10萬t／a焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目的環(huán)境影響分析及治理

葉田友， 賈建華

（山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開發(fā)有限責(zé)任公司，山西 汾陽 032200）

引 言

近年來，隨著焦化行業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，以剩余焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇項(xiàng)目得到了快速發(fā)展，不僅解決了我省焦化行業(yè)只焦不化的問題，而且通過產(chǎn)品甲醇及其深加工獲得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，在甲醇的生產(chǎn)過程中，同樣存在著不同程度的環(huán)境污染問題。

1 焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目簡介

自2004年底世界上第1套8萬t／a焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目在云南曲靖建成投產(chǎn)以來，國內(nèi)已有近20套焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置投入生產(chǎn)運(yùn)行，單套裝置設(shè)計(jì)規(guī)模多為10萬t／a～20萬t／a，其工藝流程見圖1。

首先，將來自焦化廠經(jīng)過預(yù)處理的焦?fàn)t煤氣送進(jìn)氣柜，緩沖穩(wěn)壓、壓縮增壓后，進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化精脫硫，使其總硫體積分?jǐn)?shù)≤1.0×10－7，此即焦?fàn)t煤氣的凈化；然后，通過催化轉(zhuǎn)化方法將焦?fàn)t煤氣中的CH4、CmHn轉(zhuǎn)化為合成甲醇的有效氣體組分（H2＋CO），制成甲醇合成所需的合成氣；再次，通過合成氣壓縮機(jī)增壓后送入合成塔進(jìn)行反應(yīng)，生成粗甲醇；最后，對粗甲醇進(jìn)行精餾，制成精甲醇［1］。項(xiàng)目中轉(zhuǎn)化裝置所需純氧由一套KDON－6000／8000空分裝置提供；另新建2套40t／h的循環(huán)硫化床燃煤鍋爐，為空分和合成汽輪機(jī)提供蒸汽動力。在上述工藝流程中，轉(zhuǎn)化與合成是整個焦?fàn)t煤氣制甲醇的關(guān)鍵工序。

圖1 焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程

2 環(huán)境影響分析

以剩余焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇，雖然極大程度地減少了煤氣放散帶來的環(huán)境污染問題，但在甲醇生產(chǎn)過程中又不可避免地造成其他環(huán)境影響［2］。

2.1 大氣污染影響分析

本項(xiàng)目的廢氣污染源主要為：

1）精脫硫升溫爐、轉(zhuǎn)化預(yù)熱爐煙氣（G1）：燃燒馳放氣，燃燒后煙氣氣體組成為 H2O、N2、CO2、O2、SO2。

2）甲醇合成馳放氣（G2）：來源于合成工段未反應(yīng)氣體，氣量為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下13 000m3／h，氣體組成為 H2占77.74%、N2占9.9%、CH4占2.29%、CO2占3.55%、CO占6.45%。主要污染物為CO。

3）甲醇精餾閃蒸氣（G3）：氣量為130m3／h，主要成分為CO2、CH4、CO、甲醇、醚類。

4）甲醇罐區(qū)馳放氣（G4）：隨著環(huán)境溫度變換，通過呼吸閥排出的氣體。其中，主要污染物為CH3OH。

5）2臺40t／h燃煤鍋爐煙氣（G5）：一開一備，主要污染物有煙塵、SO2。

6）煤篩分破碎（G6）：燃料煤和煤矸石破碎過程中產(chǎn)生的粉塵。

7）石灰石破碎（G7）：石灰石破碎過程中產(chǎn)生的粉塵。

8）儲煤場煤塵（G8）：燃料煤在儲煤場遇大風(fēng)天氣產(chǎn)生的揚(yáng)塵。大氣污染物產(chǎn)生情況見表1。

表1 項(xiàng)目大氣污染物產(chǎn)生量一覽表

2.2 廢水污染源及污染物分析

1）氣柜水封排水（W1）：排水量為2.5t／h，主要污染物為CODCr、揮發(fā)酚、氰化物、硫化物、NH3－N、SS、石油類等；

2）轉(zhuǎn)化冷凝液（W2）：排水量為1.6t／h，主要污染物為 CODCr、NH3－N等；

3）甲醇精餾排水（W3）：排水量為3t／h，主要污染物為CODCr等；

4）脫鹽水站排水（W4）：排水量為22t／h，主要污染物為鹽類、SS等；

5）循環(huán)水系統(tǒng)排水（W5）：排水量為27t／h，主要污染物為SS、鹽類等；

6）生活污水（W6）：排水量為1.9t／h，主要污染物為CODCr、NH3－N、SS、油類等；

7）車間沖洗排水（W7）：排水量為2t／h，主要污染物為CODCr、SS、油類等；

8）鍋爐排污水（W8），排水量為1t／h。

本項(xiàng)目主要水污染源污染產(chǎn)生情況見表2。

表2 項(xiàng)目水污染源污染物產(chǎn)生情況一覽表

2.3 固體廢物影響分析

本項(xiàng)目產(chǎn)生的固體廢物主要包括精脫硫、轉(zhuǎn)化、甲醇合成工段排出的廢催化劑、鍋爐產(chǎn)生的灰渣、脫硫石膏以及少量生活垃圾。本項(xiàng)目固體廢物產(chǎn)生情況見第69頁表3。

2.4 噪聲影響分析

本項(xiàng)目在運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲主要由各種機(jī)械動力設(shè)備造成的機(jī)械振動和空氣湍流引起。機(jī)械振動噪聲主要來源于空氣壓縮機(jī)、焦?fàn)t氣壓縮機(jī)、合成氣壓縮機(jī)以及工藝過程中的各種泵類等機(jī)械動力設(shè)備。項(xiàng)目主要噪聲污染源見第69頁表4。

3 環(huán)境影響防治措施

3.1 廢氣污染物防治措施

3.1.1 儲煤場煤塵

本項(xiàng)目地面采用水泥硬化結(jié)構(gòu)，煤場內(nèi)設(shè)噴水裝置，煤場四周設(shè)2層15m高擋風(fēng)抑塵網(wǎng)，以封閉煤場，抑塵效果可達(dá)90%以上。煤場設(shè)置覆蓋整個煤堆面積的噴灑設(shè)施。根據(jù)煤質(zhì)和環(huán)境條件的不同，通過設(shè)在轉(zhuǎn)運(yùn)站或尾部驅(qū)動間內(nèi)的控制柜控制灑水噴槍及噴灑時(shí)間，調(diào)節(jié)噴灑強(qiáng)度，進(jìn)行水噴淋抑塵，使煤塵表面保持一定的含水率，不僅達(dá)到了有效防塵的效果，而且降低了無效的煤耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

表3 項(xiàng)目固體廢物產(chǎn)生一覽表t／a

表4 主要噪聲污染源

3.1.2 可燃?xì)怏w回收系統(tǒng)

本項(xiàng)目產(chǎn)生的可燃?xì)怏w包括甲醇合成馳放氣和粗甲醇閃蒸汽，這兩種氣體混合后熱值較高，通過管道送至燃料氣管網(wǎng)作燃料氣使用。

3.1.3 儲罐區(qū)馳放氣

為了降低甲醇蒸汽溢出量，甲醇儲罐選用立式內(nèi)浮頂式儲罐，并采取氮封措施，以大幅度減少甲醇蒸汽的揮發(fā)。由于經(jīng)呼吸閥排出的這部分氣體不便于收集利用，所以直接排放。

3.1.4 循環(huán)流化床鍋爐廢氣污染防治措施3.1.4.1 SO2的防治

1）高煙囪排放

本項(xiàng)目鍋爐煙氣采用一座100m高的煙囪排放。高煙囪排放時(shí)利用大氣自身的稀釋擴(kuò)散能力，對排放的大氣污染物進(jìn)行稀釋擴(kuò)散，降低污染物的落地濃度。

2）爐外石灰石－石膏濕法脫硫工藝

石灰石－石膏濕法脫硫工藝采取石灰石－石膏作為吸收劑，主要由吸收劑制備與供應(yīng)、SO2吸收、煙氣、石膏處理等系統(tǒng)組成。其原理為：石灰石與水混合攪拌成吸收漿液，吸收漿液與煙氣在吸收塔內(nèi)接觸混合；煙氣中的SO2與漿液中的碳酸氫鈣及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后，SO2被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏；脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，換熱后排入煙囪，脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。此工藝的特點(diǎn)為：脫硫吸收劑的利用率高；鈣硫比僅為1.05或更?。幻摿蛐矢?，一般可達(dá)90%以上；適用煤種廣，一般不受燃煤含硫量的限制；應(yīng)用范圍廣泛等。

在石灰石－石膏濕法脫硫過程中，主要化學(xué)反應(yīng)如反應(yīng)式（1）和（2）。

3.1.4.2 煙塵的防治

本項(xiàng)目鍋爐煙氣配套采用布袋除塵器，處理后的煙塵經(jīng)石灰石－石膏脫硫法脫硫，總除塵效率可達(dá)99.6%以上，處理后煙塵質(zhì)量濃度52mg／m3，排放量21.6t／a，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)和總量控制指標(biāo)的要求。

3.1.5 破碎系統(tǒng)粉塵的防治

在原煤破碎篩分起塵點(diǎn)以及石灰石破碎起塵點(diǎn)均安裝單元袋式除塵器，除塵效率達(dá)99.0%以上，粉塵排放質(zhì)量濃度低于50mg／m3。

3.2 廢水治理措施

1）生化污水處理

車間沖洗水、氣柜水封水、甲醇精餾廢水和生活污水共計(jì)12t／h，全部收集到生化污水處理站，經(jīng)過A2／O2的工藝處理達(dá)標(biāo)后，全部用于熄焦。污水處理站進(jìn)、出水情況及處理效果見表5。

表5 污水處理效果一覽表

2）控制跑、冒、滴、漏

為加強(qiáng)對全廠無組織廢液的控制，項(xiàng)目在物料儲槽和輸送機(jī)泵等車間設(shè)置廢液收集筒，并在車間道路旁建設(shè)集水管網(wǎng)，統(tǒng)一收集廢液后送至生化污水站處理。同時(shí)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)不存留裸露地面，除裝置占地外，或水泥硬化，或綠化。另外，在甲醇生產(chǎn)與儲存區(qū)域四周專門建造圍堰墻，防止因甲醇意外泄漏而污染環(huán)境。

3）全廠防滲要求

項(xiàng)目防滲處理部位包括甲醇各生產(chǎn)裝置區(qū)、物料輸送泵房、儲罐區(qū)、廠區(qū)內(nèi)所有地下工程。項(xiàng)目嚴(yán)格按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108）中有關(guān)規(guī)定施工建造。

3.3 固體廢物防治措施

本項(xiàng)目產(chǎn)生的各種固體廢物都采取了合理有效的綜合利用或處置措施，主要的固廢鍋爐灰渣送選定的渣場填埋儲存，少量脫硫石膏送建材廠生產(chǎn)石膏板，脫硫、轉(zhuǎn)化、甲醇合成工段的廢催化劑由有資質(zhì)的生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)回收，少量生活垃圾由當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一處理。

3.4 噪聲防治措施

本項(xiàng)目的主要噪聲源有各類氣體壓縮機(jī)、氣體放空系統(tǒng)、循環(huán)水泵等。

1）在選擇設(shè)備時(shí)，盡量選用低噪音設(shè)備。

2）在總平面布置時(shí)，合理布局，將主要噪聲源或裝置遠(yuǎn)離辦公樓，或?qū)⒏咴肼曉O(shè)備集中，便于控制。

3）對氣體放空系統(tǒng)安裝消聲器。

4）壓縮機(jī)及各種泵類都采取建筑屏蔽或半屏蔽措施；室內(nèi)墻壁宜粗糙，使吸聲效果更好。

5）對壓縮機(jī)、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)等采取獨(dú)立基礎(chǔ)、與混凝土地面分離等措施，防止共振；電機(jī)的底墊下墊入隔振橡膠、隔振墊等，以減小振動的產(chǎn)生。

6）操作室、控制室等工作場所的建筑上進(jìn)行噪音吸聲處理，采用隔音門、窗以及防噪聲材料，使室內(nèi)噪聲級達(dá)到GBJ87－85要求。各噪聲源的防治措施見表6。

3.5 非正常排放的污染物防治措施

本項(xiàng)目雖然選用了較先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，亦采用了新設(shè)備、新材料，但考慮到各種廢氣、廢水非正常排放的可能性，也為了防止廠內(nèi)事故排水對當(dāng)?shù)氐乇硭h(huán)境造成影響，故本項(xiàng)目同時(shí)建造了一座容量為3 000m3的事故池。

表6 主要噪聲污染源及防治措施［2］

事故池的作用如下：

1）當(dāng)污水處理廠出現(xiàn)故障而無法正常運(yùn)行時(shí)，廠內(nèi)的外排廢水可暫存在事故池中。待污水處理廠恢復(fù)正常運(yùn)行后，再將事故池中的水排往污水處理系統(tǒng)，滿足24h的儲存量。

2）下雨時(shí)收集的初期地表水進(jìn)入事故池，然后一并送污水處理廠處理，不允許直接排放，以避免跑、冒、滴、漏的甲醇隨地表雨水排放。

3）對于發(fā)生火災(zāi)時(shí)使用的消防水，因其中含有可燃燒的甲醇，不能直接外排，應(yīng)當(dāng)全部收集到事故池中，最后送污水處理站處理。

3.6 綠化措施

根據(jù)各污染源排放特點(diǎn)，因地制宜合理選擇綠化樹種，公司先后投入10多萬元在廠區(qū)空地及道路兩側(cè)進(jìn)行了專業(yè)綠化，廠區(qū)綠化系數(shù)達(dá)到了20%，對美化環(huán)境、滯塵降噪、吸臭殺菌起到了積極的作用。

4 結(jié)論

山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開發(fā)公司10萬t／a焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目建設(shè)起點(diǎn)高，選擇的工藝、設(shè)備先進(jìn)，且對各污染環(huán)節(jié)的污染物，能資源化利用的首先進(jìn)行資源化利用，不能利用的采取了較為完善具體的防治措施，各項(xiàng)污染物排放完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和總量控制指標(biāo)的要求，值得同行借鑒。

［1］杜鵑，高建軍，劉偉軍.焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目的環(huán)境影響問題及防治對策［J］.山西化工，2010，30（5）：61.

［2］馮元琦，李關(guān)云.甲醇生產(chǎn)操作問答［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：540.