煤制甲醇工艺及三废处理措施

郝变霞

(鹤壁煤电股份有限公司化工分公司，河南 鹤壁 458000)

当前阶段，我国的煤制甲醇工艺还存在着较多问题。和西方国家对比，技术不够完善，其现代化、一致性、综合性的管理与保护也不尽人意；在保护生态环境等社会规划环节也还存在一定的障碍。本文主要介绍了现阶段我国煤制甲醇工艺存在的问题，提出了相应改进措施，希望能够有助于我国煤制甲醇工艺进行可持续性发展。

1 大型煤制甲醇合成工艺选择

甲醇是一种十分关键的有机化工原料，并且在具体的制造过程中是会频繁用到的有机溶剂之一。现如今，甲醇能够直接用于加工的产品数量高达几百种，大范围的遍布在染料、涂料、合成橡胶与香料等各种产业中，并且和医药、农药等行业也存在密切的关系。我国作为煤炭大国之一，具有十分充足的煤炭储备量，然而整体的使用效率却不够高。煤制甲醇工艺的成熟度不仅会对甲醇的产量、纯度造成影响，还和煤炭资源的整体运用效率与企业经济情况存在着密切的关联，因此在我国现代化工发展期间存在着不容忽视的关键构成要素。

1.1 气化工艺

将原料煤和水混合在一起后，再和高压氧同时送到气化炉当中起到综合反应，接着产生一氧化碳、二氧化碳与氢，还有甲烷等气体。在实现气化反应阶段，当中的原料、水与氧气会共同产生作用，进一步导致气化反应出现。这种反应所形成的合成气含有多样化的成分，重点的反应出现流程基本方程式是：

这种反应的全部环节具有较快的速度，能够在短期内达到。在离开气化炉后通过冷却、洗涤等流程到达变换环节继续接受处理。

1.2 变换工艺

在气化期间常常会发生氢气含量不足的现象，因此变换工段的关键任务是把一氧化碳转化成氢气，在该环节利用与水产生的反应就能够达到。在实现转化之后，再转入低温甲醇洗环节，重点是利用低温甲醇洗工艺来去除变换气当中的CO2，并且还能同时去除当中的一些杂质与水。另外，还涵盖了吸收装置、溶液再生装置与压缩制冷装置等。在变换阶段中的关键工处理任务就是让CO和水发生反应，在此期间会形成大量的氢气，其发生反应的方程式为：

在结束变换阶段的生产任务之后，再实施低温甲醇洗工艺阶段。

1.3 甲醇的合成步骤

在合成处理甲醇的过程能够进行逆转。要想降低甲醇合成操作后形成的多余反应，以确保甲醇的生产效率，就需要在全部合成期间适当的控制温度，应该确保温度在 350 ℃ 左右，并且压力应该维持在大约 20 MPa，并采用适当数量的催化剂。在合成甲醇时的化学反应通常发生在低温或低压的环境下，所以形成的能源消耗也相对更低，反应速度也不够快。因此，运用催化剂就变得非常重要，利用合成甲醇的原料气体氢气和一氧化碳的应用，并保持2∶1(质量比)的配比。要是一氧化碳具有较高的含量就会给温度造成消极影响，情况严重还会影响催化剂的作用时效，因此应该适当的补充氢气，避免问题出现。

2 化工三废处理技术

2.1 废水处理技术

化工废水指的是在化工生产期间形成的工业废水、设备洗涤水、排凝水等各种存在不同污染程度的水。它含有多样化的复杂成分与构成，较大的毒性，B/C较低，生化困难，气味较大颜色深等特征。在煤制甲醇工艺实施期间按照污染物的特点运用相应的处理技术，对其废水进行处理的形式重点包含了物理法、化学法、物理化学法、生物法、化学沉淀法、微电解法等大量的处理形式。煤化工行业常年大量用水，且重复运用的效率较低，会排放大量的污水，不但会浪费水资源，导致环境污染，还会由于水资源的不足使得成本增加，企业经营受到威胁等。要想确保企业的可持续进步并降低水资源浪费，增强经济与社会效益，大部分煤制甲醇化工企业早就对污水回用展开研究，朝着污水“零”排放方向发展。在煤化工环节中，对于高COD、高氨氮的工业废水，运用“隔油+混凝沉淀+水解酸化+多级A/O生化+接触氧化+催化氧化+超滤+反渗透”的综合处理方式满足污水回用的目的。

2.2 废渣处理技术

煤制甲醇工艺产生的废渣作为一种固体，其形态各不相同，部分为块状，部分为粒状，又由于废物可以划分成有毒废物与无毒废物两种，所以存在许多的处理方式，重点包括这几种：

其一，压实操作。该种处理方式是非常普遍的处理形式，重点是压实废弃物品，接着进行减容操作。压实技术能够减少废物处理的成本，可以应用在可降解的无危险废物当中。

其二，破碎技术。破碎技术属于传统处理工艺中的一项，也是当前环节种使用得最频繁得技术之一。大部分废物都需要在到达焚烧厂或填埋场前实施简易操作，把体积较大不宜填埋或焚烧的物品裁剪成体积恰当的形态，再采取后续操作。

其三，剪碎技术在废物处理技术种是一项必不可少得基本操作。基本上所有的废物处理技术都要通过剪碎技术操作后再接受后续处理。

其四，生物处理技术。这种工艺技术是通过微生物固体的降解，已满足自然、环保的废物处理目的，并且通过降解后的废物能够加入到自然界的微循环中，促使自然发展。还有的微生物处理技术能够把废弃物品转化成饲料、能源等，但生物处理技术对微生物的生存环境具有严格的要求并需要长时间降解，所以只用再沼气化、堆肥化当中。

2.3 废气处理技术

在煤制甲醇工艺实施期间，会泄漏或排放出许多具有毒害、严重污染环境的气体。这种工业废气通常具有这些特点：含有硫氯氮等多种元素，主要由酸碱性、小颗粒的固体粉尘等构成。并且该种工业废气的成分差异大、类型多、腐蚀程度高、易燃易爆等特征，使得废气的处理变得尤为困难。在处理煤制甲醇工艺废气中的污染物时，通常采用脱硫法以降低煤化期间形成的硫化氢气体占比；通过氨水吸收硫氧化物除去废气中的二氧化硫、三氧化硫等；通过氨的还原特性将其运用在氮氧化物的脱硝技术中，极大的降低了酸雨产生几率。

3 煤制甲醇三废处理优化措施

3.1 处理制造期间产生的污染问题

第一应该要从对“污染源”进行管控开始，主要包括各种污染的产生来源，要对污染进行防控就应该从源头的控制入手。而对煤制甲醇工艺而言，占比最多的“污染源”指的就是原料煤，所以有关单位需要增加对环保技术的投入，从煤的生产过程入手，把低碳环保的元素加入到其中，减少煤发生化学反应时产生的不可再利用垃圾污染；加强对环保工艺的研究，优化煤制甲醇时对煤炭的处理方式以及严格控制煤制甲醇时污染物的排放。这样才能从根本上减少煤制甲醇过程之中产生的污染，才能最大可能性的推进生态保护工程的建设与完善，促进煤制甲醇工艺的进一步发展和推广。

3.2 减少生产成本

有关政府部门需要进一步重视煤制甲醇工艺的发展，同时科学的调配与规划以煤制甲醇工艺为发展要点的企业相关资金投入情况，进而加大对资金的合理利用与控制人员的培训成本；招聘大量的专业人才，创建恰当的资金管理机制，对煤制甲醇工艺成本进行管控；在社会生活期间增加资金有关的专业知识推广，深入了解社会的各个层面。其次，煤制甲醇企业还应该跟随时代的脚步，采取资金管理措施，积极配合政府制度，以创造出与该企业更相符的发展条件。同时，技术人员需要尽量找到能够替代煤原料的产品，研究出可以最大化提纯甲醇的材料，彻底的减少制甲醇的工艺成本；还能在环境保护方面，重视实验变量，找出多种反应模式，采用利益最大化，最易实现的一种进行推广，进一步减少煤制甲醇成本，优化资金问题。

3.3 强化废水的循环利用

煤制甲醇工艺通常都会存在形式各样的差异，所以形成的污染物类别与数量也大相径庭。大多数煤制甲醇企业都应该强化对废水的循环利用，并且还应该降低污水处理期间的处理荷载量，从而达到反复使用水资源的目的。在部分工艺中设置了预处理等功能系统，首先实施内部消化，再进行外部处理。由于在煤浆气化期间安装了灰水处理装置，对大部分的灰水进行过滤处理后回收，仅有少数的污水在处理后形成黑水。再对该气体的冷凝系统实施更改，并当作气体洗涤水，通过低温甲醇对废液与废水进行洗涤，再将其从精馏塔发送至水制浆中为碳源的浆料做准备。

要达到相应的国家排放与环保标准，通常会在大规模的煤制甲醇厂中设置电厂，还会制造设备以处理蒸汽锅中的燃煤烟气。存在于烟气当中的废气污染杂质通常包含二氧化硫、氮氧化物与烟尘等，要降低烟气的排放量，通常需要运用脱硫效率≥90%的石灰石—石膏法烟气脱硫法。可以运用静电除尘装置与高袋式除尘装置去除灰质，以实现对空气中烟量进行降低的效果，并且要想降低氮气的排放量，还能运用低氮燃烧的相关技术。

4 结语

由于我国经济的持续进步，使得甲醇的需求量不断增加，并且也提高了对环境的要求，煤制甲醇工艺与期间实施的三废处理变成了关注的要点。总的来说，对各项煤制甲醇工艺进行对比之后，可以得知我国普遍运用的煤制甲醇工艺重点涵盖了联醇生产技术与焦炉气制甲醇技术。除此之外，应该对煤制甲醇装置中的氧化碳、硫化氢、氨气等毒害气体进行内部消化与外部处理。在处理含有氰、氩、磷等毒害物质元素的废水时，应该配备相应的蒸汽锅炉燃煤烟气处理装置。由于固体的废渣在排放过程中体积不均匀，要想连续排放就应该配备相应的清洁车辆从而及时地清除堆积物，满足减少土地占用的目的。