煤气化工艺清洁生产与环境保护探讨

2020-02-19山东工业职业学院山东淄博市256414

石河子科技 2020年6期

（山东工业职业学院，山东淄博市，256414）刘杰潘辉

清洁生产，顾名思义，其意味着与传统的生产工艺相比，其除了注意产量之外，还注意对环境造成的影响。在该工艺的实际应用中，注重新技术的引进和新工艺的使用，尽量对生产过程中的污染物进行治理，达到节能减排的效果。

1 煤气化清洁工艺分析

煤是我国最基本的能源之一，也是战略必需的原材料，根据科学研究人员对我国三大主要化石能源含量的调查，煤的总量已超过总量的90%，远远超过我们的预期。根据数据，2016年中国煤炭生产总量为33.6亿吨，占全球总量的45.7%。因此，要实现煤炭的高效环保利用，以稳定世界化石能源的含量，保障各国的能源安全问题，促进世界生态文明建设，就必须实现煤炭高效环保利用，以实现各国经济社会的可持续发展。

煤气化是将煤在一定的高温和大气压下，与氧气、水蒸气发生化学反应，将煤中的主要元素转化为由一氧化碳和氢气组成的气体，同时在反应过程中还会产生某些煤渣。

煤的气化和燃烧是两个完全不同的过程，煤的燃烧是指煤中的主要元素与空气中的氧发生燃烧反应，它的目的是充分利用煤中所含的化学能，把煤中的化学能转化为热能的过程。煤气化过程中，将部分元素进行氧化，目的是使其产生可利用的气体。与煤燃烧相比，煤的气化更加环保、高效，更符合现代所追求的理想条件。煤气化清洁技术的应用主要体现在以下几点。

1.1 应用范围更广

在煤气化过程中，进料主要是通过加压来实现的。在这种运行模式下，煤气化工艺具有良好的适用性，能够满足不同类型煤的差异化应用需求。随着技术的不断革新，煤气化工艺的适用范围更广了。不管是有些落后的Lurgi 气化工艺，还是新出现的气流床工艺，可以应用的范围更大了，比如碎煤、高硫分等都可以经过对应的气化工艺进行加工。

1.2 煤炭气化技术使用效果更好

随着科学技术的发展，目前的气化工艺的气化压力、温度等也有了很大的改进与更高的标准。为此，也带来了相应的技术水平的提高。在Shell、GSP气化手段中，有关于碳的转化率逼近完美。产生的有效气体也高于90%，在这种气体中有极少量的氰化物与焦油、CH4等物质，导致产生气化的石灰水很少，有利于后期的环境治理。

1.3 煤炭气化技术优势

目前，煤气化技术所应用的原理是，通过加压的方式，促进煤炭的气化。与传统间歇式气化技术相比，该技术在应用过程中不会产生大量的吹风气与造气，只有少量闪蒸汽。通过气体的传送将物质送入汽提塔。本阶段产生的尾气将进入硫回收装置中等待操作。除此之外提高压力也是能够很大程度上的提高气化反应的强度，在工业实际生产中提高压力还能够节约后续工艺中的压缩能耗，节约成本。

1.4 煤炭气化的独特装置

针对煤气化过程中产生的热能副产蒸汽，将安装相应的热回收装置(或废锅)在煤气化装置中，以便对其回收利用。此装备不仅有利于环保，而且能有效地节约相应的能源。

1.5 煤炭气化技术的应用

根据要分离的气体类型，煤气化技术可以相应地选择不同的分离技术。这样，可以更好地利用气体中的不同成分。例如，通过鲁奇炉产生的气体中，甲烷占气体的10%以上。为了更好地利用后续原料，可以将甲烷分离成液化天然气。又或者气化如煤制油、煤制甲醇时，其含有的高浓度二氧化碳也可以操作分离。分离后，既可以用作尿素的生产原料，也可以充当碳源应用在甲醇生产中，以降低甲醇合成弛放气的生成。并且在提高资源利用率的同时，提升物质中甲醇的含量，减少温室气体的排放，有利于环境保护。

简而言之，GSP、Texaco、Shell 这三门技术在气化过程中都有利于提高碳转化率，一氧化碳和氢气在产生的气体中都有相对较高的含量，氨和甲烷相对较低，气体纯度高，使用后对环境的影响相对较小，符合清洁生产技术的标准。这一方面，Lurgi技术比较弱，但是其对气化过程中产生的废物，可以进行再一次的处理，不仅有利于提高资源利用率，还有利于减小对环境造成的污染。