和活化態(tài)決定著可能被利用的反應(yīng)路線。CO2的活化方式主要有生物活化、配位活化、光化學(xué)輻射活化、電化學(xué)還原活化、熱解活化及化學(xué)還原活化等，目前尚未取得大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。如果能有效地將惰性的CO2轉(zhuǎn)化為性能活潑的CO，而CO作為通用化工合成氣的原料則能廣泛應(yīng)用于羰基合成領(lǐng)域，用來生產(chǎn)化工產(chǎn)品如醋酸、甲醇、二甲醚、甲酸、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、DMF等。

煤氣化及天然氣轉(zhuǎn)化過程中有大量的CO2生成，在后續(xù)的煤氣凈化過程中，CO2被洗滌分離出來。目前這些CO2除化肥企業(yè)部分得到利用外，大部分作為廢氣直接排放。我廠氣化裝置生成的粗煤氣中含有大量的CO2(24%～36%之間)，粗煤氣經(jīng)凈化裝置脫除的CO2氣體共計5.7萬 Nm3/h， 純度約80%，作為廢氣直接排入大氣，不但造成了極其嚴重的大氣污染，而且對寶貴的碳資源來說是一種巨大的浪費。

義馬氣化廠低壓法液相羰基合成醋酸裝置需要CO原料氣1.4萬Nm3/h，經(jīng)專家論證，確定利用CO2返爐提高煤氣中的CO含量，再通過PSA變壓吸附制取CO的技術(shù)方案。并根據(jù)該方案進行了在線試驗，將CO2廢氣壓縮后回用至碎煤固定床加壓氣化爐。經(jīng)過試驗運行，氣化爐出口粗煤氣中CO含量平均達到20.36%，最高達到23.17%，與返爐前粗煤氣中CO含量對比，提高了3～4個百分點。

根據(jù)試驗結(jié)論及物料衡算數(shù)據(jù)，義馬氣化廠開工建設(shè)CO2濃縮提取返爐氣化裝置，通過改造煤氣凈化裝置得到純度達到95%以上的CO2約13000Nm3/h，經(jīng)精密過濾器脫除甲醇液滴及其他雜質(zhì)后，通過往復(fù)式壓縮機加壓后送入碎煤固定床加壓氣化爐。煤氣中CO含量得到提高后，再通過變壓吸附提取純度 98%的CO約1.4萬Nm3/h，以滿足義馬氣化廠醋酸裝置對CO的需求。

廢氣循環(huán)利用流程示意圖見圖2。

通過CO2濃縮提取返爐氣化裝置解決了13000Nm3/h的CO2，還有4萬Nm3/h的CO2氣送至鍋爐煙囪從高點放空。不但加劇環(huán)境大氣的溫室效應(yīng)，不利于環(huán)保，而且浪費CO2資源。針對生產(chǎn)實際情況，氣化廠計劃建設(shè)年產(chǎn)2萬t食品級液體二氧化碳及年產(chǎn)4萬t二氧化碳基生物降解塑料項目，采用先進的技術(shù)回收CO2氣體，除去原料二氧化碳氣體中的雜質(zhì)，經(jīng)過凈化、液化、提純，得到高純度食品級液體二氧化碳產(chǎn)品，采用二氧化碳和環(huán)氧化物在催化劑作用下共聚得到二氧化碳基生物降解塑料產(chǎn)品。

圖2 廢氣循環(huán)利用流程示意圖

化廢渣為神奇最大化利用資源

義馬氣化廠鍋爐煙氣除塵分離下來的粉煤灰約16.8萬t/a，根據(jù)自身非常便利的水、電、氣、汽公用工程條件，義馬氣化廠計劃將粉煤灰收集起來，采用蒸養(yǎng)粉煤灰制磚技術(shù)生產(chǎn)粉煤灰免燒磚。粉煤灰磚的價格主要由原料供應(yīng)及價格、運輸費用及市場需求來確定，經(jīng)過充分調(diào)查，義馬市周邊粉煤灰磚市場已經(jīng)飽和?？紤]到周邊市場情況，不再進行粉煤灰制磚項目的建設(shè)。

目前義馬氣化廠鍋爐粉煤灰及爐渣主要用于筑路的摻混料，不能全部利用，氣化廠技術(shù)人員正在積極想辦法，尋求粉煤灰深度加工利用的工藝技術(shù)，計劃從根本上解決工業(yè)廢渣的減排、回收、循環(huán)利用的問題。

能源—經(jīng)濟—環(huán)境一體化可持續(xù)發(fā)展

循環(huán)經(jīng)濟是人類社會發(fā)展到一定階段的必然選擇，是重新審視人與自然關(guān)系的必然結(jié)果。循環(huán)經(jīng)濟是符合可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟增長模式，抓住了當前中國資源相對短缺而又大量消耗的癥結(jié)，對解決中國資源對經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸制約具有迫切的現(xiàn)實意義。新型煤化工注重資源的綜合高效利用，如煤氣化、燃燒等產(chǎn)生廢渣的綜合利用，煤焦化副產(chǎn)焦爐煤氣及煤焦油的利用、合成尾氣的利用、煤氣脫硫凈化所得產(chǎn)品的利用、廢水的回用等。通過資源的循環(huán)利用及聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，有利于生產(chǎn)裝置規(guī)?；臀廴疚锏募兄卫恚_到減少污染物排放和實現(xiàn)區(qū)域工業(yè)生態(tài)化，最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟、環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)性發(fā)展

義馬氣化廠在工業(yè)“三廢” 的回收利用方面，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，加大技術(shù)投入，推行精細化管理，采取回收、再生、節(jié)能等各項措施，實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)減排污水130t/h，回收利用各類排放水約125t/h；實現(xiàn)CO2廢氣減排13000Nm3/h，回收利用各類可燃廢氣約9037 Nm3/h，使企業(yè)從根本上實現(xiàn)清潔文明生產(chǎn)，實現(xiàn)既節(jié)能，又環(huán)保的經(jīng)濟運行模式，走出一條能源—經(jīng)濟—環(huán)境一體化可持續(xù)發(fā)展道路。