煤制甲醇工藝及三廢處理措施

張琪(陜西潤(rùn)中清潔能源有限公司，陜西 咸陽(yáng) 713600)

1 三廢污染物處理的主要原則

煤制甲醇工藝中三廢污染物的處理是其中一項(xiàng)關(guān)鍵措施，若是三廢污染物處理不完全不僅對(duì)甲醇煉制有影響，對(duì)自然環(huán)境更是會(huì)造成巨大污染。所以在三廢污染物處理過(guò)程中，一定要對(duì)相關(guān)工藝技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析，同時(shí)需要了解分析影響污染物處理質(zhì)量工藝，確保每一個(gè)處理環(huán)節(jié)都能按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，這樣才能確保三廢污染物能夠被充分處理、處置和再利用。要實(shí)現(xiàn)該目的就必須重視提高資源利用率的問(wèn)題，并且著重考察三廢處理工藝所具備的突出價(jià)值，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)對(duì)煤制甲醇三廢污染物處理作用的總結(jié)，并對(duì)其中涉及到的相關(guān)技術(shù)提供更加充足的保障。在三廢污染物處理過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)考察，特別是嚴(yán)格檢驗(yàn)污染物排放方案是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保證三廢污染物處理措施得到完整全面實(shí)施，為后續(xù)三廢污染物處理措施的發(fā)展提供科學(xué)技術(shù)支持。另外，在進(jìn)行三廢污染物處理時(shí)需要注重對(duì)高價(jià)值附加產(chǎn)品的回收，特別重視甲醇裝置應(yīng)用價(jià)值總結(jié)，確保甲醇生產(chǎn)工業(yè)的突出價(jià)值能夠最大程度體現(xiàn)出來(lái)，從而更好地完善三廢污染物處理方案。

2 煤制甲醇的主要生產(chǎn)工藝

2.1 氣化工藝

氣化工藝就是將原料煤和水混合制備成水煤漿，然后通過(guò)高壓煤漿泵加壓和高壓氧噴射到氣化爐內(nèi)不完全燃燒，其中的煤和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及少量的CH4、H2S氣體等，其中還存在著反應(yīng)：

然后氣體將離開(kāi)氣化爐經(jīng)過(guò)冷卻、洗滌之后進(jìn)入后工段變換工藝。

2.2 變換工藝

在氣化過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氫氣含量不足的現(xiàn)象，所以變換工藝是煤制甲醇過(guò)程中最重要的步驟之一，變換工藝的主要作用就是將一氧化碳變換為氫氣，而且在該反應(yīng)過(guò)程中只需要水與其反應(yīng)就可以完成，不僅解決了氫氣不足的情況，還不需要添加其他物質(zhì)造成反應(yīng)過(guò)程的改變。完成一氧化碳到氫氣的變換后，需要利用低溫甲醇洗工藝除去變換氣體中多余的二氧化碳，同時(shí)還能夠除去其中的雜質(zhì)和多余的水。變換工藝中最主要的是式（1）所示的反應(yīng)。

該反應(yīng)結(jié)束之后進(jìn)行低溫甲醇洗工藝即可制得目標(biāo)甲醇。

2.3 聯(lián)醇生產(chǎn)工藝

在某些小型合成氨廠中，主要通過(guò)水洗、銅洗以及碳化等工藝進(jìn)行甲醇合成工藝的研究設(shè)計(jì)，在這樣的工藝中可以同時(shí)滿(mǎn)足甲醇與合成氨的生產(chǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聯(lián)醇生產(chǎn)工藝的研究。然而，就目前情況來(lái)看這種聯(lián)醇生產(chǎn)工藝再生產(chǎn)是需要特定條件才能完成，比如在一般情況下需要將該反應(yīng)的壓力維持在特定范圍內(nèi)，并且還要保證反應(yīng)的溫度保持在200～300 ℃之間，同時(shí)需要聯(lián)醇銅基作為反應(yīng)的催化劑，在同時(shí)滿(mǎn)足這三項(xiàng)條件之后才能使反應(yīng)成功，從而獲得合成氨和甲醇。雖然該反應(yīng)需要的特定條件過(guò)多，但是在實(shí)際應(yīng)用中該反應(yīng)制得的合成氨純凈度極高，并且能夠一定程度滿(mǎn)足對(duì)資源的優(yōu)化利用，從而減少在合成過(guò)程中對(duì)資源的浪費(fèi)，從經(jīng)濟(jì)角度和環(huán)保角度來(lái)看該工藝技術(shù)值得發(fā)展，并具備較大發(fā)展空間。

2.4 焦?fàn)t氣制甲醇工藝

焦?fàn)t氣制甲醇是當(dāng)前工業(yè)企業(yè)中最常用的方式之一。該工藝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)以煤作為原材料制得目標(biāo)甲醇，其中焦?fàn)t氣就是在煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的各種副產(chǎn)品。這些副產(chǎn)品包括一氧化碳、二氧化碳、氫氣、水、甲烷等物質(zhì)，在生活中煤的燃燒主要是為滿(mǎn)足生產(chǎn)生活需要。但是其中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)品摻雜了很多有害氣體，這些有害氣體若是直接排放將會(huì)對(duì)自然造成很大的影響，甚至危害到人的身體健康，因此利用焦?fàn)t氣制得甲醇成為了當(dāng)前國(guó)內(nèi)最主要最實(shí)用的方法。在焦?fàn)t氣制甲醇過(guò)程中首先需要將產(chǎn)生于焦化廠的焦煤氣進(jìn)行濕法脫硫，然后將脫硫后的氣體送進(jìn)儲(chǔ)氣罐中進(jìn)行緩壓縮增壓，然后利用預(yù)熱對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行干法脫硫，當(dāng)焦?fàn)t煤氣完成蒸汽預(yù)熱后再進(jìn)行下一步反應(yīng)?？諝馔ㄟ^(guò)空分裝置進(jìn)行空氣分離從而獲得高純度的氧氣。氧氣和蒸汽混合再與預(yù)熱的焦?fàn)t煤氣通入轉(zhuǎn)化爐中進(jìn)行部分氧化催化轉(zhuǎn)化，在該反應(yīng)中需要利用催化劑將焦?fàn)t煤氣中的甲烷及少數(shù)多碳烴氧化成為合成甲醇的主要?dú)怏w：一氧化碳和氫氣。之后經(jīng)過(guò)以上一系列處理后的焦?fàn)t煤氣會(huì)經(jīng)過(guò)廢熱回收、冷凝分離，經(jīng)過(guò)該過(guò)程后焦?fàn)t氣就會(huì)制成符合甲醇生產(chǎn)的氫碳比的合成氣，然后合成氣會(huì)經(jīng)過(guò)壓縮送到甲醇合成塔中進(jìn)行合成甲醇的反應(yīng)，經(jīng)過(guò)該步驟反應(yīng)后就能夠初步制得粗甲醇。另外，在該過(guò)程中一部分馳放氣會(huì)作為循環(huán)氣體經(jīng)過(guò)壓縮后進(jìn)入甲醇合成塔中。粗甲醇經(jīng)過(guò)精餾就可以獲得精甲醇。經(jīng)過(guò)上述一系列工藝步驟之后鍋爐煤氣就反應(yīng)制得了精甲醇，而在這些反應(yīng)過(guò)程中最重要的就是焦?fàn)t煤氣的回收利用，以及通入氧氣的純度[1]。

3 煤制甲醇的三廢處理措施

3.1 粉塵氣體的處理措施

在煤制甲醇工藝中對(duì)于粉塵氣體的處理首先需要考慮粉塵氣體的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生因素，同時(shí)也要對(duì)煤儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)和粉煤倉(cāng)庫(kù)的具體情況進(jìn)行詳細(xì)的了解和考察，這樣才能更全面地了解制粉系統(tǒng)的運(yùn)作，從而尋找更加有效的方式控制粉塵對(duì)環(huán)境的污染。處理粉塵氣體時(shí)需要對(duì)粉塵返回制粉系統(tǒng)的過(guò)程進(jìn)行有效分析，根據(jù)分析情況制定更加科學(xué)合理的方案處理煤塵等污染物，并為過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵氣體提供有效處理優(yōu)化系統(tǒng)。另外，在該過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)廢氣中有害氣體含量的研究，同時(shí)需要重視氣體處理工藝和設(shè)備的維護(hù)和更新，進(jìn)而保證釋放出的氣體對(duì)人身安全不會(huì)造成威脅，并且能夠最大限度地減少對(duì)環(huán)境的污染和危害。對(duì)于其中存在的有害氣體可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)加入火炬系統(tǒng)配置，對(duì)于某些因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生事故而排放出的氣體要進(jìn)行有效檢查分析，保證其不合格氣體的有效處理，并為粉塵氣體處理提供更加科學(xué)高效的技術(shù)基礎(chǔ)。

另外，在煤制甲醇過(guò)程中要重點(diǎn)關(guān)注處理后的廢氣的重新利用或返回系統(tǒng)，保證其中產(chǎn)生的可燃廢氣合理處置，該過(guò)程不僅可以解決廢氣排放對(duì)環(huán)境造成污染，還能保證工業(yè)廢氣所具備的燃料價(jià)值能夠充分開(kāi)發(fā)利用，對(duì)于煤制甲醇工藝有著不可忽略的重要意義。廢氣處理工作中要強(qiáng)調(diào)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物回收裝置的有效應(yīng)用，特別是過(guò)程中因?yàn)榧状紦]發(fā)氣而產(chǎn)生的有害氣體，同時(shí)需要重視甲醇揮發(fā)氣的剩余價(jià)值開(kāi)發(fā)，確保在生產(chǎn)過(guò)程中甲醇蒸汽等有害氣體能夠被充分處理[2]。

3.2 鍋爐燃煤煙氣的處置措施

處置鍋爐燃燒煙氣時(shí)要事先制定合理有效的處置方案，并且要對(duì)甲醇的制備和應(yīng)用進(jìn)行具體分析，對(duì)不同類(lèi)型的制備需要選用不同的處理方案，在處置過(guò)程中要根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，只有符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的鍋爐燃煤煙氣控制和應(yīng)用措施才能更好地進(jìn)行處置。同時(shí)在處置鍋爐燃煤煙氣時(shí)必須重視其中污染物的研究和處理，確保其中的有害氣體不會(huì)對(duì)環(huán)境和人身安全造成危害，只有確保每一步都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒煙氣的有效處置。另外，在處置過(guò)程中需要進(jìn)一步對(duì)石灰石的應(yīng)用情況進(jìn)行研究分析，并且保證石膏濕法工藝的主要價(jià)值有效發(fā)揮，從而使得該過(guò)程中脫硫技術(shù)的充分應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒煙氣含量得到更合理的控制。

3.3 鍋爐廢渣的處置措施

所謂鍋爐廢渣就是在煤制甲醇工藝中原料煤燃燒過(guò)后剩余的廢渣量，在廢渣處置過(guò)程中要按照不同的處置方案進(jìn)行，并且需要根據(jù)不同類(lèi)型的固體廢渣進(jìn)行特征分析，另外其中存在的液體廢渣和氣體廢渣都需要進(jìn)行特征分析，而分析的主要目的就是為了明確鍋爐廢渣最佳處置方案，從而確保不同類(lèi)型的鍋爐廢渣得到合理處置。在分析和處置過(guò)程中都要重視廢渣有害物質(zhì)的研究分析，同時(shí)要進(jìn)行廢渣處置影響的結(jié)果分析，對(duì)于或許會(huì)受到廢渣處置影響的人員和設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格考察，以便將鍋爐廢渣處置的危害的影響降到最低，并且保證了煤制甲醇工藝的有效應(yīng)用。在鍋爐廢渣處置時(shí)要對(duì)占用的土地資源進(jìn)行預(yù)想了解分析，明確相關(guān)土地資源的法律法規(guī)問(wèn)題，從而更好地進(jìn)行垃圾車(chē)配置和管理，避免因?yàn)槊褐萍状籍a(chǎn)生的鍋爐廢渣對(duì)土地資源的占用和污染問(wèn)題產(chǎn)生。

鍋爐燃燒廢渣處置中要考慮到地下水、土壤污染問(wèn)題，首先需要對(duì)地下水、土壤質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)可能產(chǎn)生的污染問(wèn)題和影響做出預(yù)想考察，進(jìn)而制定更加有效的水土保持實(shí)施方案，并集合鍋爐燃燒廢渣中碳元素的含量制定行之有效的處置措施。其次，需要重視生產(chǎn)過(guò)程更換的催化劑污染物的回收與利用。煤中的硫元素在生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)化為二氧化硫或硫化氫，通過(guò)硫回收裝置生產(chǎn)成硫磺，或通過(guò)脫硫裝置生產(chǎn)成石膏，要確保硫磺、石膏等有最大程度的綜合利用，從而使鍋爐燃燒產(chǎn)生的廢氣、廢渣處置結(jié)果達(dá)到預(yù)期。其中，在所有處置過(guò)程中工作人員都需要結(jié)合實(shí)際情況選擇科學(xué)合理的處置方案，特別是對(duì)煤氣化裝置進(jìn)行使用時(shí)，要明確其中產(chǎn)生的廢料和有用物質(zhì)的分析，進(jìn)而對(duì)鍋爐燃燒廢渣處置措施進(jìn)行優(yōu)化，使在該過(guò)程中各類(lèi)材料的價(jià)值能夠最大發(fā)揮，并提升對(duì)有害物質(zhì)的吸收和處置，為煤制甲醇工藝提供更加優(yōu)質(zhì)的工藝技術(shù)[3]。

4 煤制甲醇的三廢處理優(yōu)化措施

4.1 處理制造期間產(chǎn)生的污染問(wèn)題

三廢污染物處理是煤制甲醇工藝中最重要的問(wèn)題，想要優(yōu)化煤制甲醇工藝就必須從污染物處理管控開(kāi)始，在該過(guò)程中需要對(duì)污染物的來(lái)源抓起。在工藝生產(chǎn)中，三廢污染物主要是煤原料，所以在生產(chǎn)過(guò)程中要重視煤原料的利用、回收、處理，企業(yè)相關(guān)部門(mén)應(yīng)該制定專(zhuān)門(mén)針對(duì)煤原料處理策略，同時(shí)政府單位也應(yīng)該重視工業(yè)企業(yè)煤原料的處理和環(huán)境污染問(wèn)題。然而在具體實(shí)施過(guò)程中企業(yè)需要將低碳環(huán)保的元素加入到生產(chǎn)研發(fā)中，利用科學(xué)技術(shù)手段減少煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的污染物。同時(shí)對(duì)于污染物的處理應(yīng)該重視回收利用環(huán)節(jié)，最大的環(huán)保就是回收利用再循環(huán)，這樣不僅可以減少原材料的浪費(fèi)，還可以最大限度地減少環(huán)境污染。所以現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)煤制甲醇工藝企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)環(huán)保工業(yè)的研究，尋找更加有利于環(huán)保的三廢污染物處理方案。只有這樣才能真正實(shí)現(xiàn)從根源減少煤制甲醇污染物對(duì)環(huán)境的危害，進(jìn)而促進(jìn)煤制甲醇工藝的發(fā)展。

4.2 減少生產(chǎn)成本

生產(chǎn)成本對(duì)于任何一個(gè)工業(yè)企業(yè)而言都非常重要，在煤制甲醇工藝中政府應(yīng)該加強(qiáng)工藝技術(shù)的監(jiān)管工作，同時(shí)需要重視煤制甲醇工藝的發(fā)展并為之提供更加科學(xué)合理的調(diào)配與規(guī)劃。對(duì)相關(guān)企業(yè)的資金投入問(wèn)題政府也應(yīng)該加以重視，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該合理利用資金加強(qiáng)有關(guān)人員技術(shù)培訓(xùn)。此外，煤制甲醇工藝相關(guān)企業(yè)部門(mén)要加大專(zhuān)業(yè)人才招聘，制定更加完整的資金管理制度，對(duì)煤制甲醇工藝的成本進(jìn)行合理管控。另外，工業(yè)企業(yè)在煤制甲醇工藝方面應(yīng)該緊跟社會(huì)發(fā)展腳步，積極配合國(guó)家的各項(xiàng)管理政策和資金成本管控制度，為企業(yè)的發(fā)展和煤制甲醇工藝技術(shù)未來(lái)謀求更加開(kāi)闊的道路，同時(shí)在煤制甲醇技術(shù)中相關(guān)科學(xué)人才要盡力尋找可以代替煤原料的產(chǎn)物，只有控制煤的用量才能最大程度地做到節(jié)省成本。

4.3 強(qiáng)化廢水的循環(huán)利用

在煤制甲醇工藝中，因?yàn)楦鞣N不可控因素會(huì)出現(xiàn)很多不同樣式差異，因此在過(guò)程中形成的污染物種類(lèi)和數(shù)量也會(huì)存在較大差異，然而目前國(guó)內(nèi)大部分煤制甲醇工業(yè)企業(yè)都只注重甲醇的產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)于污染物處理方面有很大不足。因此各企業(yè)應(yīng)該更加重視煤制甲醇過(guò)程中廢水的循環(huán)利用，并且應(yīng)該適當(dāng)降低污水處理期間的處理荷載量，這樣才能確保廢水資源能夠豐富利用，從而減少其中有用物質(zhì)的流失以及資源的浪費(fèi)。所以工業(yè)企業(yè)應(yīng)該在煤制甲醇過(guò)程中設(shè)置預(yù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要作用就是要進(jìn)行內(nèi)部消化，完成之后在進(jìn)行外部處理。而在該系統(tǒng)中由于煤漿氣化過(guò)程安裝了灰水處理裝置，所以對(duì)于大部分灰水來(lái)說(shuō)都起到了一定的過(guò)濾作用，經(jīng)過(guò)過(guò)濾之后的灰水會(huì)得到再一次的循環(huán)利用，而另外一部分煤漿就會(huì)形成無(wú)法再回收利用的黑水。除此以外，企業(yè)還應(yīng)該對(duì)煤漿氣化產(chǎn)生的氣體洗滌過(guò)程加以改善，對(duì)洗滌系統(tǒng)進(jìn)行改革以便氣體洗滌。在低溫甲醇洗工段最終產(chǎn)生的廢甲醇，可送至水煤漿制漿系統(tǒng)再次利用或送到污水處理系統(tǒng)作為微生物細(xì)菌的碳源，從而減少三廢的產(chǎn)生量。

5 結(jié)語(yǔ)

在煤制甲醇工藝中了解掌握工藝內(nèi)部的價(jià)值有助于優(yōu)化甲醇質(zhì)量，并且對(duì)環(huán)境保護(hù)也有一定的促進(jìn)作用，也就是對(duì)煤制甲醇的三廢處理措施進(jìn)行優(yōu)化后，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)提升甲醇質(zhì)量和減少有害污染物對(duì)環(huán)境污染的兩個(gè)目的。因此，根據(jù)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)煤制甲醇工藝的特征和應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題并針對(duì)問(wèn)題提出相應(yīng)對(duì)策，從而制定更加完善的三廢污染物處理措施，對(duì)于國(guó)內(nèi)煤制甲醇工藝有著巨大作用，也對(duì)國(guó)內(nèi)工業(yè)正常技術(shù)具有一定的積極影響。