現(xiàn)代煤化工污染治理方法分析

中煤科工集團杭州研究院有限公司 劉菲菲

隨著我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)各個大型項目的投產(chǎn)，產(chǎn)量和產(chǎn)能集中釋放的現(xiàn)象相繼出現(xiàn)，運行負(fù)荷持續(xù)加大。通過多年研究發(fā)現(xiàn)，煤化工項目運行負(fù)荷整體較高，同時生產(chǎn)工藝以及相關(guān)環(huán)保技術(shù)存在一定缺陷。因此，需要進一步對生產(chǎn)經(jīng)濟性和穩(wěn)定性進行合理驗證，規(guī)范示范項目建設(shè)秩序，優(yōu)化企業(yè)整體經(jīng)營管理水平。

一、煤化工企業(yè)污染治理技術(shù)

（一）廢水污染物控制技術(shù)

煤化工廢水屬于典型的高污染、高濃度、難降解、有毒工業(yè)有機廢水，所用氣化工藝以及入爐煤成分存在差異，其水質(zhì)具有明顯不同的特點。不同煤氣化工藝，采取的有效廢水工藝處理技術(shù)不同。碎煤加壓固定床氣化相關(guān)廢水處理工作存在較大難度，至于干煤粉/水煤漿氣流床氣化廢水在處理方面相對而言較為簡單。

固定床相關(guān)氣化廢水普遍選擇油氣水分離、酚氨回收等方法作為預(yù)處理措施。同時，為了進一步去除廢水中的有機污染物，可以選擇好氧、厭氧配套生化處理方法。因此，廢水處理的關(guān)鍵并非是生化去除有機物，而是進一步提升廢水可生化性。比如某個煤制氣項目，有機廢水處理工藝包括BAF、沉淀池、活性焦吸附、二沉池、A/O、厭氧水解酸化、隔油沉淀、氣浮、調(diào)節(jié)池、格柵。廢水在經(jīng)過預(yù)處理后送入含鹽廢水處理系統(tǒng)內(nèi)繼續(xù)深度處理。由于酚氨回收廢水對應(yīng)水質(zhì)超出設(shè)計值，使得有機廢水相關(guān)處理系統(tǒng)對應(yīng)出水的COD值相對較高。且此項目利用了活性焦吸附手段，其出水易焦，擁有大量懸浮物，對后續(xù)廢水深度處理產(chǎn)生直接影響。

又如，在某個煤制氣項目中，相關(guān)有機廢水的處理工藝主要包括BAC、超濾、調(diào)節(jié)池、臭氧氧化、混凝沉淀、二沉池、A/O、水解酸化、氣浮、隔油沉淀。在項目正式運行后，廢水生化處理裝置整體運行更為穩(wěn)定，廢水COD普遍控制在每升70毫克以下，氨氮普遍維持在每升2毫克以下，廢水處理后充當(dāng)循環(huán)補充水。

氣流床氣化生產(chǎn)為主的企業(yè)，生產(chǎn)形成的氣化廢水成分較為簡單，具有良好的可生化性，可以選擇常規(guī)生化處理手段使廢水順利達標(biāo)。比如，某一煤質(zhì)烯烴項目，企業(yè)采用了西門子GSP煤粉加壓氣化技術(shù)，此項技術(shù)融合了殼牌氣化和德士古優(yōu)勢，形成的廢水COD含量大概在每升400到500毫克之間，氨氮含量在每升50毫克到60毫克之間，具有良好的可生化性，所以單純利用調(diào)節(jié)、中和以及CAST生化處理工藝，便能夠使處理后的廢水COD數(shù)值維持在每升100毫克以下，氨氮含量普維持在每升20毫克以下。

含鹽度較高的廢水處理屬于廢水處理技術(shù)的難點，同時也是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的瓶頸。當(dāng)前高鹽廢水處理主要包括蒸發(fā)結(jié)晶和蒸發(fā)塘晾曬兩種形式。結(jié)合我國現(xiàn)代煤化工項目要求嚴(yán)格按照污污分治、清污分流、深度處理以及分質(zhì)回用的基礎(chǔ)原則進行處理的環(huán)境準(zhǔn)入條件，高濃度鹽水需要率先傳輸至廠外蒸發(fā)塘，蒸發(fā)塘需要針對地下水實施有效的防滲處理，并根據(jù)危險廢物填埋的污控標(biāo)準(zhǔn)采取有效的監(jiān)控措施。蒸發(fā)塘可以借助自然蒸發(fā)的形式促進水分蒸騰，結(jié)晶鹽分在塘底沉積，刮撈后送往危險廢物填埋場或直接就地封塘。

（二）廢氣污染物控制技術(shù)

現(xiàn)代煤化工企業(yè)中氮氧化物以及二氧化硫排放通常來源于鍋爐煙氣以及工業(yè)廢氣。煤氣化工藝煤內(nèi)部硫元素發(fā)生還原反應(yīng)，生成硫化氫，而硫化氫經(jīng)過多級克勞斯工藝，轉(zhuǎn)化成硫酸或硫磺，硫回收率能夠超出99.9%。此外，煤氣化工藝處于濃度超出95%純氧以及高溫高壓水蒸氣條件下，煤內(nèi)氮元素部分進一步轉(zhuǎn)化成NOx。鍋爐當(dāng)前主要是以超低排放標(biāo)準(zhǔn)運行、設(shè)計為主。所以氮氧化物以及二氧化硫整體排放量以及排放濃度呈現(xiàn)出逐年降低的發(fā)展趨勢。

類似于石化化工企業(yè)，煤化工企業(yè)在實際生產(chǎn)運行中容易產(chǎn)生各種揮發(fā)性有機物。具體排放源包括循環(huán)冷卻系統(tǒng)逸散、RTO尾氣排放、低溫甲醇洗尾氣和洗滌塔根據(jù)《揮發(fā)性有機物治理政策》以及揮發(fā)性有機物綜合整治方案要求，當(dāng)前對于揮發(fā)性有機物的排放控制措施具體可以分為四個環(huán)節(jié)，第一是針對閥門、壓縮機、泵、法蘭等容易產(chǎn)生泄漏問題的管線組件和基礎(chǔ)設(shè)備，合理制定有效的修復(fù)計劃和泄漏檢測規(guī)劃，定期針對設(shè)備實施檢測工作，及時修復(fù)設(shè)備，進一步降低漏、滴、冒、跑等問題。將工作重點放到源頭控制方面，減少揮發(fā)性有機物排放。第二是針對生產(chǎn)裝置中所排放的揮發(fā)性有機物進行優(yōu)先回收利用，對于無法有效回收利用的氣體經(jīng)過處理達標(biāo)后排放。處于應(yīng)急條件下，將排放氣和泄放氣全部融入燃燒塔內(nèi)，通過充分燃燒后排放。第三是對于廢水采集以及廢水處理過程中所形成的揮發(fā)性有機廢氣實施初步采集后，通過科學(xué)處理，達到標(biāo)準(zhǔn)后再排放。第四是選擇應(yīng)用先進清潔生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)重點識別、清潔轉(zhuǎn)化和煤炭高效利用，對工藝裝置組件內(nèi)揮發(fā)性有機物泄漏隱患位置進行重點排查、準(zhǔn)確識別，合理制定揮發(fā)性有機物預(yù)防泄漏和緊急事件處理機制。在油罐車、加油罐、儲油庫內(nèi)合理搭配油氣采集系統(tǒng)，儲油庫中同樣需要設(shè)置油氣回收系統(tǒng)，促進材料的循環(huán)重復(fù)利用。

（三）固廢

固體廢物方面，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)中的固體廢棄物主要包括高濃度廢水、廢催化劑、廢水處理污泥、灰渣以及高效蒸發(fā)處理后形成的結(jié)晶鹽，其中所占比例最大的便是灰渣?；以梢杂脕碇谱骺招拇u，污水處理站內(nèi)形成的污泥可以直接運輸至灰渣場進行填埋處理，廢催化劑可以送入催化劑生成廠家回收利用。廢結(jié)晶鹽具有較強的可溶性，如果處理不當(dāng)會隨著雨水滲出，對附近環(huán)境產(chǎn)生二次污染。廢結(jié)晶鹽在危廢處理中需要投入較高費用，企業(yè)無法接受該種經(jīng)濟成本。當(dāng)前廢結(jié)晶鹽處理依然以填埋方式為主，但結(jié)合近幾年某些企業(yè)和科研機構(gòu)的嘗試研究，部分技術(shù)通過了工業(yè)化驗證，主要可以分成兩類：第一是選擇納濾分鹽以及熱法分質(zhì)結(jié)晶耦合兩級分鹽工藝技術(shù)。第二是選擇先冷凍析硝，隨后蒸發(fā)析出鹽分兩個步驟的分鹽結(jié)晶工藝技術(shù)，再經(jīng)過熱熔結(jié)晶處理，制取無水硫酸鈉。分鹽蒸發(fā)結(jié)晶相關(guān)處理設(shè)備和工藝裝置主要是以蒸發(fā)結(jié)晶以及納濾分鹽互相融合的兩級分鹽技術(shù)為主，能夠針對高濃度鹽水內(nèi)的硫酸鈉結(jié)晶鹽以及氯化鈉結(jié)晶鹽實施高效結(jié)晶和分離，在確保結(jié)晶鹽良好資源化率以及較高純度的基礎(chǔ)上，進一步減少雜鹽產(chǎn)量。

二、污染物治理技術(shù)發(fā)展建議分析

（一）環(huán)境政策建議

煤化工生產(chǎn)中想要合理控制污染排放，提升污染治理水平，應(yīng)該重點關(guān)注事前階段的控制工作，對當(dāng)下煤化工產(chǎn)業(yè)的無序發(fā)展?fàn)顟B(tài)進行合理控制，促進產(chǎn)業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級。由于煤制乙二醇項目在實際建設(shè)中普遍存在污染排放量較大、準(zhǔn)入條件不清晰以及環(huán)境危害性突出、污染治理水平有限等問題，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方案內(nèi)關(guān)于煤制乙二醇生產(chǎn)設(shè)備超出20萬噸產(chǎn)量的企業(yè)，需要有序?qū)嵤┟褐埔叶籍a(chǎn)業(yè)化發(fā)展，促進系統(tǒng)配置和工藝技術(shù)裝備的不斷完善發(fā)展，建議相關(guān)生態(tài)環(huán)境部門能夠及時收回煤制乙二醇對應(yīng)審批權(quán)，從源頭控制行業(yè)建設(shè)無節(jié)制現(xiàn)象，避免再次出現(xiàn)甲醇盲目建設(shè)問題，規(guī)范引導(dǎo)整個行業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展。同時促進產(chǎn)業(yè)全面升級，打造示范重點。從行業(yè)準(zhǔn)入門檻開始，科學(xué)設(shè)計事前制度體系，聯(lián)系行業(yè)污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)要求以及行業(yè)排污許可始終制度設(shè)計，再加上依法依規(guī)的事后監(jiān)管體系，實施準(zhǔn)入、排污、落實全過程管理目標(biāo)。

不斷強化相關(guān)環(huán)保技術(shù)研究工作，形成行業(yè)污染治理的技術(shù)體系，優(yōu)化行業(yè)環(huán)境管理實力。積極研究煤制乙二醇污染源問題，聯(lián)系煤制乙二醇對應(yīng)煤氣化工藝和生產(chǎn)排污狀況差異，綜合污染治理大數(shù)據(jù)積累，借助差異化分析調(diào)查和系統(tǒng)化研究，評估篩選不同廢水和廢氣防控技術(shù)，形成具有良好經(jīng)濟性的污染治理工藝，構(gòu)建行業(yè)污染治理體系，提升行業(yè)管理實力。

（二）建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系

從整體發(fā)展角度分析，現(xiàn)代煤化工企業(yè)生產(chǎn)中普遍存在揮發(fā)性有機物排放、高鹽廢水處理、結(jié)晶鹽和雜鹽處理等方面的問題，建議采取有效措施進一步加快推行煤化工產(chǎn)業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)、污染物防治技術(shù)指南、排污許可制等規(guī)定的制定，進一步完善現(xiàn)代煤化工污染治理架構(gòu)，立足于行業(yè)準(zhǔn)入門檻對事前制度體系進行合理設(shè)計，做好行業(yè)排污許可以及排放標(biāo)準(zhǔn)等事中制度設(shè)計，合理構(gòu)建依法依規(guī)的事后監(jiān)管系統(tǒng)，提升競爭力[1]。

（三）污染治理技術(shù)

建議推出產(chǎn)學(xué)研融合的發(fā)展政策，在煤化工企業(yè)和各個科研院校之間合理搭建合作平臺，不斷擴大對于綠色生產(chǎn)以及高端技術(shù)等方面的技術(shù)研發(fā)工作，促進煤化工工藝系統(tǒng)全面優(yōu)化，技術(shù)水平提升，實現(xiàn)智能化升級，有效減少污染物排放，控制水耗，優(yōu)化污染治理水平，提升煤炭轉(zhuǎn)化率，逐步創(chuàng)建相對完整的技術(shù)路線，打造產(chǎn)品種類完善的現(xiàn)代化煤化工產(chǎn)業(yè)體系，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)環(huán)境整體管理實力。加快推進從行業(yè)布局以及空間層面上實施的頂層設(shè)計，對煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展進行有效的統(tǒng)籌規(guī)劃，合理緩解重點區(qū)域內(nèi)的環(huán)境壓力[2]。

三、結(jié)語

綜上所述，為了實現(xiàn)煤化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，建議從國家層面合理創(chuàng)建融合平臺，全面改善煤化工和石油化工對立競爭現(xiàn)狀，促進煤化工產(chǎn)業(yè)和冶金建材、電力產(chǎn)業(yè)、石油化工產(chǎn)業(yè)以及化纖產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，搭建循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)集群和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，進一步提升能源、資源利用率。

相關(guān)鏈接

煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過程。主要包括煤的氣化、液化、干餾以及焦油加工和電石乙炔化工等。煤化學(xué)加工過程。煤中有機質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心，由橋鍵互相連接，并帶有各種官能團的大分子結(jié)構(gòu)，通過熱加工和催化加工，可以使煤轉(zhuǎn)化為各種燃料和化工產(chǎn)品。

煤化工以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品，而后進一步加工成化工、能源產(chǎn)品的過程。

主要包括煤的氣化、液化、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。隨著世界石油資源不斷減少，煤化工有著廣闊的前景。

在煤化工可利用的生產(chǎn)技術(shù)中，煉焦是應(yīng)用最早的工藝，并且至今仍然是化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。