现代煤化工污染治理方法分析

中煤科工集团杭州研究院有限公司 刘菲菲

随着我国现代煤化工产业各个大型项目的投产，产量和产能集中释放的现象相继出现，运行负荷持续加大。通过多年研究发现，煤化工项目运行负荷整体较高，同时生产工艺以及相关环保技术存在一定缺陷。因此，需要进一步对生产经济性和稳定性进行合理验证，规范示范项目建设秩序，优化企业整体经营管理水平。

一、煤化工企业污染治理技术

（一）废水污染物控制技术

煤化工废水属于典型的高污染、高浓度、难降解、有毒工业有机废水，所用气化工艺以及入炉煤成分存在差异，其水质具有明显不同的特点。不同煤气化工艺，采取的有效废水工艺处理技术不同。碎煤加压固定床气化相关废水处理工作存在较大难度，至于干煤粉/水煤浆气流床气化废水在处理方面相对而言较为简单。

固定床相关气化废水普遍选择油气水分离、酚氨回收等方法作为预处理措施。同时，为了进一步去除废水中的有机污染物，可以选择好氧、厌氧配套生化处理方法。因此，废水处理的关键并非是生化去除有机物，而是进一步提升废水可生化性。比如某个煤制气项目，有机废水处理工艺包括BAF、沉淀池、活性焦吸附、二沉池、A/O、厌氧水解酸化、隔油沉淀、气浮、调节池、格栅。废水在经过预处理后送入含盐废水处理系统内继续深度处理。由于酚氨回收废水对应水质超出设计值，使得有机废水相关处理系统对应出水的COD值相对较高。且此项目利用了活性焦吸附手段，其出水易焦，拥有大量悬浮物，对后续废水深度处理产生直接影响。

又如，在某个煤制气项目中，相关有机废水的处理工艺主要包括BAC、超滤、调节池、臭氧氧化、混凝沉淀、二沉池、A/O、水解酸化、气浮、隔油沉淀。在项目正式运行后，废水生化处理装置整体运行更为稳定，废水COD普遍控制在每升70毫克以下，氨氮普遍维持在每升2毫克以下，废水处理后充当循环补充水。

气流床气化生产为主的企业，生产形成的气化废水成分较为简单，具有良好的可生化性，可以选择常规生化处理手段使废水顺利达标。比如，某一煤质烯烃项目，企业采用了西门子GSP煤粉加压气化技术，此项技术融合了壳牌气化和德士古优势，形成的废水COD含量大概在每升400到500毫克之间，氨氮含量在每升50毫克到60毫克之间，具有良好的可生化性，所以单纯利用调节、中和以及CAST生化处理工艺，便能够使处理后的废水COD数值维持在每升100毫克以下，氨氮含量普维持在每升20毫克以下。

含盐度较高的废水处理属于废水处理技术的难点，同时也是现代煤化工产业发展中的瓶颈。当前高盐废水处理主要包括蒸发结晶和蒸发塘晾晒两种形式。结合我国现代煤化工项目要求严格按照污污分治、清污分流、深度处理以及分质回用的基础原则进行处理的环境准入条件，高浓度盐水需要率先传输至厂外蒸发塘，蒸发塘需要针对地下水实施有效的防渗处理，并根据危险废物填埋的污控标准采取有效的监控措施。蒸发塘可以借助自然蒸发的形式促进水分蒸腾，结晶盐分在塘底沉积，刮捞后送往危险废物填埋场或直接就地封塘。

（二）废气污染物控制技术

现代煤化工企业中氮氧化物以及二氧化硫排放通常来源于锅炉烟气以及工业废气。煤气化工艺煤内部硫元素发生还原反应，生成硫化氢，而硫化氢经过多级克劳斯工艺，转化成硫酸或硫磺，硫回收率能够超出99.9%。此外，煤气化工艺处于浓度超出95%纯氧以及高温高压水蒸气条件下，煤内氮元素部分进一步转化成NOx。锅炉当前主要是以超低排放标准运行、设计为主。所以氮氧化物以及二氧化硫整体排放量以及排放浓度呈现出逐年降低的发展趋势。

类似于石化化工企业，煤化工企业在实际生产运行中容易产生各种挥发性有机物。具体排放源包括循环冷却系统逸散、RTO尾气排放、低温甲醇洗尾气和洗涤塔根据《挥发性有机物治理政策》以及挥发性有机物综合整治方案要求，当前对于挥发性有机物的排放控制措施具体可以分为四个环节，第一是针对阀门、压缩机、泵、法兰等容易产生泄漏问题的管线组件和基础设备，合理制定有效的修复计划和泄漏检测规划，定期针对设备实施检测工作，及时修复设备，进一步降低漏、滴、冒、跑等问题。将工作重点放到源头控制方面，减少挥发性有机物排放。第二是针对生产装置中所排放的挥发性有机物进行优先回收利用，对于无法有效回收利用的气体经过处理达标后排放。处于应急条件下，将排放气和泄放气全部融入燃烧塔内，通过充分燃烧后排放。第三是对于废水采集以及废水处理过程中所形成的挥发性有机废气实施初步采集后，通过科学处理，达到标准后再排放。第四是选择应用先进清洁生产技术，实现重点识别、清洁转化和煤炭高效利用，对工艺装置组件内挥发性有机物泄漏隐患位置进行重点排查、准确识别，合理制定挥发性有机物预防泄漏和紧急事件处理机制。在油罐车、加油罐、储油库内合理搭配油气采集系统，储油库中同样需要设置油气回收系统，促进材料的循环重复利用。

（三）固废

固体废物方面，现代煤化工产业中的固体废弃物主要包括高浓度废水、废催化剂、废水处理污泥、灰渣以及高效蒸发处理后形成的结晶盐，其中所占比例最大的便是灰渣。灰渣可以用来制作空心砖，污水处理站内形成的污泥可以直接运输至灰渣场进行填埋处理，废催化剂可以送入催化剂生成厂家回收利用。废结晶盐具有较强的可溶性，如果处理不当会随着雨水渗出，对附近环境产生二次污染。废结晶盐在危废处理中需要投入较高费用，企业无法接受该种经济成本。当前废结晶盐处理依然以填埋方式为主，但结合近几年某些企业和科研机构的尝试研究，部分技术通过了工业化验证，主要可以分成两类：第一是选择纳滤分盐以及热法分质结晶耦合两级分盐工艺技术。第二是选择先冷冻析硝，随后蒸发析出盐分两个步骤的分盐结晶工艺技术，再经过热熔结晶处理，制取无水硫酸钠。分盐蒸发结晶相关处理设备和工艺装置主要是以蒸发结晶以及纳滤分盐互相融合的两级分盐技术为主，能够针对高浓度盐水内的硫酸钠结晶盐以及氯化钠结晶盐实施高效结晶和分离，在确保结晶盐良好资源化率以及较高纯度的基础上，进一步减少杂盐产量。

二、污染物治理技术发展建议分析

（一）环境政策建议

煤化工生产中想要合理控制污染排放，提升污染治理水平，应该重点关注事前阶段的控制工作，对当下煤化工产业的无序发展状态进行合理控制，促进产业不断转型升级。由于煤制乙二醇项目在实际建设中普遍存在污染排放量较大、准入条件不清晰以及环境危害性突出、污染治理水平有限等问题，现代煤化工产业创新发展方案内关于煤制乙二醇生产设备超出20万吨产量的企业，需要有序实施煤制乙二醇产业化发展，促进系统配置和工艺技术装备的不断完善发展，建议相关生态环境部门能够及时收回煤制乙二醇对应审批权，从源头控制行业建设无节制现象，避免再次出现甲醇盲目建设问题，规范引导整个行业稳定健康发展。同时促进产业全面升级，打造示范重点。从行业准入门槛开始，科学设计事前制度体系，联系行业污染物的排放标准要求以及行业排污许可始终制度设计，再加上依法依规的事后监管体系，实施准入、排污、落实全过程管理目标。

不断强化相关环保技术研究工作，形成行业污染治理的技术体系，优化行业环境管理实力。积极研究煤制乙二醇污染源问题，联系煤制乙二醇对应煤气化工艺和生产排污状况差异，综合污染治理大数据积累，借助差异化分析调查和系统化研究，评估筛选不同废水和废气防控技术，形成具有良好经济性的污染治理工艺，构建行业污染治理体系，提升行业管理实力。

（二）建设标准体系

从整体发展角度分析，现代煤化工企业生产中普遍存在挥发性有机物排放、高盐废水处理、结晶盐和杂盐处理等方面的问题，建议采取有效措施进一步加快推行煤化工产业污染排放标准、污染物防治技术指南、排污许可制等规定的制定，进一步完善现代煤化工污染治理架构，立足于行业准入门槛对事前制度体系进行合理设计，做好行业排污许可以及排放标准等事中制度设计，合理构建依法依规的事后监管系统，提升竞争力[1]。

（三）污染治理技术

建议推出产学研融合的发展政策，在煤化工企业和各个科研院校之间合理搭建合作平台，不断扩大对于绿色生产以及高端技术等方面的技术研发工作，促进煤化工工艺系统全面优化，技术水平提升，实现智能化升级，有效减少污染物排放，控制水耗，优化污染治理水平，提升煤炭转化率，逐步创建相对完整的技术路线，打造产品种类完善的现代化煤化工产业体系，优化产业环境整体管理实力。加快推进从行业布局以及空间层面上实施的顶层设计，对煤制乙二醇产业绿色发展进行有效的统筹规划，合理缓解重点区域内的环境压力[2]。

三、结语

综上所述，为了实现煤化工行业可持续发展，建议从国家层面合理创建融合平台，全面改善煤化工和石油化工对立竞争现状，促进煤化工产业和冶金建材、电力产业、石油化工产业以及化纤产业的融合发展，搭建循环经济产业集群和经济产业链，进一步提升能源、资源利用率。

相关链接

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏以及焦油加工和电石乙炔化工等。煤化学加工过程。煤中有机质的化学结构，是以芳香族为主的稠环为单元核心，由桥键互相连接，并带有各种官能团的大分子结构，通过热加工和催化加工，可以使煤转化为各种燃料和化工产品。

煤化工以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的过程。

主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。随着世界石油资源不断减少，煤化工有着广阔的前景。

在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。