淺談煤氣化工藝清潔生產(chǎn)及環(huán)境保護

（新疆天業(yè)集團匯合新材料有限公司，石河子市，832200） 李顯輝

近年來，隨著社會各界對環(huán)保重視程度的逐漸提高，在煤氣化過程中，業(yè)界人士愈發(fā)開始注重應(yīng)用科學(xué)合理的方法來實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。清潔生產(chǎn)即在生產(chǎn)當(dāng)中選擇新方法、工藝，來有效控制生產(chǎn)全程，消除污染，并能夠科學(xué)地配置資源、能源，盡可能地將原料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品，最終實現(xiàn)節(jié)能減排、增效的目的，使環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。作為煤化工產(chǎn)業(yè)的龍頭，煤氣化為下游裝置提供原料氣，多數(shù)煤化工工藝均通過相應(yīng)的氣化工藝來完成固態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)變，在此基礎(chǔ)上，選擇下一步的工藝，所以，按照煤質(zhì)特點，采用科學(xué)合理的煤氣化技術(shù)是非常關(guān)鍵的一件事情，有助于保護我們的生態(tài)環(huán)境和清潔生產(chǎn)。

1 煤氣化工藝介紹

1.1 固定床氣化

這種工藝主要包括以下兩種：間歇式氣化與連續(xù)式氣化。前者是1930年提出的一種方法，其優(yōu)點是成本相對較低，操作簡單，不足之處是原料單一，具有較低的氣化率，同時需要較高的能耗，現(xiàn)在為止，它變成一種比較落后的方法。

1.2 流化床氣化

關(guān)于這種工藝，其原理如下所示：粉煤在反應(yīng)器中呈流態(tài)化狀態(tài)，在合適壓力、溫度環(huán)境中，和氣化劑發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣。它表現(xiàn)出一系列的優(yōu)越性：與固定床對比來說，其具有較大的生產(chǎn)強度，所用原料是碎煤，在一定程度上緩解了塊煤供求矛盾；具有較強的適應(yīng)性。

1.3 氣流床氣化

關(guān)于這種工藝，根據(jù)原料形態(tài)主要包括以下兩種：水煤漿、干煤粉，其中，前者的典型方法為Texaco，后者的典型方法包括shell與GSP。其基本原理如下所示：煤炭細粉粒在反應(yīng)器中高速運動，與流化床氣化過程中對固體顆粒的“氣流輸送”大致相當(dāng)。該方法具有高效、清潔的優(yōu)勢，是今后的一個趨勢。

1.4 各種工藝的比較

在此我們比較了以下四種常用的工藝：魯奇、德士古、殼牌、GSP氣化爐。通過比較得知，魯奇、德士古、殼牌以及GSP四者均為比較先進的方法，四者各具特色，沒有非常清晰的界限，我國尚未形成統(tǒng)一的認識，一般按照原料氣的用途與煤種、煤源的保證性確定。后兩種方法具有相對較強的原料適應(yīng)性，耗O2量較低，并且具有較高的碳轉(zhuǎn)化率，比前兩種方法稍微好一點；然而，到現(xiàn)在為止，我國的魯奇、德士古工藝工業(yè)化時間相對較長，技術(shù)比較完善，在實踐中積累了許多寶貴經(jīng)驗。四者具有自己的優(yōu)勢與不足，所以，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況選擇合適的方法。

2 煤氣化清潔工藝分析

不管固定床魯奇工藝，或者德士古、殼牌以及GSP等氣流工藝，它們的煤種適應(yīng)性較強，各種類型的劣質(zhì)煤都可以選出科學(xué)有效的氣化方法，然而利用科學(xué)的凈化工藝，來除去氣體里面的毒害雜質(zhì)，例如氨、硫等，達到后續(xù)生產(chǎn)工藝要求。選擇潔凈的煤炭氣化技術(shù)可以盡可能地提高資源利用率，既可以改善原煤產(chǎn)值，還能夠降低污染物產(chǎn)量。

目前，各種好的氣化工藝是氣化溫度和壓力都向著更高方向發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)，后兩種工藝的碳轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過99%，形成的產(chǎn)物中有效氣體（氫氣與一氧化碳）含量超過90%，潔凈度不斷提高，幾乎沒有氰化物、焦油等，CH4比例非常低，因此氣化灰水的NH3-N、COD等較低，易于實現(xiàn)達標治理與回用。

相對于傳統(tǒng)方法來說，現(xiàn)在的煤氣化方法都是加壓氣化方法，中間不會形成許多造氣吹風(fēng)氣，只是形成很少的閃蒸汽，該氣體通過汽提塔以后，尾氣能夠輸送至硫回收裝置進行處理。

設(shè)置熱回收，回收氣化中的熱能副產(chǎn)蒸汽，節(jié)約能耗的同時還可以避免燃燒動力煤帶來的污染。

按照各種需求，選擇科學(xué)合理的氣體分離方法，以有效發(fā)揮氣化煤氣中的多種成分的作用。例如，選擇Lurgi工藝時，煤氣里面CH4的比例超過10%，為滿足下一步化工合成的需要，把CH4分離出來副產(chǎn)LNG；回收利用該過程中形成的許多CO2，為制造尿素提供充足的原料，附近有焦?fàn)t煤氣制甲醇的裝置，還可以提供碳源，增加CH4產(chǎn)量，降低CH3-OH合成弛放氣的排放，提高資源的利用率，同時還可降低二氧化碳的排放量。

整體而言，德士古、殼牌以及GSP三者具有相對較高的碳轉(zhuǎn)化率，有效氣體含量相對偏高，氨氣、甲烷等含量偏低，所以，消耗較低，形成較少的污染物，清潔生產(chǎn)工藝水平高；魯奇方法卻沒有上述三者的優(yōu)勢，然而，在具體的項目當(dāng)中，利用完善的方法，來有效回收氣化當(dāng)中的資源，科學(xué)地處理廢物，同樣可以滿足環(huán)保的要求。

3 環(huán)保與資源綜合利用分析

德士古、殼牌以及GSP工藝氣化過程中形成的廢氣基本上是灰水系統(tǒng)閃蒸汽， 將該部分氣體傳輸至變換工段，在此基礎(chǔ)上，通過汽提塔進行處理，然后通過相應(yīng)的硫回收裝置來對尾氣進行處理。

相對比來說，魯奇工藝形成大量廢氣源，它們當(dāng)中，煤鎖加煤排氣能夠通過NH3吹出然后排到高空；煤鎖卸壓氣相對偏多，包括二氧化碳、一氧化碳、氫氣、甲烷、氧氣、硫化氫等諸多氣體，用相應(yīng)的氣柜來收集它們，當(dāng)做燃料；灰鎖泄壓過程中，將會排出很少的含塵水蒸氣，洗滌除塵后排放；分離煤氣水的時候，將把其中的多種氣體釋放出來，例如二氧化碳、一氧化碳、氫氣、甲烷、硫化氫、氰化氫、氨氣等，多數(shù)能夠用做燃料，送氣化火炬燒掉，利用這種方式把它們轉(zhuǎn)變成水、二氧化碳；煤氣水處理單元用高壓蒸汽汽提脫除水中酚、氨、CN-等成分，形成少許的汽提氣，把它們用做氣化劑，而并不將它們排放到環(huán)境之中。

德士古、殼牌以及GSP工藝形成的廢水主要包括以下幾種類型：急冷水、洗滌水、細渣水，上述三者具有相對偏高的氣化壓力與溫度，沒有氰化物、焦油等雜質(zhì)，CH4較少，因此，氣化灰水的NH3-N、COD等較低，最終形成的廢水可以非常輕松地治理好，通常經(jīng)過投加絮凝劑沉降、過濾法來進行處理，多數(shù)可實現(xiàn)回收利用，為避免系統(tǒng)中雜質(zhì)累積，把部分灰水交給污水處理站進行處理，此時基本上采用A/O或者SBR技術(shù)來進行處理，出水滿足相關(guān)要求以后才排放到環(huán)境之中。為降低排水量，使其盡可能地實現(xiàn)回用，達到節(jié)能減排的目的，現(xiàn)階段，許多上規(guī)模的煤化工公司還專門建設(shè)了相應(yīng)的中水回用裝置，應(yīng)用一系列的方法來進行治理，使得水質(zhì)滿足相應(yīng)的要求，然后將其當(dāng)做補充水使用，不僅能減少水資源的利用，還能降低廢水外排量，有助于水體保護。

加壓固定床魯奇爐形成的產(chǎn)品中具有酚、氰、氨、焦油等雜質(zhì)，所在比例偏高，通常應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的回收裝置來進行預(yù)處理，將其中的雜質(zhì)分離以后，多數(shù)水將會重新送至氣化系統(tǒng)當(dāng)做冷卻水，只有很少一部分被輸送至污水處理站，一般經(jīng)由多級生化處理工藝來進行處理，中間的步驟比較繁瑣，成本以及空間占用比較高，具體的操作比較繁瑣，運行費用相對較高，但是，通過處理之后的水同樣可以滿足相關(guān)標準。

氣化當(dāng)中形成的爐渣里面包含一定的碳，所以，能夠輸送至廠內(nèi)的鍋爐與煤進行燃燒，這樣發(fā)揮了資源的作用，還降低了廢渣排放。摻燒之后形成的灰渣等能夠當(dāng)做建筑材料，不僅能夠用來制造水泥，而且還能夠用來鋪路，資源利用率進一步提高，提升產(chǎn)品價值。

4 結(jié)束語

綜上所示，綜述了固定床、流化床、氣流床工藝，然后比較了魯奇、德士古、殼牌、GSP氣化爐四者的異同，接著對煤氣化清潔工藝進行了分析，最后研究了環(huán)保與資源綜合利用。希望能夠為業(yè)界人士選擇合理的煤氣化工藝，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)及環(huán)境保護提供參考建議。