煤焦油加氫項目的環(huán)境影響問題及防治對策

杜 娟

(山西省環(huán)境科學研究院，山西 太原 030027)

我國是以煤炭為主要能源的國家，煤炭貯量極為豐富，目前已探明的保有貯量高達1 萬億噸以上。石油資源則相對貧乏，國內(nèi)石油產(chǎn)量遠不能滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需要，必須依靠大量進口石油來支撐。故充分利用我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢，大力發(fā)展清潔能源、實現(xiàn)資源綜合利用、生產(chǎn)石油化工替代產(chǎn)品，對于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，降低石油進口依存度，保證我國石油安全，保證國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

加氫原料是煤焦油經(jīng)預處理得到的初加工產(chǎn)品，是含有二元環(huán)芳烴(通常含有20%～35%)、三元環(huán)芳烴、多元環(huán)芳烴、少量膠質(zhì)和少量瀝青質(zhì)的混合物。目前，其主要用作炭黑原料、木材防腐油或低檔燃料油，存在附加值低和污染環(huán)境等問題。加氫反應是在高壓下，在有氫存在的條件下，在催化劑床層上發(fā)生的反應。主要目的是除去油品中的硫、氧、氮、金屬雜質(zhì)和使烯烴飽和，改變油品的穩(wěn)定性、顏色、氣味、燃燒性能等，以達到改變油品性質(zhì)、提高使用價值的目的［1］。雖然煤焦油加氫技術(shù)的逐步工業(yè)化在一定程度上實現(xiàn)了煤焦油的精深加工，并且通過轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)品獲得了經(jīng)濟效益。然而，在該類項目的實施過程中，也存在著不同程度的環(huán)境影響與環(huán)境污染問題。

1 煤焦油加氫項目的概述

1.1 煤焦油的性質(zhì)

以山西某焦化廠的高溫煤焦油為例，煤焦油的性質(zhì)見表1［2］。

1.2 煤焦油加氫的工藝過程

煤焦油經(jīng)過減壓蒸餾預處理，減壓塔的頂部餾分(簡稱減頂油)和中段餾分(簡稱中段油)一同作為加氫精制原料油，減壓塔底重油或瀝青作為產(chǎn)品銷售。經(jīng)過加氫精制反應后的煤焦油餾分，通過高低分離系統(tǒng)，將餾分油與氫氣分離，氫氣循環(huán)利用，餾分油通過分餾系統(tǒng)的切割，分別切割出燃料油調(diào)和組分，塔底的尾油作為加氫裂化的原料油進入加氫裂化反應器。加氫裂化反應器的餾分油與加氫精制的餾分油一同進入分餾系統(tǒng)，切割出燃料油調(diào)和組分，完成對煤焦油的加工過程。煤焦油加氫項目國內(nèi)目前一般采用的工藝流程見圖1［3］。

表1 煤焦油主要性質(zhì)

圖1 煤焦油加氫項目的一般工藝流程

2 煤焦油加氫項目產(chǎn)生的環(huán)境問題

以煤焦油為原料生產(chǎn)燃料油雖然極大程度地改善了煤焦油質(zhì)量，但在生產(chǎn)過程中也不可避免地造成了環(huán)境影響問題。該類項目的環(huán)境影響問題可分為對環(huán)境空氣、水體、聲環(huán)境的影響以及產(chǎn)生的固體廢棄物對環(huán)境的影響。

2.1 對環(huán)境空氣的影響

煤焦油加氫項目對環(huán)境空氣的影響表現(xiàn)為其生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各類廢氣污染源，主要包括:

(1)焦爐煤氣提氫工段。預處理塔部分產(chǎn)生的再生氣，主要污染物為烴類等;該再生氣具有一定的熱值，送燃料氣管網(wǎng)回用。PSA 變壓吸附部分產(chǎn)生的解吸氣，主要污染物為CH4、H2、CO、CO2、N2等;該解吸氣具有一定的熱值，送燃料氣管網(wǎng)回用。所以，提氫工段對環(huán)境空氣的影響較小。

(2)加氫工段。進料加熱爐、氫氣加熱爐、分餾塔重沸爐等各類加熱爐產(chǎn)生的廢氣，主要污染物為煙塵、SO2、NOx 等;各加熱爐以潔凈的解吸氣為燃料氣，燃燒后的煙氣經(jīng)高煙囪可實現(xiàn)達標排放，故其對環(huán)境空氣的影響也較小。

(3)原料罐、中間罐及成品罐區(qū)。加氫原料油罐、輕油加氫料罐、重油加氫料罐、石腦油罐、柴油罐等罐區(qū)存在無組織放散氣，主要污染物為烴類。其對環(huán)境空氣的影響主要表現(xiàn)為對廠內(nèi)及廠界外近距離范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量的污染。

該類項目的工藝廢氣均能實現(xiàn)回用;燃燒廢氣為清潔的焦爐煤氣燃燒后的產(chǎn)物;罐區(qū)在采取相應的措施后，本項目的大氣污染源對環(huán)境空氣的影響較小。

2.2 對水環(huán)境的影響

煤焦油加氫項目的各生產(chǎn)工段均有不同污染程度、污染類型的廢水排出，其污染源及污染物主要有:

(1)生產(chǎn)工藝廢水

①焦爐煤氣壓縮及預處理工段分液罐產(chǎn)生的含油污水;氫氣凈化部分脫氧塔產(chǎn)生的除氧水;加氫預處理工段抽真空系統(tǒng)撇油罐產(chǎn)生的含油污水;汽提塔底精制燃料油經(jīng)脫水器產(chǎn)生的廢水，上述各類廢水中的主要污染物為CODcr、石油類等;

②加氫精制工段的冷高壓分離器分離出酸性廢水、加氫裂化工段的高壓分離器和低壓分離器分離出酸性廢水、預分餾塔頂回流罐分離出酸性廢水，主要污染物為CODcr、石油類、氰化物、揮發(fā)酚、H2S、NH3等，各污染物的濃度大致為CODcr1000～2000mg/L，石油類300～500、氰 化 物 10～50、揮 發(fā) 酚 50～100、H2S17000、NH323000。上述廢水經(jīng)撇油泵分離出污油后，酸性水送酸性水預處理系統(tǒng)處理;該類項目生產(chǎn)工藝廢水中以酸性廢水為主，其產(chǎn)生量較大，污染程度較重。

(2)脫鹽水站排水，或稱化學處理排水，其廢水中的主要污染物為鹽類和懸浮物，污染程度較小。

(3)全廠循環(huán)水系統(tǒng)排水，廢水中的主要污染物為懸浮物和鹽類等，基本為清凈下水，可直接排放。

上述廢水，特別是污染程度較為嚴重的各生產(chǎn)工段的排水，若直接排放必然會污染周邊地區(qū)的地表水及地下水，所以需經(jīng)污水處理站處理后循環(huán)使用或外排。

2.3 對聲環(huán)境的影響

煤焦油加氫項目生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的噪聲污染主要由各種機械動力設備造成的機械振動和空氣湍流引起。機械振動噪聲主要來源于壓縮工段的焦爐氣壓縮機、氫氣壓縮機，空冷器以及工藝過程中的各種泵類等機械動力設備，其聲壓級一般在85～110dB(A)，若不采取措施，將對廠區(qū)工作人員以及廠址周邊的居民產(chǎn)生不同程度的噪聲影響。

2.4 固體廢棄物的影響

煤焦油加氫項目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物以各類廢催化劑為主，其次還有廢吸附劑及少量廢油，參見表2。其中，屬于危險廢物的廢催化劑需進行妥善處置，一般由提供催化劑的廠家自行回收或交送至有危險廢物處理處置資質(zhì)的單位部門進行處理。

表2 固體廢棄物排放特征表

3 煤焦油加氫項目環(huán)境影響問題的防治對策

煤焦油加氫項目在生產(chǎn)運營過程中所產(chǎn)生的環(huán)境影響問題不容忽視，針對其環(huán)境污染或環(huán)境影響問題的特點，應從大氣、水體、噪聲、固體廢棄物這四個方面，分別提出污染源源頭治理、污染物減排、資源與能源回收利用等相關(guān)措施。

(1)針對大氣環(huán)境污染問題，焦爐煤氣提氫工段產(chǎn)生的再生氣及大量的解吸氣，可進入全廠的燃料氣管網(wǎng)作為燃料氣回用。這樣，一方面減少了對大氣環(huán)境的污染，同時也為生產(chǎn)過程提供了燃料資源。各加熱爐以潔凈的解吸氣或焦爐煤氣為燃料氣，燃燒后的煙氣可實現(xiàn)達標排放。本項目涉及較大規(guī)模的油品罐區(qū)，針對“小呼吸”減排，對于易揮發(fā)的輕質(zhì)油品，宜儲存在浮頂罐或內(nèi)浮頂罐中并選用合適的密封裝置;在高溫季節(jié)對油罐適當延長淋水期;針對“大呼吸”減排，可采用密閉收發(fā)油技術(shù)。

(2)工藝廢水分為兩類:酸性廢水和含油廢水。煤焦油加氫項目中酸性廢水的處理目前國內(nèi)未有成熟可靠的技術(shù)，可參考煉油廠酸性廢水的處理工藝［4－6］。國內(nèi)煉油廠對酸性廢水的預處理工藝一般采用空氣氧化法或蒸汽汽提法?？諝庋趸ù嬖谔幚砗蟮膹U水中鹽含量較高的問題，故目前以蒸汽汽提法最為常用。汽提后產(chǎn)生的尾氣中硫化氫和氨的含量較高，也可進一步地進行硫化氫和氨的回收，用于生產(chǎn)硫磺和液氨等。含油廢水通常先進行撇油預處理，之后再進入全廠的污水處理站。

(3)對于生產(chǎn)過程中的噪聲污染，焦爐氣壓縮氣、氫氣壓縮機、各種泵類可采取基礎減振、設隔音操作室或安裝消音器等措施。

(4)煤焦油加氫項目生產(chǎn)過程中所排放的廢催化劑、廢吸附劑大都為危險廢物，按要求應由生產(chǎn)廠家回收或送至危險廢物處置中心集中處理，其收集儲存、運輸、處置過程均應嚴格按照危險廢物的相關(guān)管理辦法進行。

4 結(jié) 語

煤焦油加氫項目不僅實現(xiàn)了煤焦油的精深加工，而且開拓了石油替代品生產(chǎn)的新路線。目前的工業(yè)生產(chǎn)項目中雖已貫徹了清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟的理念，雖然煤焦油加氫技術(shù)的逐步工業(yè)化在一定程度上實現(xiàn)了煤焦油的精深加工，并且通過轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)品獲得了經(jīng)濟效益。但該類項目生產(chǎn)過程中不可避免地存在著環(huán)境影響問題。針對其環(huán)境污染或環(huán)境影響問題的特點，應從大氣、水體、噪聲、固體廢棄物這四個方面，分別提出污染源源頭治理、污染物減排、資源與能源回收利用等相關(guān)措施。因此，將環(huán)境影響評價工作貫穿于煤焦油加氫項目的初設、設計及生產(chǎn)運營等各階段，并充分落實污染物減排及防治措施以減少對環(huán)境的負面影響，是實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的有效途徑。充分利用我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢，大力發(fā)展清潔能源、實現(xiàn)資源綜合利用、生產(chǎn)石油化工替代產(chǎn)品，對于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，降低石油進口依存度，保證我國石油安全，保證國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

總之，煤焦油加氫項目在生產(chǎn)運營過程中所產(chǎn)生的環(huán)境影響問題不容忽視，針對其環(huán)境污染或環(huán)境影響問題的特點，應從大氣、水體、噪聲、固體廢棄物這四個方面，分別采取污染源源頭治理、污染物減排、資源與能源回收利用等相關(guān)措施。第一，針對大氣環(huán)境污染問題，焦爐煤氣提氫工段產(chǎn)生的再生氣及大量的解吸氣，可進入全廠的燃料氣管網(wǎng)作為燃料氣回用。第二，針對工藝的酸性廢水和含油廢水采取相應處理措施。第三，對于生產(chǎn)過程中的噪聲污染，焦爐氣壓縮氣、氫氣壓縮機、各種泵類可采取基礎減振、設隔音操作室或安裝消音器等措施。第四，針對煤焦油加氫項目生產(chǎn)過程中所排放的廢催化劑、廢吸附劑大都為危險廢物，按要求應由生產(chǎn)廠家回收或送至危險廢物處置中心集中處理，其收集儲存、運輸、處置過程均應嚴格按照危險廢物的相關(guān)管理辦法進行。

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