現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

隨著我國現代煤化工產業各個大型項目的投產，產量和產能集中釋放的現象相繼出現，運行負荷持續加大。通過多年研究發現，煤化工項目運行負荷整體較高，同時生產工藝以及相關環保技術存在一定缺陷。因此，需要進一步對生產經濟性和穩定性進行合理驗證，規范示范項目建設秩序，優化企業整體經營管理水平。

一、煤化工企業污染治理技術

（一）廢水污染物控制技術

煤化工廢水屬于典型的高污染、高濃度、難降解、有毒工業有機廢水，所用氣化工藝以及入爐煤成分存在差異，其水質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不同。碎煤加壓固定床氣化相關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。

固定床相關氣化廢水普遍選擇油氣水分離、酚氨回收等方法作為預處理措施。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、調節池、格柵。廢水在經過預處理后送入含鹽廢水處理系統內繼續深度處理。由于酚氨回收廢水對應水質超出設計值，使得有機廢水相關處理系統對應出水的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，對后續廢水深度處理產生直接影響。

又如，在某個煤制氣項目中，相關有機廢水的處理工藝主要包括BAC、超濾、調節池、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，廢水處理后充當循環補充水。

氣流床氣化生產為主的企業，生產形成的氣化廢水成分較為簡單，具有良好的可生化性，可以選擇常規生化處理手段使廢水順利達標。比如，某一煤質烯烴項目，企業采用了西門子GSP煤粉加壓氣化技術，此項技術融合了殼牌氣化和德士古優勢，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，所以單純利用調節、中和以及CAST生化處理工藝，便能夠使處理后的廢水COD數值維持在每升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的難點，同時也是現代煤化工產業發展中的瓶頸。當前高鹽廢水處理主要包括蒸發結晶和蒸發塘晾曬兩種形式。結合我國現代煤化工項目要求嚴格按照污污分治、清污分流、深度處理以及分質回用的基礎原則進行處理的環境準入條件，高濃度鹽水需要率先傳輸至廠外蒸發塘，蒸發塘需要針對地下水實施有效的防滲處理，并根據危險廢物填埋的污控標準采取有效的監控措施。蒸發塘可以借助自然蒸發的形式促進水分蒸騰，結晶鹽分在塘底沉積，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

現代煤化工企業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廢氣。煤氣化工藝煤內部硫元素發生還原反應，生成硫化氫，而硫化氫經過多級克勞斯工藝，轉化成硫酸或硫磺，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，煤內氮元素部分進一步轉化成NOx。鍋爐當前主要是以超低排放標準運行、設計為主。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出逐年降低的發展趨勢。

類似于石化化工企業，煤化工企業在實際生產運行中容易產生各種揮發性有機物。具體排放源包括循環冷卻系統逸散、RTO尾氣排放、低溫甲醇洗尾氣和洗滌塔根據《揮發性有機物治理政策》以及揮發性有機物綜合整治方案要求，當前對于揮發性有機物的排放控制措施具體可以分為四個環節，第一是針對閥門、壓縮機、泵、法蘭等容易產生泄漏問題的管線組件和基礎設備，合理制定有效的修復計劃和泄漏檢測規劃，定期針對設備實施檢測工作，及時修復設備，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，減少揮發性有機物排放。第二是針對生產裝置中所排放的揮發性有機物進行優先回收利用，對于無法有效回收利用的氣體經過處理達標后排放。處于應急條件下，將排放氣和泄放氣全部融入燃燒塔內，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性有機廢氣實施初步采集后，通過科學處理，達到標準后再排放。第四是選擇應用先進清潔生產技術，實現重點識別、清潔轉化和煤炭高效利用，對工藝裝置組件內揮發性有機物泄漏隱患位置進行重點排查、準確識別，合理制定揮發性有機物預防泄漏和緊急事件處理機制。在油罐車、加油罐、儲油庫內合理搭配油氣采集系統，儲油庫中同樣需要設置油氣回收系統，促進材料的循環重復利用。

（三）固廢

固體廢物方面，現代煤化工產業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、灰渣以及高效蒸發處理后形成的結晶鹽，其中所占比例最大的便是灰渣。灰渣可以用來制作空心磚，污水處理站內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。廢結晶鹽具有較強的可溶性，如果處理不當會隨著雨水滲出，對附近環境產生二次污染。廢結晶鹽在危廢處理中需要投入較高費用，企業無法接受該種經濟成本。當前廢結晶鹽處理依然以填埋方式為主，但結合近幾年某些企業和科研機構的嘗試研究，部分技術通過了工業化驗證，主要可以分成兩類：第一是選擇納濾分鹽以及熱法分質結晶耦合兩級分鹽工藝技術。第二是選擇先冷凍析硝，隨后蒸發析出鹽分兩個步驟的分鹽結晶工藝技術，再經過熱熔結晶處理，制取無水硫酸鈉。分鹽蒸發結晶相關處理設備和工藝裝置主要是以蒸發結晶以及納濾分鹽互相融合的兩級分鹽技術為主，能夠針對高濃度鹽水內的硫酸鈉結晶鹽以及氯化鈉結晶鹽實施高效結晶和分離，在確保結晶鹽良好資源化率以及較高純度的基礎上，進一步減少雜鹽產量。

二、污染物治理技術發展建議分析

（一）環境政策建議

煤化工生產中想要合理控制污染排放，提升污染治理水平，應該重點關注事前階段的控制工作，對當下煤化工產業的無序發展狀態進行合理控制，促進產業不斷轉型升級。由于煤制乙二醇項目在實際建設中普遍存在污染排放量較大、準入條件不清晰以及環境危害性突出、污染治理水平有限等問題，現代煤化工產業創新發展方案內關于煤制乙二醇生產設備超出20萬噸產量的企業，需要有序實施煤制乙二醇產業化發展，促進系統配置和工藝技術裝備的不斷完善發展，建議相關生態環境部門能夠及時收回煤制乙二醇對應審批權，從源頭控制行業建設無節制現象，避免再次出現甲醇盲目建設問題，規范引導整個行業穩定健康發展。同時促進產業全面升級，打造示范重點。從行業準入門檻開始，科學設計事前制度體系，聯系行業污染物的排放標準要求以及行業排污許可始終制度設計，再加上依法依規的事后監管體系，實施準入、排污、落實全過程管理目標。

不斷強化相關環保技術研究工作，形成行業污染治理的技術體系，優化行業環境管理實力。積極研究煤制乙二醇污染源問題，聯系煤制乙二醇對應煤氣化工藝和生產排污狀況差異，綜合污染治理大數據積累，借助差異化分析調查和系統化研究，評估篩選不同廢水和廢氣防控技術，形成具有良好經濟性的污染治理工藝，構建行業污染治理體系，提升行業管理實力。

（二）建設標準體系

從整體發展角度分析，現代煤化工企業生產中普遍存在揮發性有機物排放、高鹽廢水處理、結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業污染排放標準、污染物防治技術指南、排污許可制等規定的制定，進一步完善現代煤化工污染治理架構，立足于行業準入門檻對事前制度體系進行合理設計，做好行業排污許可以及排放標準等事中制度設計，合理構建依法依規的事后監管系統，提升競爭力[1]。

（三）污染治理技術

建議推出產學研融合的發展政策，在煤化工企業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以及高端技術等方面的技術研發工作，促進煤化工工藝系統全面優化，技術水平提升，實現智能化升級，有效減少污染物排放，控制水耗，優化污染治理水平，提升煤炭轉化率，逐步創建相對完整的技術路線，打造產品種類完善的現代化煤化工產業體系，優化產業環境整體管理實力。加快推進從行業布局以及空間層面上實施的頂層設計，對煤制乙二醇產業綠色發展進行有效的統籌規劃，合理緩解重點區域內的環境壓力[2]。

三、結語

綜上所述，為了實現煤化工行業可持續發展，建議從國家層面合理創建融合平臺，全面改善煤化工和石油化工對立競爭現狀，促進煤化工產業和冶金建材、電力產業、石油化工產業以及化纖產業的融合發展，搭建循環經濟產業集群和經濟產業鏈，進一步提升能源、資源利用率。

相關鏈接

煤化工是指以煤為原料，經化學加工使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品的過程。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。煤化學加工過程。煤中有機質的化學結構，是以芳香族為主的稠環為單元核心，由橋鍵互相連接，并帶有各種官能團的大分子結構，通過熱加工和催化加工，可以使煤轉化為各種燃料和化工產品。

煤化工以煤為原料，經化學加工使煤轉化為氣體、液體和固體產品或半產品，而后進一步加工成化工、能源產品的過程。

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技術中，煉焦是應用最早的工藝，并且至今仍然是化學工業的重要組成部分。