環(huán)保理念下的新型煤化工技術(shù)分析

賈薇(寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

0 引言

我國是煤資源大國，而油氣資源又相對較為緊張，這就促使我國煤化工技術(shù)不斷發(fā)展。發(fā)展新型煤化工技術(shù)，能夠優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，緩解我國油氣資源對外的高度依賴。而與此同時(shí)，煤化工產(chǎn)業(yè)造成的環(huán)境污染問題仍然存在，如何確保新型煤化工技術(shù)在應(yīng)用中體現(xiàn)環(huán)保理念，是當(dāng)前面臨的主要問題，有必要對其做進(jìn)一步研究。

1 新型煤化工技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 新型煤化工技術(shù)及其特點(diǎn)

新型煤化工仍然是以化學(xué)加工將煤轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)產(chǎn)品的過程，具體包括干餾、氣化和液化等，能夠制造各種各樣的化學(xué)產(chǎn)品，滿足工業(yè)領(lǐng)域的各種需要，同時(shí)，煤還可以直接液化以制備人造石油，在石油資源短缺時(shí)有著重要作用。

具體來看，新型煤化工生產(chǎn)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，易燃易爆和危險(xiǎn)有毒化學(xué)品較多，對生產(chǎn)過程的安全水平有著極高的要求；第二，一些生產(chǎn)過程涉及到高溫露天作業(yè)，導(dǎo)致工作環(huán)境充滿大量粉塵和煙氣(如圖1)；第三，生產(chǎn)條件苛刻，往往需要高溫高壓等反應(yīng)條件；第四，生產(chǎn)規(guī)模普遍較大，基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。當(dāng)前，我國煤化工技術(shù)大多應(yīng)用于煤焦油、合成氨和甲醇這幾個(gè)方面，仍存在一些不足之處：第一，能耗較高，效率較低，而且產(chǎn)生大量污染物，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；第二，新型煤化工的氣化技術(shù)方面進(jìn)展緩慢；第三，很多地區(qū)的煤化工產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目都存在著重復(fù)建設(shè)的情況，且項(xiàng)目的科技水平普遍不高[1]。

圖1 某地煤化工企業(yè)煙氣污染嚴(yán)重

1.2 新型煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國新型煤化工產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展，其規(guī)模在世界上居于先列，近年來，大量的煤化工項(xiàng)目建成投產(chǎn)，這些項(xiàng)目為促進(jìn)煤炭工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了有效的借鑒，為煤炭工業(yè)的延伸等都打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2.1 煤制油發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)快速增長，對燃油的需求也愈發(fā)旺盛，近年來，我國不斷從國外進(jìn)口原油，顯然，我國在燃油方面對國外的依賴是相當(dāng)嚴(yán)重的，我國有著豐富的煤炭資源，使用煤制油技術(shù)，必然對解決目前的情況有很大幫助，也可以說是實(shí)現(xiàn)我國能源安全的重要舉措。目前，我國已經(jīng)有數(shù)個(gè)工業(yè)化示范煤制油項(xiàng)目，每年產(chǎn)能近200萬噸，同時(shí)還有十余個(gè)煤制油項(xiàng)目在建設(shè)中。

1.2.2 煤制天然氣發(fā)展現(xiàn)狀

目前，煤制天然氣技術(shù)基本成熟，在這項(xiàng)技術(shù)中，最關(guān)鍵的技術(shù)是高溫甲烷化技術(shù)，而高溫甲烷化技術(shù)又可分為托普索甲烷化技術(shù)、魯奇甲烷化技術(shù)和Davy甲烷化技術(shù)三種。我國煤制天然氣項(xiàng)目中，絕大多數(shù)裝備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，僅在高壓蒸汽過濾器和循環(huán)氣壓縮機(jī)等個(gè)別設(shè)備中仍有少量需要進(jìn)口。

2 環(huán)保理念下的新型煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略

(1)我國已經(jīng)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和煤炭消費(fèi)國，傳統(tǒng)的煤炭工業(yè)造成了嚴(yán)重的空氣污染，為此，如何將煤炭轉(zhuǎn)換為清潔能源進(jìn)行利用，成為研究的重點(diǎn)內(nèi)容，而新型煤化工技術(shù)正是解決這一問題的有效途徑，因此，應(yīng)當(dāng)以新型煤化工技術(shù)為基礎(chǔ)，著重實(shí)現(xiàn)煤炭資源的高效利用。

(2)隨著我國煤制天然氣技術(shù)、煤制油技術(shù)和煤制烯烴技術(shù)的全面發(fā)展，我國在世界煤化工領(lǐng)域業(yè)已名列前茅，并擁有了多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。但在煤氣化這個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，卻仍然有所欠缺，為此，必須在煤氣化領(lǐng)域加強(qiáng)研究，以具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)來打破國外技術(shù)壟斷的局面。與此同時(shí)，新型煤化工技術(shù)不應(yīng)當(dāng)局限于在國內(nèi)進(jìn)行發(fā)展，而是要積極投身到全球化的浪潮中，將這些技術(shù)和裝備進(jìn)行輸出。

(3)新型煤化工產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展的前期，因此，國家在大力支持新型煤化工產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，也要做好方向的把控，對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展持有一種謹(jǐn)慎態(tài)度，防止方向出現(xiàn)偏差。由于煤化工項(xiàng)目涉及到大量不同種類的專業(yè)領(lǐng)域，因此國家在制定政策時(shí)，也要加強(qiáng)各地區(qū)各個(gè)煤化工項(xiàng)目之間的協(xié)調(diào)，深入推進(jìn)煤化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，確保煤炭資源得到有效利用，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

(4)我國的溫室氣體排放量較多，對環(huán)境有很大的負(fù)面影響，因此，在新型煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，要注意環(huán)境保護(hù)措施。國家也應(yīng)當(dāng)制定相關(guān)政策以嚴(yán)控溫室氣體排放量，通過這些措施，能夠促使新型煤化工產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目達(dá)到環(huán)保目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)健康發(fā)展。

(5)國家應(yīng)當(dāng)大力支持已經(jīng)成功發(fā)展的示范性新型煤化工產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，通過展示這些示范性項(xiàng)目的環(huán)保方面的高水平工作，帶動(dòng)各大工業(yè)區(qū)向其學(xué)習(xí)，以此推動(dòng)各個(gè)新型煤化工產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目共同進(jìn)步，由此促進(jìn)我國新型煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

3 煤化工當(dāng)中主要環(huán)保技術(shù)及應(yīng)用對策

3.1 新型煤化工硫近零排放技術(shù)及優(yōu)化對策

3.1.1 活性焦煙氣脫硫技術(shù)

在煤化工產(chǎn)業(yè)運(yùn)行中，難免會(huì)產(chǎn)生大量煙氣，煙氣中包含大量的二氧化硫氣體，如不進(jìn)行處理，極易導(dǎo)致空氣污染和酸雨現(xiàn)象的發(fā)生?；钚越咕哂休^強(qiáng)的催化能力和較強(qiáng)的吸附性，為此，被用來作為煙氣脫硫技術(shù)的主要材料。具體過程是，當(dāng)排煙口溫度較高的情況下，活性焦會(huì)有效吸附二氧化硫，這部分二氧化硫會(huì)與混合器中的氧氣反應(yīng)生成三氧化硫，再和水反應(yīng)生成硫酸，然后留存在活性焦的縫隙當(dāng)中。

3.1.2 硫回收工藝

新型煤化工產(chǎn)業(yè)中，為了制造各種所需要的化學(xué)產(chǎn)品，將煤炭轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的混合氣體就是一個(gè)必要的環(huán)節(jié)，而為了提高產(chǎn)品的品質(zhì)，就必須做好混合氣的凈化，以除去混合氣當(dāng)中的二氧化硫氣體。混合氣凈化的工藝通常如下：在低溫狀態(tài)時(shí)，用甲醇來吸收混合氣中的二氧化硫，形成硫化氫，再收集硫化氫氣體，使之與二氧化硫反應(yīng)，生成單質(zhì)硫，冷卻后回收即可得到硫磺這一化工產(chǎn)品。當(dāng)然，硫回收工藝也難免存在一些尾氣排放，因此仍需要采取其他措施對尾氣進(jìn)行無害化處理。

3.1.3 新型煤化工硫近零排放之技術(shù)優(yōu)勢

(1)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排之目標(biāo)?；钚越辜夹g(shù)和硫回收工藝對于煙氣凈化起到了顯著的作用，并且做到了資源的合理利用。完成凈化作用后的活性焦并非無用，而是還能繼續(xù)作為水吸附劑來清理其他雜質(zhì)，對于二氧化硫尾氣排放的問題，則直接用凈化裝置解決即可，無需增加其他的復(fù)雜裝置。這不僅做到了污染物和廢棄物的回收再利用，而且能幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)與能源發(fā)展的良性循環(huán)，對于企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展極為有利[2]。

(2)設(shè)備投資相對較低。活性焦技術(shù)的應(yīng)用，雖然在前期投入相對較高，但該技術(shù)適用范圍廣，對多種污染物均能實(shí)現(xiàn)有效去除，與以往的單獨(dú)脫除技術(shù)相比，優(yōu)勢明顯，不僅如此，該技術(shù)還具有原料投入少，對空間要求小等優(yōu)點(diǎn)，在后期運(yùn)行當(dāng)中，能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)約大量開支。

(3)運(yùn)行效益較高。采用活性焦凈化技術(shù)后，能夠?qū)⑽廴疚锒趸蜣D(zhuǎn)換為有應(yīng)用價(jià)值的硫磺，這就給企業(yè)帶來了額外的經(jīng)濟(jì)效益，還兼顧了環(huán)境保護(hù)。

3.1.4 新型煤化工硫近零排放存在的問題及對策

(1)活性焦凈化技術(shù)在吸附二氧化硫時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和水，不排除其對脫硫效果有影響，因此，對于反應(yīng)體系中無關(guān)物質(zhì)的及時(shí)排除仍需要進(jìn)一步研究。

(2)對于聯(lián)合工藝的研究還不夠深入，仍需繼續(xù)研究。

(3)該工藝目前仍處于各個(gè)企業(yè)摸索研究的時(shí)期，尚未出現(xiàn)準(zhǔn)確應(yīng)用示范，使得工藝效果不甚理想，因此，應(yīng)當(dāng)盡快出臺(tái)相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 新型煤化工廢水零排放技術(shù)應(yīng)用策略

3.2.1 新型煤化工廢水零排放之必要性

廢水零排放的應(yīng)用意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新階段，不僅要發(fā)展經(jīng)濟(jì)，還要注重能源資源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，為此，必須采取有效措施降低煤化工廢水造成的污染；第二，應(yīng)用廢水零排放技術(shù)，是提高環(huán)境保護(hù)水平的有效途徑，確保生態(tài)環(huán)境的平衡；第三，廢水零排放技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高公眾的生活質(zhì)量。

3.2.2 新型煤化工廢水零排放技術(shù)改進(jìn)思路

目前，在新型煤化工廢水零排放技術(shù)中，仍然存在著第二水源保障不足、廢水水質(zhì)特點(diǎn)分析工作不夠明確等問題，阻礙了廢水零排放技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用。具體來看，要實(shí)現(xiàn)對新型煤化工廢水零排放技術(shù)的改進(jìn)，應(yīng)當(dāng)遵循以下幾個(gè)思路：

(1)加大技術(shù)研究與創(chuàng)新力度。在目前的新型煤化工廢水零排放工作中，有關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大在科技方面的研究和創(chuàng)新，不斷提高技術(shù)水平。同時(shí)，有關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，專業(yè)人才不足的問題也是制約新型煤化工廢水零排放技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題，為此，有關(guān)部門和企業(yè)都要把人才培養(yǎng)工作重視起來，要根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)開展專業(yè)培訓(xùn)，確保培養(yǎng)出的人才能夠高效進(jìn)行廢水零排放技術(shù)的相關(guān)工作，從而有效促進(jìn)新型煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。

(2)完善相關(guān)的技術(shù)設(shè)施。新型煤化工廢水零排放技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，往往因?yàn)榕涮自O(shè)施不完善而導(dǎo)致技術(shù)得不到有效應(yīng)用。為此，應(yīng)當(dāng)從兩個(gè)方面同時(shí)出發(fā)解決：一方面，相關(guān)負(fù)責(zé)人員要加大配套設(shè)施的資金投入力度；另一方面，技術(shù)人員要對設(shè)施具體的運(yùn)行情況做到實(shí)時(shí)把握，確保技術(shù)得到有效應(yīng)用。

(3)采取合適的技術(shù)措施。煤化工生產(chǎn)過程中，會(huì)排出大量廢水，廢水中含有不同的化學(xué)物質(zhì)，因此必須對其進(jìn)行準(zhǔn)確分析，才能確定具體采用何種廢水零排放技術(shù)才能有效處理這些廢水。為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確，必須采用各種先進(jìn)技術(shù)來提高分析的準(zhǔn)確度。而在應(yīng)用廢水零排放技術(shù)過程中，可利用沉淀法和生物接觸氧化法等方式，對廢水中的不同物質(zhì)進(jìn)行處理。除此之外，新型煤化工企業(yè)自身也要對原有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和升級，使得煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中廢水排出量降低，進(jìn)而從源頭上實(shí)現(xiàn)廢水零排放的目的。

4 結(jié)語

目前，我國新型煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模已經(jīng)居于世界前列，并取得了良好的運(yùn)行效果，在此基礎(chǔ)上，新型煤化工的發(fā)展應(yīng)當(dāng)更加關(guān)注環(huán)境保護(hù)，以符合環(huán)保理念。因此，在今后新型煤化工的發(fā)展過程中，要積極研發(fā)各種新技術(shù)，對以往的煤化工生產(chǎn)技術(shù)不斷優(yōu)化創(chuàng)新，從而確保新型煤化工項(xiàng)目的能效達(dá)標(biāo)，響應(yīng)環(huán)保理念，實(shí)現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展。