煤制油企業(yè)污染物治理探討

郭兆棟

(山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司總調(diào)度室，山西 長(zhǎng)治 046200)

引 言

石油作為國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)石油資源，同時(shí)因其屬于不可再生資源，石油資源也面臨日漸減少的問(wèn)題。我國(guó)石油資源現(xiàn)對(duì)而言較為短缺，大部分石油資源需依賴(lài)進(jìn)口，為最大限度地發(fā)揮石油資源價(jià)值，亟需找到可代替能源，以促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。多年來(lái)，我國(guó)不斷地加強(qiáng)對(duì)于煤制油項(xiàng)目的研究，同時(shí)也開(kāi)發(fā)了多種煤化工項(xiàng)目，可為我國(guó)提供大量的能源儲(chǔ)備，以維持國(guó)家政治安全。但在煤制油項(xiàng)目生產(chǎn)中可能會(huì)產(chǎn)生大量的煤粉煤渣、含油污水、固體污染物、雜醇、二氧化碳及二氧化硫等污染物，同時(shí)也需要耗費(fèi)大量的能源及水資源，嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。因而需加強(qiáng)對(duì)污染物治理的研究工作。

1 煤制油工藝與原理

煤制油技術(shù)主要指的是以煤炭作為原料所制造出來(lái)的油類(lèi)液體燃料或其他精細(xì)化工產(chǎn)品工藝技術(shù)。在目前石油資源日漸枯竭以及煤炭資源儲(chǔ)量相對(duì)充足的前提下，煤制油技術(shù)的出現(xiàn)具有重要意義，煤制油技術(shù)系列工程緩解了國(guó)民生產(chǎn)中對(duì)于能源需求壓力。與此同時(shí)，煤制油技術(shù)與傳統(tǒng)煤炭使用相比，具有綠色清潔特點(diǎn)，屬于未來(lái)煤炭資源開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)。

煤制油工藝包括直接液化以及間接液化兩種不同的工藝方式。直接液化方式在加工過(guò)程中需先研磨煤炭，待其形成粉狀后再進(jìn)行干燥，將水分蒸發(fā)后便形成油煤漿。油煤漿在經(jīng)過(guò)一系列的加氫反應(yīng)后，于催化劑下可轉(zhuǎn)化成為液化石油氣等各種石油產(chǎn)品。加上制氫用煤，3 t～4 t之間的無(wú)水無(wú)灰原煤產(chǎn)大概1 t左右的石油產(chǎn)品，同時(shí)在制作過(guò)程中的油煤渣還可回收用作燃料繼續(xù)使用。而間接液化則是首先氣化煤粉使其生成氫氣或者一氧化碳，在此基礎(chǔ)上添加一定的催化劑后便可生成液體油。盡管與直接液化相比，間接液化的適用范圍更廣，且技術(shù)操作較為簡(jiǎn)單與成熟，但缺點(diǎn)在于油收率低，也就是說(shuō)需要大概5 t～7 t煤產(chǎn)1 t左右油。該種工藝下的產(chǎn)品油成本明顯高于直接液化形式，同時(shí)從環(huán)保性角度來(lái)看，不如采取直接液工藝技術(shù)。

2 煤制油企業(yè)主要污染物

2.1 粉塵污染

對(duì)于煤制油企業(yè)來(lái)說(shuō)，其原料主要為煤炭，而在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中需根據(jù)不同的煤氣化工藝，將原煤加工為粒徑數(shù)十微米，甚至數(shù)毫米煤粉，還有一部分煤粉需要與鐵系催化劑混合從而制成催化劑煤粉。而這些煤粉因其具有非常細(xì)小的粒徑與較低的含水量，會(huì)造成非常嚴(yán)重粉塵污染。除此之外，當(dāng)煤粉氣化后才會(huì)形成煤渣與灰分，在框架式煤氣化爐內(nèi)灰分經(jīng)過(guò)回收與外輸，煤渣則經(jīng)撈渣機(jī)撈出后予以外輸，但因灰分具有極細(xì)的粒徑，從而可能會(huì)導(dǎo)致煤渣中攜帶一部分尚未轉(zhuǎn)化完全煤粉，待其干燥后同樣會(huì)導(dǎo)致粉塵污染的發(fā)生。在煤制油企業(yè)中，原煤儲(chǔ)運(yùn)裝置原煤筒倉(cāng)可達(dá)3萬(wàn)t，主要污染物為煤粉；磨煤裝置包括低速與中速磨煤機(jī)，主要污染物為煤粉；輸煤棧橋裝置最高點(diǎn)距離地面70 m左右，主要污染物為煤粉；煤氣化框架裝置的氣化爐最高點(diǎn)距離地面70 m左右，產(chǎn)生的主要污染物為煤粉及煤灰分；硫磺回收裝置采用的是克勞斯工藝硫磺回收，主要污染物為硫磺粉塵。這些粉塵可能會(huì)隨著空氣進(jìn)入到人體的肺部，從而附著于人體的肺泡壁，經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)全身，加劇呼吸道疾病[1-3]。

2.2 水污染

根據(jù)煤制油企業(yè)污水中不同的污染物含量及種類(lèi)，可以將其分為含鹽、低濃度、高濃度以及催化污水四種類(lèi)型。其中含鹽污水主要來(lái)源于煤氣化裝置，污染物種類(lèi)為氣化污水，主要包括COD(300 mg/L)、SO42-(50 mg/L)、氨氮(160 mg/L)、TDS(7 880 mg/L)、TSS(100 mg/L)、CI-4(430 mg/L)。低濃度污水主要來(lái)源于煤氣化裝置、洗槽站以及循環(huán)水場(chǎng)，污染物包括反洗水、含有污水以及甲醇水分離塔污水等，主要包括COD、石油類(lèi)以及氨氮污染物。高濃度污水主要來(lái)源于煤液化、加氨穩(wěn)定與催化劑制備裝置、氣體脫硫、油渣成型裝置等，種類(lèi)包括冷卻及沖洗污水、冷卻污水以及脫酚水，包括石油類(lèi)、COD、氨氮以及硫化物等。催化劑污水主要來(lái)源于催化劑制備裝置，污染物為最催化劑制備廢水，包括COD(86 mg/L)、SO42-(35 000 mg/L)、氨氮(13 mg/L)、TDS(46 650 mg/L)、TSS(16 mg/L)、CI-(5.5 mg/L)。

2.3 空氣污染

煤制油企業(yè)中多種工藝均會(huì)產(chǎn)生H2S、CO2及SO2等氣體污染物，嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)則進(jìn)行操作且予以物料密封管理措施可避免泄露發(fā)生，也不會(huì)污染空氣。但一旦發(fā)生事故，不僅會(huì)泄露有害氣體，同時(shí)油品燃燒也會(huì)產(chǎn)生一系列的未完全燃燒烴類(lèi)物質(zhì)等污染物[6]。

3 污染物治理措施

3.1 常見(jiàn)污水生化處理措施

煤制油企業(yè)不同裝置所產(chǎn)生的污水具有不同的污染物含量與種類(lèi)，其中氨氮類(lèi)污染物與COD、石油類(lèi)以及硫化物污染物相較而言更難脫除。通常情況下，煤制油企業(yè)中污水氨氮含量在200 mg/L～300 mg/L之間，因而適合采用純生化工藝與物化結(jié)合生化工藝予以處理。常見(jiàn)污水生化處理工藝如下：一級(jí)A/O，處理效率<85%，工程投資低，運(yùn)行費(fèi)用與能耗較高，占地面積較小，回流量很大，產(chǎn)泥

量大；兩級(jí)A/O，處理效率<98%，工程投資較低，運(yùn)行費(fèi)用與能耗高，占地面積大，回流量很大，產(chǎn)泥量大；生物濾池，處理效率<98%，工程投資高，運(yùn)行費(fèi)用與能耗低，占地面積小，不需要回流量，產(chǎn)泥量小；常規(guī)SBR，處理效率<80%，工程投資低，運(yùn)行費(fèi)用與能耗低，占地面積小，不需要回流量，產(chǎn)泥量較小；IMC，處理效率≥98%，工程投資較低，運(yùn)行費(fèi)用與能耗低，占地面積較小，不需要回流量，產(chǎn)泥量小。

3.2 曝氣生物流化床技術(shù)

針對(duì)污水所采用的是隔油+氣浮+推流鼓風(fēng)曝氣+二級(jí)曝氣生物流化床+二級(jí)生化處理改性纖維球過(guò)濾+活性炭吸附處理工藝。在污染物濃度高以及種類(lèi)復(fù)雜情況下，該技術(shù)可穩(wěn)定出水水質(zhì)，同步降解多種污染物，具有較高應(yīng)用價(jià)值。其作為新工藝，具有較高的污水處理效果，同時(shí)伴有傳質(zhì)快、表面積大以及壓降低等多種特點(diǎn)，通過(guò)于床層內(nèi)布置生物降解膜的方式，當(dāng)污水流過(guò)床層時(shí)生物降解其中的污染物。

4 結(jié)束語(yǔ)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加大了對(duì)于石油的使用需求，煤制油項(xiàng)目在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的大量污染物也會(huì)傷害到當(dāng)?shù)丨h(huán)境。因而本文對(duì)煤制油項(xiàng)目進(jìn)行了分析，并且從環(huán)境保護(hù)的角度提出污染物治理措施，旨在優(yōu)化煤制油環(huán)境，降低污染排放。