節能減排技術在新型煤化工中的運用

梅愛國

（陜西神木化學工業有限公司，陜西 神木 719300）

引言

在近日舉行的2021第七屆中國新型煤化工國際研討會暨煤化工產業低碳與高質量發展論壇上，記者從多家企業處獲悉，項目取得用能、環境指標的難度不斷加大，減碳已成為行業面臨的最大挑戰。

一、節能降耗概述

節能降耗在廣義上來說是指節約能源物質、降低能耗從而減少有害物質排放保護環境的目的。近年來，國家越來越強調發展循環經濟，因為其可以節約物質資源，降低能源消耗并保護環境。而傳統的經濟生產模式是依靠大量的能源消耗生產出產品，并將生產過程中產生的有害物質直接排放到環境中。憑借著高投入、高消耗和高排放的特點生產產品，帶來的后果就是對生態環境的壓力不斷加大。節能降耗模式的生產活動強調以最少的能源消耗，利用先進的科學技術和管理方法，盡可能少地排放生產廢棄物，還可以對廢棄物進行再利用，達到增加產能的目的。這種模式優化了生產流程，節約了能源，減少了對生態環境的傷害。

二、節能減排技術在新型煤化工中的運用

（一）氨合成技術及其應用

在我國化工行業的生產與發展中，利用天然氣為原料進行氨加工和生產，已經具備較為成熟的技術條件，其中以化肥生產等產業發展表現最為突出。但是，由于利用石油天然氣進行氨生產，存在著資源浪費問題。因此，通過新型煤化工生產中節能減排技術應用，對利用煤炭資源實現氨生產進行研究和討論，在相應的工藝技術支持下，實現煤炭資源內的豐富氮、氫元素加工和處理，使其在高溫高壓工藝下生成氨，從而滿足化工生產的氨需求。由于我國化工生產領域對氨的使用和需求量表現均比較大，因此，通過新型煤化工領域中的節能減排技術探究和應用，利用煤炭資源進行氨加工，為其他行業領域的化工生產中氨需求提供支持，具有較好的可行性。

（二）研發水煤漿技術

水煤漿是新型含油燃料，具有穩定性特點。傳統燃料運輸復雜困難，另外燃燒過程中能量產出較小，效率低，有害氣體釋放過多，對環境污染嚴重。但水煤漿運輸與儲存非常便捷，燃燒時釋放能量大，燃燒過程中無有害氣體，綠色環保。煤漿類型主要有：水煤漿、油煤漿、油水煤等，均具有研發價值。

（三）冷凍法

冷凍法利用水在結晶過程中會自動排除雜質的原理，可實現鹽分離，但是不能將鹽分步結晶，混合鹽無太大經濟價值，而且耗能較高。近年來，結合了蒸發結晶和冷凍結晶技術的分質結晶法引起廣泛研究，該法在處理由硫酸鈉和氯化鈉為溶質的濃鹽溶液時，效果明顯，但是濃鹽溶液成分較多、較復雜時，效果較差。此外，還有一些方法如焚燒法、電化學法等。焚燒法易產生氮氧化物、二噁英等有毒物質，且不能回收利用水和鹽。電化學法主要是電解鹽溶液，但是無論是離子膜法還是隔膜法，都因為鹽濃度不穩定、鹽種類復雜和有機物污染問題而很難滿足電解要求；分質結晶法（也稱為鹽沉析），即根據溶解度的不同，將濃鹽水分步析出、結晶，得到較純凈的結晶鹽，不過該方法目前只是實驗室研究，還沒有工程案例實際應用。值得注意的是，在以膜法為核心的處理技術中，應當最大限度地回收優質水回用到系統水循環中，以減少后期蒸發或結晶的系統規模，使投資項目的經濟效益得到提高。因此，為了降低投資和運行成本，可以最大限度地進行膜法預濃縮，以減少蒸發和結晶的規模。使用膜處理技術工藝一般也稱為廢水減量化工藝，使得膜技術已經成為實現用得起的高鹽廢水零排放的核心和關鍵所在之一。目前常用的膜分離技術有超濾、微濾、電滲析及反滲透。其中的超濾、微濾用于高鹽廢水的處理時，不能有效去除廢水中的鹽分，但可以有效截留懸浮固體及膠體有機物。使用膜分離技術，結合生物法或蒸發結晶技術，可以充分回收高鹽廢水中的鹽。一般在高鹽廢水資源化過程中，都會采用2種或2種以上的方法組合。如高溫硝低溫鹽法、熱蒸—冷凍—熱蒸法、納濾—兩步熱蒸法、納濾—熱蒸—冷凍/熱蒸法這4種工藝均采用多種工藝進行組合，最終實現結晶鹽回收利用，不但使固廢減量化，還附產高附加值的工業級硫酸鈉和氯化鈉，可以達到市售標準，而且高鹽廢水全部回收利用，達到了真正的零排放。

（四）甲醛合成技術與應用

甲醛作為人類日常生活中常見的有毒有害物質，易存在于居家及辦公環境中，嚴重危害人類健康。雖然甲醛是一種可致癌的有毒有害物質，但在化工行業生產中，可將甲醛衍生物作為一些經濟產品的原材料進行應用。其中塑料制品中的聚甲醛以及橡膠產品中的有關甲醛衍生物等，都是在化工行業生產應用中的重要體現。另一方面，我國的化工行業生產中對甲醛衍生物制品的消耗和使用需要數量日益提高，而對傳統甲醛衍生物的生產，是以天然氣為原材料進行生產獲取的，容易受我國天然氣資源相對較少問題的限制，導致其生產成本顯著較高，且在具體生產中存在相應的資源浪費情況。針對此情況，通過對節能減排技術應用進行甲醛生產與制作，將煤炭作為原材料促進甲醛生產和應用，即對煤炭進行脫硫處理后，利用壓縮機進行高溫壓縮，并在精細脫硫系統處理下生成甲醛，滿足甲醛的制作需求。通過有效利用煤炭資源，提高資源利用效率，達到較好的節能與減排生產效益。

（五）烴化物合成

目前，人們對新型煤化工技術廣泛關注，許多專家已投入大量資金進行煤化工新技術研究工作中，甲醇發生裂變可以形成烯烴產物，烯烴產物在煤化工技術中占有非常重要的地位。中科院專家對轉化技術進行科學開發，甲醇通過化學反應形成烯烴產物，烯烴產物可以避免原料浪費情況，提高煤化工高效率高質量轉化。但該技術仍有很多問題，諸多環節存在改進和優化空間。另外，有一種煤化工技術是以煤為基本原料，使甲烷與氧化脫氫反應，生成乙烯，雖轉化率較低，但產物選擇性比大于70%，可成為煤化工技術未來研究方向。

（六）煤炭的氣化

目前各地煤炭企業都在積極利用豐富的煤炭資源大力發展煤氣化產業，煤氣化相關產業的發展能夠為社會提供清潔的能源，滿足人們日常生活對燃料的需要。為了更好地促進產業發展，國家也在不斷加大科技研發力度，研究最新的煤氣化工藝。在煤氣化相關工藝發展進程中，國外同行業在技術方面非常成熟，尤其是在水煤漿的氣化和干煤粉的氣化方面，行業內部進行了深入研究。所以我國未來發展煤炭氣化相關產業，要積極學習和借鑒國內外先進的工藝，結合不同地區煤炭資源的特點進行技術研發和對工藝以及技術的改造，研發出適合我國煤制的生產工藝和生產設備。盡管我國對煤氣化相關產業的發展一直非常重視，但是以往的研究大多以發展化學工業為前提，所以在未來需要煤炭企業和煤炭高等院校不斷加大科技研發力度，結合煤炭工業未來的發展方向和充分利用煤炭資源來展開科技攻關，最大限度地利用煤炭資源，借助煤炭氣化相關工藝來研究和探索，充分利用煤矸石、煤泥水等多種煤炭開采廢棄物，使此類資源發揮出最大的價值。

（七）將環保技術和科學處理技術有機結合

在煤炭節能減排的管理工作中，應該盡量降低企業的生產成本，即要保證設備尺寸應用效果最佳，生產操作流程最優。經過相關人員的不斷開發和探討，研制出了降低能源消耗非常小，可以二次回收利用的生產設備，如新興的反應器、熱交換器以及塔板設備等。由此可以看出，節能減排工作的開展，離不開相關人員的自主創新，只有加強化工處理技術的精確分析和良好應用，才能夠不斷提高化工技術水平，建立節能、環保的煤炭企業，促進社會的和諧和穩定發展。

（八）將煤化工產業與化肥產業協同發展

煤化工產業可以和化肥產業協同發展，需要煤化工企業對生產工藝和設備進行升級改造，積極引進國際先進的生產工藝和技術淘汰高污染、高能耗的落后產能。在煤炭主產區建設相關生產線，目前此類生產工藝已經非常成熟，在我國很多煤礦主產區都已經逐步投入生產，利用煤化工產業來生產合成氨有利于對煤炭資源的充分利用，也能更好地促進煤炭工業和化肥產業發展，對促進農業生產也能產生積極意義。

（九）加強對生產過程中節能降耗的管理

煤化工企業首先要重視節能降耗工作，把穩生產，降消耗，提質量，控費用作為企業經營根本出發點，在企業內部形成全員節能降耗意識。成立增收節支創效領導小組，由企業經理任組長，其余領導班子成員任副組長，各科廠負責人任小組成員。制定節支創效年度目標，將電石電耗、電極糊消耗和原料輸送破損控制作為年度消耗管控重點，從原材料管理、過程管控、技術管理等方面進行改進。比如對循環硫化床鍋爐進行改造，達到節能創效的目的。對物料輸送環節進行改造和改進，降低過程破損。緊盯電極糊電阻率指標，引進、試用天寶電極糊，倒逼廠家改進配比，降低電極糊消耗。

（十）有機廢水的處理

對有機廢水的處理需要利用三個環節來共同實現，其中包含了物化處理、生化處理以及深度處理。物化處理當中，利用隔油池、氣浮池和混凝沉淀池來實現處理，油類物質可以在隔油池當中處理，密度較小的油類或者懸浮物質可以在氣浮池當中處理，懸浮物和膠體物質可以在混凝沉淀池當中實現去除。在生化處理環節，主要是在一定的工序下實現對有機物的有效處理，來實現對有機物和氮類化合物的去除，其中包含缺氧-好氧脫氮工藝、厭氧-缺氧-好氧工藝、序批式活性污泥法、氧化溝工藝和生物移動床反應器等多種工藝，其中好氧和厭氧的交替運動轉換的工藝主要為缺氧-好氧脫氮工藝和厭氧-缺氧-好氧工藝。好氧和厭氧在氧化溝的工藝當中進行有效的區分，可以最終實現硝化和反硝化的現象。對于生物濾池和流化床的有效結合可以在生物移動床反應器的作用下實現，實現脫氮效果。對于深度處理方面，利用臭氧氧化、化學氧化、曝氣生物濾池和活性炭可以實現有效應用。在廢水的可生化性提升方面，可以利用臭氧和化學氧化進行改善。對于廢水當中的COD和氨氮，可以利用曝氣生物濾池來實現。對于水體水質的穩定性，在活性炭的基礎作用下，對水質波動沖擊之后產生的后續膜實現運行。

結語

煤化工企業要積極響應國家關于節能降耗的號召，樹立以人為本的企業文化。通過提高煤化工企業的違規成本、加大對新技術的研發投入和新設備的引進投入、加強對生產過程中節能降耗的管理、成立專門的污染物監測部門等方法來達到企業節能降耗的目的，從而更好地為企業創造效益，保護生態環境，促進企業穩定、綠色發展。