节能减排技术在新型煤化工中的运用

2021-11-28梅爱国

魅力中国 2021年33期

关键词：煤化工甲醛节能降耗

梅爱国

（陕西神木化学工业有限公司，陕西神木 719300）

引言

在近日举行的2021第七届中国新型煤化工国际研讨会暨煤化工产业低碳与高质量发展论坛上，记者从多家企业处获悉，项目取得用能、环境指标的难度不断加大，减碳已成为行业面临的最大挑战。

一、节能降耗概述

节能降耗在广义上来说是指节约能源物质、降低能耗从而减少有害物质排放保护环境的目的。近年来，国家越来越强调发展循环经济，因为其可以节约物质资源，降低能源消耗并保护环境。而传统的经济生产模式是依靠大量的能源消耗生产出产品，并将生产过程中产生的有害物质直接排放到环境中。凭借着高投入、高消耗和高排放的特点生产产品，带来的后果就是对生态环境的压力不断加大。节能降耗模式的生产活动强调以最少的能源消耗，利用先进的科学技术和管理方法，尽可能少地排放生产废弃物，还可以对废弃物进行再利用，达到增加产能的目的。这种模式优化了生产流程，节约了能源，减少了对生态环境的伤害。

二、节能减排技术在新型煤化工中的运用

（一）氨合成技术及其应用

在我国化工行业的生产与发展中，利用天然气为原料进行氨加工和生产，已经具备较为成熟的技术条件，其中以化肥生产等产业发展表现最为突出。但是，由于利用石油天然气进行氨生产，存在着资源浪费问题。因此，通过新型煤化工生产中节能减排技术应用，对利用煤炭资源实现氨生产进行研究和讨论，在相应的工艺技术支持下，实现煤炭资源内的丰富氮、氢元素加工和处理，使其在高温高压工艺下生成氨，从而满足化工生产的氨需求。由于我国化工生产领域对氨的使用和需求量表现均比较大，因此，通过新型煤化工领域中的节能减排技术探究和应用，利用煤炭资源进行氨加工，为其他行业领域的化工生产中氨需求提供支持，具有较好的可行性。

（二）研发水煤浆技术

水煤浆是新型含油燃料，具有稳定性特点。传统燃料运输复杂困难，另外燃烧过程中能量产出较小，效率低，有害气体释放过多，对环境污染严重。但水煤浆运输与储存非常便捷，燃烧时释放能量大，燃烧过程中无有害气体，绿色环保。煤浆类型主要有：水煤浆、油煤浆、油水煤等，均具有研发价值。

（三）冷冻法

冷冻法利用水在结晶过程中会自动排除杂质的原理，可实现盐分离，但是不能将盐分步结晶，混合盐无太大经济价值，而且耗能较高。近年来，结合了蒸发结晶和冷冻结晶技术的分质结晶法引起广泛研究，该法在处理由硫酸钠和氯化钠为溶质的浓盐溶液时，效果明显，但是浓盐溶液成分较多、较复杂时，效果较差。此外，还有一些方法如焚烧法、电化学法等。焚烧法易产生氮氧化物、二噁英等有毒物质，且不能回收利用水和盐。电化学法主要是电解盐溶液，但是无论是离子膜法还是隔膜法，都因为盐浓度不稳定、盐种类复杂和有机物污染问题而很难满足电解要求；分质结晶法（也称为盐沉析），即根据溶解度的不同，将浓盐水分步析出、结晶，得到较纯净的结晶盐，不过该方法目前只是实验室研究，还没有工程案例实际应用。值得注意的是，在以膜法为核心的处理技术中，应当最大限度地回收优质水回用到系统水循环中，以减少后期蒸发或结晶的系统规模，使投资项目的经济效益得到提高。因此，为了降低投资和运行成本，可以最大限度地进行膜法预浓缩，以减少蒸发和结晶的规模。使用膜处理技术工艺一般也称为废水减量化工艺，使得膜技术已经成为实现用得起的高盐废水零排放的核心和关键所在之一。目前常用的膜分离技术有超滤、微滤、电渗析及反渗透。其中的超滤、微滤用于高盐废水的处理时，不能有效去除废水中的盐分，但可以有效截留悬浮固体及胶体有机物。使用膜分离技术，结合生物法或蒸发结晶技术，可以充分回收高盐废水中的盐。一般在高盐废水资源化过程中，都会采用2种或2种以上的方法组合。如高温硝低温盐法、热蒸—冷冻—热蒸法、纳滤—两步热蒸法、纳滤—热蒸—冷冻/热蒸法这4种工艺均采用多种工艺进行组合，最终实现结晶盐回收利用，不但使固废减量化，还附产高附加值的工业级硫酸钠和氯化钠，可以达到市售标准，而且高盐废水全部回收利用，达到了真正的零排放。

（四）甲醛合成技术与应用

甲醛作为人类日常生活中常见的有毒有害物质，易存在于居家及办公环境中，严重危害人类健康。虽然甲醛是一种可致癌的有毒有害物质，但在化工行业生产中，可将甲醛衍生物作为一些经济产品的原材料进行应用。其中塑料制品中的聚甲醛以及橡胶产品中的有关甲醛衍生物等，都是在化工行业生产应用中的重要体现。另一方面，我国的化工行业生产中对甲醛衍生物制品的消耗和使用需要数量日益提高，而对传统甲醛衍生物的生产，是以天然气为原材料进行生产获取的，容易受我国天然气资源相对较少问题的限制，导致其生产成本显著较高，且在具体生产中存在相应的资源浪费情况。针对此情况，通过对节能减排技术应用进行甲醛生产与制作，将煤炭作为原材料促进甲醛生产和应用，即对煤炭进行脱硫处理后，利用压缩机进行高温压缩，并在精细脱硫系统处理下生成甲醛，满足甲醛的制作需求。通过有效利用煤炭资源，提高资源利用效率，达到较好的节能与减排生产效益。

（五）烃化物合成

目前，人们对新型煤化工技术广泛关注，许多专家已投入大量资金进行煤化工新技术研究工作中，甲醇发生裂变可以形成烯烃产物，烯烃产物在煤化工技术中占有非常重要的地位。中科院专家对转化技术进行科学开发，甲醇通过化学反应形成烯烃产物，烯烃产物可以避免原料浪费情况，提高煤化工高效率高质量转化。但该技术仍有很多问题，诸多环节存在改进和优化空间。另外，有一种煤化工技术是以煤为基本原料，使甲烷与氧化脱氢反应，生成乙烯，虽转化率较低，但产物选择性比大于70%，可成为煤化工技术未来研究方向。

（六）煤炭的气化

目前各地煤炭企业都在积极利用丰富的煤炭资源大力发展煤气化产业，煤气化相关产业的发展能够为社会提供清洁的能源，满足人们日常生活对燃料的需要。为了更好地促进产业发展，国家也在不断加大科技研发力度，研究最新的煤气化工艺。在煤气化相关工艺发展进程中，国外同行业在技术方面非常成熟，尤其是在水煤浆的气化和干煤粉的气化方面，行业内部进行了深入研究。所以我国未来发展煤炭气化相关产业，要积极学习和借鉴国内外先进的工艺，结合不同地区煤炭资源的特点进行技术研发和对工艺以及技术的改造，研发出适合我国煤制的生产工艺和生产设备。尽管我国对煤气化相关产业的发展一直非常重视，但是以往的研究大多以发展化学工业为前提，所以在未来需要煤炭企业和煤炭高等院校不断加大科技研发力度，结合煤炭工业未来的发展方向和充分利用煤炭资源来展开科技攻关，最大限度地利用煤炭资源，借助煤炭气化相关工艺来研究和探索，充分利用煤矸石、煤泥水等多种煤炭开采废弃物，使此类资源发挥出最大的价值。

（七）将环保技术和科学处理技术有机结合

在煤炭节能减排的管理工作中，应该尽量降低企业的生产成本，即要保证设备尺寸应用效果最佳，生产操作流程最优。经过相关人员的不断开发和探讨，研制出了降低能源消耗非常小，可以二次回收利用的生产设备，如新兴的反应器、热交换器以及塔板设备等。由此可以看出，节能减排工作的开展，离不开相关人员的自主创新，只有加强化工处理技术的精确分析和良好应用，才能够不断提高化工技术水平，建立节能、环保的煤炭企业，促进社会的和谐和稳定发展。

（八）将煤化工产业与化肥产业协同发展

煤化工产业可以和化肥产业协同发展，需要煤化工企业对生产工艺和设备进行升级改造，积极引进国际先进的生产工艺和技术淘汰高污染、高能耗的落后产能。在煤炭主产区建设相关生产线，目前此类生产工艺已经非常成熟，在我国很多煤矿主产区都已经逐步投入生产，利用煤化工产业来生产合成氨有利于对煤炭资源的充分利用，也能更好地促进煤炭工业和化肥产业发展，对促进农业生产也能产生积极意义。

（九）加强对生产过程中节能降耗的管理

煤化工企业首先要重视节能降耗工作，把稳生产，降消耗，提质量，控费用作为企业经营根本出发点，在企业内部形成全员节能降耗意识。成立增收节支创效领导小组，由企业经理任组长，其余领导班子成员任副组长，各科厂负责人任小组成员。制定节支创效年度目标，将电石电耗、电极糊消耗和原料输送破损控制作为年度消耗管控重点，从原材料管理、过程管控、技术管理等方面进行改进。比如对循环硫化床锅炉进行改造，达到节能创效的目的。对物料输送环节进行改造和改进，降低过程破损。紧盯电极糊电阻率指标，引进、试用天宝电极糊，倒逼厂家改进配比，降低电极糊消耗。

（十）有机废水的处理

对有机废水的处理需要利用三个环节来共同实现，其中包含了物化处理、生化处理以及深度处理。物化处理当中，利用隔油池、气浮池和混凝沉淀池来实现处理，油类物质可以在隔油池当中处理，密度较小的油类或者悬浮物质可以在气浮池当中处理，悬浮物和胶体物质可以在混凝沉淀池当中实现去除。在生化处理环节，主要是在一定的工序下实现对有机物的有效处理，来实现对有机物和氮类化合物的去除，其中包含缺氧-好氧脱氮工艺、厌氧-缺氧-好氧工艺、序批式活性污泥法、氧化沟工艺和生物移动床反应器等多种工艺，其中好氧和厌氧的交替运动转换的工艺主要为缺氧-好氧脱氮工艺和厌氧-缺氧-好氧工艺。好氧和厌氧在氧化沟的工艺当中进行有效的区分，可以最终实现硝化和反硝化的现象。对于生物滤池和流化床的有效结合可以在生物移动床反应器的作用下实现，实现脱氮效果。对于深度处理方面，利用臭氧氧化、化学氧化、曝气生物滤池和活性炭可以实现有效应用。在废水的可生化性提升方面，可以利用臭氧和化学氧化进行改善。对于废水当中的COD和氨氮，可以利用曝气生物滤池来实现。对于水体水质的稳定性，在活性炭的基础作用下，对水质波动冲击之后产生的后续膜实现运行。