煤焦油加氢项目的环境影响问题及防治对策

杜 娟

(山西省环境科学研究院，山西 太原 030027)

我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭贮量极为丰富，目前已探明的保有贮量高达1 万亿吨以上。石油资源则相对贫乏，国内石油产量远不能满足国民经济高速发展的需要，必须依靠大量进口石油来支撑。故充分利用我国丰富的煤炭资源优势，大力发展清洁能源、实现资源综合利用、生产石油化工替代产品，对于优化我国能源结构，降低石油进口依存度，保证我国石油安全，保证国民经济的可持续发展，具有重要意义。

加氢原料是煤焦油经预处理得到的初加工产品，是含有二元环芳烃(通常含有20%～35%)、三元环芳烃、多元环芳烃、少量胶质和少量沥青质的混合物。目前，其主要用作炭黑原料、木材防腐油或低档燃料油，存在附加值低和污染环境等问题。加氢反应是在高压下，在有氢存在的条件下，在催化剂床层上发生的反应。主要目的是除去油品中的硫、氧、氮、金属杂质和使烯烃饱和，改变油品的稳定性、颜色、气味、燃烧性能等，以达到改变油品性质、提高使用价值的目的［1］。虽然煤焦油加氢技术的逐步工业化在一定程度上实现了煤焦油的精深加工，并且通过转化后的产品获得了经济效益。然而，在该类项目的实施过程中，也存在着不同程度的环境影响与环境污染问题。

1 煤焦油加氢项目的概述

1.1 煤焦油的性质

以山西某焦化厂的高温煤焦油为例，煤焦油的性质见表1［2］。

1.2 煤焦油加氢的工艺过程

煤焦油经过减压蒸馏预处理，减压塔的顶部馏分(简称减顶油)和中段馏分(简称中段油)一同作为加氢精制原料油，减压塔底重油或沥青作为产品销售。经过加氢精制反应后的煤焦油馏分，通过高低分离系统，将馏分油与氢气分离，氢气循环利用，馏分油通过分馏系统的切割，分别切割出燃料油调和组分，塔底的尾油作为加氢裂化的原料油进入加氢裂化反应器。加氢裂化反应器的馏分油与加氢精制的馏分油一同进入分馏系统，切割出燃料油调和组分，完成对煤焦油的加工过程。煤焦油加氢项目国内目前一般采用的工艺流程见图1［3］。

表1 煤焦油主要性质

图1 煤焦油加氢项目的一般工艺流程

2 煤焦油加氢项目产生的环境问题

以煤焦油为原料生产燃料油虽然极大程度地改善了煤焦油质量，但在生产过程中也不可避免地造成了环境影响问题。该类项目的环境影响问题可分为对环境空气、水体、声环境的影响以及产生的固体废弃物对环境的影响。

2.1 对环境空气的影响

煤焦油加氢项目对环境空气的影响表现为其生产过程中所产生的各类废气污染源，主要包括:

(1)焦炉煤气提氢工段。预处理塔部分产生的再生气，主要污染物为烃类等;该再生气具有一定的热值，送燃料气管网回用。PSA 变压吸附部分产生的解吸气，主要污染物为CH4、H2、CO、CO2、N2等;该解吸气具有一定的热值，送燃料气管网回用。所以，提氢工段对环境空气的影响较小。

(2)加氢工段。进料加热炉、氢气加热炉、分馏塔重沸炉等各类加热炉产生的废气，主要污染物为烟尘、SO2、NOx 等;各加热炉以洁净的解吸气为燃料气，燃烧后的烟气经高烟囱可实现达标排放，故其对环境空气的影响也较小。

(3)原料罐、中间罐及成品罐区。加氢原料油罐、轻油加氢料罐、重油加氢料罐、石脑油罐、柴油罐等罐区存在无组织放散气，主要污染物为烃类。其对环境空气的影响主要表现为对厂内及厂界外近距离范围内的环境空气质量的污染。

该类项目的工艺废气均能实现回用;燃烧废气为清洁的焦炉煤气燃烧后的产物;罐区在采取相应的措施后，本项目的大气污染源对环境空气的影响较小。

2.2 对水环境的影响

煤焦油加氢项目的各生产工段均有不同污染程度、污染类型的废水排出，其污染源及污染物主要有:

(1)生产工艺废水

①焦炉煤气压缩及预处理工段分液罐产生的含油污水;氢气净化部分脱氧塔产生的除氧水;加氢预处理工段抽真空系统撇油罐产生的含油污水;汽提塔底精制燃料油经脱水器产生的废水，上述各类废水中的主要污染物为CODcr、石油类等;

②加氢精制工段的冷高压分离器分离出酸性废水、加氢裂化工段的高压分离器和低压分离器分离出酸性废水、预分馏塔顶回流罐分离出酸性废水，主要污染物为CODcr、石油类、氰化物、挥发酚、H2S、NH3等，各污染物的浓度大致为CODcr1000～2000mg/L，石油类300～500、氰 化 物 10～50、挥 发 酚 50～100、H2S17000、NH323000。上述废水经撇油泵分离出污油后，酸性水送酸性水预处理系统处理;该类项目生产工艺废水中以酸性废水为主，其产生量较大，污染程度较重。

(2)脱盐水站排水，或称化学处理排水，其废水中的主要污染物为盐类和悬浮物，污染程度较小。

(3)全厂循环水系统排水，废水中的主要污染物为悬浮物和盐类等，基本为清净下水，可直接排放。

上述废水，特别是污染程度较为严重的各生产工段的排水，若直接排放必然会污染周边地区的地表水及地下水，所以需经污水处理站处理后循环使用或外排。

2.3 对声环境的影响

煤焦油加氢项目生产过程中所产生的噪声污染主要由各种机械动力设备造成的机械振动和空气湍流引起。机械振动噪声主要来源于压缩工段的焦炉气压缩机、氢气压缩机，空冷器以及工艺过程中的各种泵类等机械动力设备，其声压级一般在85～110dB(A)，若不采取措施，将对厂区工作人员以及厂址周边的居民产生不同程度的噪声影响。

2.4 固体废弃物的影响

煤焦油加氢项目生产过程中产生的固体废弃物以各类废催化剂为主，其次还有废吸附剂及少量废油，参见表2。其中，属于危险废物的废催化剂需进行妥善处置，一般由提供催化剂的厂家自行回收或交送至有危险废物处理处置资质的单位部门进行处理。

表2 固体废弃物排放特征表

3 煤焦油加氢项目环境影响问题的防治对策

煤焦油加氢项目在生产运营过程中所产生的环境影响问题不容忽视，针对其环境污染或环境影响问题的特点，应从大气、水体、噪声、固体废弃物这四个方面，分别提出污染源源头治理、污染物减排、资源与能源回收利用等相关措施。

(1)针对大气环境污染问题，焦炉煤气提氢工段产生的再生气及大量的解吸气，可进入全厂的燃料气管网作为燃料气回用。这样，一方面减少了对大气环境的污染，同时也为生产过程提供了燃料资源。各加热炉以洁净的解吸气或焦炉煤气为燃料气，燃烧后的烟气可实现达标排放。本项目涉及较大规模的油品罐区，针对“小呼吸”减排，对于易挥发的轻质油品，宜储存在浮顶罐或内浮顶罐中并选用合适的密封装置;在高温季节对油罐适当延长淋水期;针对“大呼吸”减排，可采用密闭收发油技术。

(2)工艺废水分为两类:酸性废水和含油废水。煤焦油加氢项目中酸性废水的处理目前国内未有成熟可靠的技术，可参考炼油厂酸性废水的处理工艺［4－6］。国内炼油厂对酸性废水的预处理工艺一般采用空气氧化法或蒸汽汽提法。空气氧化法存在处理后的废水中盐含量较高的问题，故目前以蒸汽汽提法最为常用。汽提后产生的尾气中硫化氢和氨的含量较高，也可进一步地进行硫化氢和氨的回收，用于生产硫磺和液氨等。含油废水通常先进行撇油预处理，之后再进入全厂的污水处理站。

(3)对于生产过程中的噪声污染，焦炉气压缩气、氢气压缩机、各种泵类可采取基础减振、设隔音操作室或安装消音器等措施。

(4)煤焦油加氢项目生产过程中所排放的废催化剂、废吸附剂大都为危险废物，按要求应由生产厂家回收或送至危险废物处置中心集中处理，其收集储存、运输、处置过程均应严格按照危险废物的相关管理办法进行。

4 结 语

煤焦油加氢项目不仅实现了煤焦油的精深加工，而且开拓了石油替代品生产的新路线。目前的工业生产项目中虽已贯彻了清洁生产、循环经济的理念，虽然煤焦油加氢技术的逐步工业化在一定程度上实现了煤焦油的精深加工，并且通过转化后的产品获得了经济效益。但该类项目生产过程中不可避免地存在着环境影响问题。针对其环境污染或环境影响问题的特点，应从大气、水体、噪声、固体废弃物这四个方面，分别提出污染源源头治理、污染物减排、资源与能源回收利用等相关措施。因此，将环境影响评价工作贯穿于煤焦油加氢项目的初设、设计及生产运营等各阶段，并充分落实污染物减排及防治措施以减少对环境的负面影响，是实现经济与环境协调发展的有效途径。充分利用我国丰富的煤炭资源优势，大力发展清洁能源、实现资源综合利用、生产石油化工替代产品，对于优化我国能源结构，降低石油进口依存度，保证我国石油安全，保证国民经济的可持续发展，具有重要意义。

总之，煤焦油加氢项目在生产运营过程中所产生的环境影响问题不容忽视，针对其环境污染或环境影响问题的特点，应从大气、水体、噪声、固体废弃物这四个方面，分别采取污染源源头治理、污染物减排、资源与能源回收利用等相关措施。第一，针对大气环境污染问题，焦炉煤气提氢工段产生的再生气及大量的解吸气，可进入全厂的燃料气管网作为燃料气回用。第二，针对工艺的酸性废水和含油废水采取相应处理措施。第三，对于生产过程中的噪声污染，焦炉气压缩气、氢气压缩机、各种泵类可采取基础减振、设隔音操作室或安装消音器等措施。第四，针对煤焦油加氢项目生产过程中所排放的废催化剂、废吸附剂大都为危险废物，按要求应由生产厂家回收或送至危险废物处置中心集中处理，其收集储存、运输、处置过程均应严格按照危险废物的相关管理办法进行。

［1］屈明达，鄂忠明．煤焦油的加氢处理［J］．化工技术经济，2005，23(6):49－51．

［2］燕京，吕才山，刘爱华，达建文．高温煤焦油加氢制取汽油和柴油［J］．石油化工，2006，35(1):33－36．

［3］李毓良，杨国祥．高温煤焦油加氢生产燃料油的工艺调整［J］．广东化工，2010，37(6):55－56．

［4］林本宽．炼油厂含硫污水预处理及综合利用［J］．炼油设计，1999，29(8):1－10．

［5］刘忠生，方向晨．炼油厂酸性水处理技术的应用和研究发展［J］．当代化工，2006，35(2):134－138．

［6］李菁菁．炼油厂酸性水汽提工艺的选择［J］．中外能源，2008，13(4):108－110．