煤液化技术的环保问题探析

姚天阳

（同煤集团煤制天然气项目筹备处，山西 大同 037003）

1 我国煤液化技术污染治理重点

1.1 煤气化废水的处理

煤液化技术有一个重要的前端工艺技术就是煤气化，想要实现煤间接液化，就要先进行煤气化工作。当前的煤气化技术有很多种，其中中温与高温气化技术在当前应用比较广泛，新建的大型煤液化装置大多采用这种技术。在煤气化的过程中，会产生大量废水，对环境产生严重的负面影响，所以，应当把煤气化废水的处理作为当前污染处理的重点目标。中温气化技术和高温气化技术产生的废水成分不同，所以处理的方法也不同。中温气化技术产生的废水主要成分是焦油、酚等，对于这些物质处理起来相当困难，一般的工艺很难去除，所以要设立专业的处理装置进行污染物回收处理。通常的方法是建立焦油和酚氨回收设计对污染物进行回收预处理，经过预处理的煤气化废水成分变得简单，可化性提高，就可以进行下一步处理。对于中温气化技术还可以采取固定层加压气化技术进行处理，COD可由5000mg/L降至160mg/L，氨氮从200mg/L降至10mg/L，挥发酚从470.0mg/L降至0.5mg/L，但是还需要进行超滤+反渗透处理才能达到标准的要求。对于高温气化技术产生的废水处理起来相对简单，因为高温气化产生废水可化性较高，可以采用常规的A/O等生化处理工艺进行处理，而且COD可控制在60mg/L以下，经过处理的废水可以直接用于水循环系统。

1.2 费托合成废水的处理

煤液化技术中关键的一个环节就是费托合成，费托合成主要是对造气工段产生的合成气体进行调节，通过费托反应器加入催化剂进行催化，最终形成液态烃类物质，这个过程会产生大量的废水，所以要对这些废水进行合理的处理。首先要分析废水的成分，高温和低温条件下产生的废水成分不同，高温费托合成的废水COD高达15000～17000mg/L，低温费托合成废水COD可控制在1000～4000mg/L，所以低温条件下的费托合成废水更容易处理。在废水处理的过程中，主要采取的技术是蒸汽汽提和化学中和的预处理措施，通过这些措施将废水的COD含量降低到1000mg/L以下，这样就可以减少废水中有机酸的含量，提高废水处理效果。

1.3 废渣的处理

废渣的处理是煤液化项目中重点处理的污染问题，煤液化过程中产生的废渣有很多种，主要有煤气化炉渣、污水处理污泥、废催化剂等，每一种废渣所含成分不同，污染程度和产生量也不同，所以要采取不同的方法进行废渣处理。对于炉渣来说，处理起来相对简单，因为炉渣中所含的成分污染程度较小，主要成分与锅炉灰渣等相近，通过适当的处理不但不会造成污染，还能作为建材水泥的原材料实现废物再次利用。炉渣的处理难点在于产量太大，煤液化项目对煤炭的消耗量十分巨大，所以就会产生大量的煤气化炉渣，例如年产380万t油品的间接液化项目就会产生324万t炉渣，大量的炉渣存储和运输是一个主要问题，如果处理不当会造成严重的环境污染。污水污泥的处理比较复杂，因为污泥中所含的成分复杂，对环境有严重的破坏，属于高危险的废物，所以在处理的过程中就要按照相关要求处理。废催化剂也是一种高危险的污染废物，其中含有大量的重金属，对废催化剂的处理要严格控制，减少处理过程中的污染。

2 煤液化技术重点关注的环保问题

2.1 能源转化效率

煤液化技术一直以来存在着很多的争议，原因就是煤液化技术的能源消耗量巨大，所以提高煤液化技术的能源转化效率既是一个重要的经济问题也是一个重要的环境问题。目前我国几个大型的煤液化项目的综合能源转化效率比较低，只有40 ～45 %，这一比例远远低于其他国家的煤液化能源转化效率，如美国能源转化率为85%，德国煤液化能源转化率为82%，日本能源转化率为80%，国内能源转化率要低于其他国家的一半。国内消耗资源较多，如果不能提高转化效率将是对资源的重大浪费。煤液化技术在去除硫、重金属等杂质方面有着很好的效果，假设提纯1t煤，利用该技术便可去除硫含量11%，这种技术在能源提纯转化方面也具有一定的促进作用。将提纯出的杂质利用到其他原料中，也可以制成化工原料，能够产出高品质的调和油，但是在生产过程中也要最大程度地提升能源转化效率，即使是劣质煤炭原料也要达到一定的标准，降低我国煤液化技术的能源消耗，争取达到西方发达国家水平。

2.2 水资源配置

煤液化技术不但对能源有着较大的消耗量，而且对水资源的消耗也十分巨大，我国是一个水资源短缺并且分布不均匀的国家，所以，煤液化技术在发展的过程中应当注重提高水资源的利用效率。煤液化的水资源消耗量大概是8～12 t/t(以每吨成品油计)，在我国煤资源相对丰富的秦岭大别山以北的地区，水资源却相对短缺，这就使得我国煤炭资源分布与水资源分布不协调，在这些地区建设煤液化项目，如果技术使用不当，会造成当地对资源的过度开发，导致原本缺水的地区更加缺少水资源，一旦产生污染，对煤炭开采地区的环境破坏将是毁灭性的，直接影响了正常的生产生活用水的供给。因此，煤液化项目的布局和煤液化技术应当注重所在地区的水资源承载能力。

2.3 高浓度CO2温室气体的处理

煤液化项目除了水资源和能源消耗量大，还在生产过程中排放大量的温室气体，一般情况下CO2排放量约为7.5～9.0t/t(以每吨成品油计)。随着全球变暖等环境问题的逐渐加重，国际社会对温室气体的排放问题的重视程度越来越高，我国在这方面的相关制度和限制措施逐步实施，所以煤液化行业应当通过技术手段减少温室气体的排放，符合我国的发展形势。除了减少温室气体的排放量，还可以对温室气体进行回收再利用，提高废气的利用价值，因为煤气化及脱碳工艺尾气中的CO2具有排放量大、纯度高、易集中回收处理的特点。在实际回收工作中，可以建设一个尿素合成装置，对高纯度的CO2进行捕集和综合利用。

3 结束语

我国煤资源储备较丰富，但是石油和天然气匮乏，对能源的消耗量逐年提升，能源形势日益严峻。并且国内消费资源日趋严重，根据近几年数据表明，资源消耗比例占全球资源消耗比例的10%。所以煤液化技术立足于煤炭资源的转化，这与我国当前的发展趋势相符合，所以应当不断提高我国煤液化技术，积极开发高水平的煤液化技术。但是，发展煤液化技术的过程中要综合考虑我国煤炭资源、水资源和环境承载力等因素，减少对环境的破坏。