煤液化技術(shù)的環(huán)保問(wèn)題探析

姚天陽(yáng)

（同煤集團(tuán)煤制天然氣項(xiàng)目籌備處，山西 大同 037003）

1 我國(guó)煤液化技術(shù)污染治理重點(diǎn)

1.1 煤氣化廢水的處理

煤液化技術(shù)有一個(gè)重要的前端工藝技術(shù)就是煤氣化，想要實(shí)現(xiàn)煤間接液化，就要先進(jìn)行煤氣化工作。當(dāng)前的煤氣化技術(shù)有很多種，其中中溫與高溫氣化技術(shù)在當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛，新建的大型煤液化裝置大多采用這種技術(shù)。在煤氣化的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量廢水，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，所以，應(yīng)當(dāng)把煤氣化廢水的處理作為當(dāng)前污染處理的重點(diǎn)目標(biāo)。中溫氣化技術(shù)和高溫氣化技術(shù)產(chǎn)生的廢水成分不同，所以處理的方法也不同。中溫氣化技術(shù)產(chǎn)生的廢水主要成分是焦油、酚等，對(duì)于這些物質(zhì)處理起來(lái)相當(dāng)困難，一般的工藝很難去除，所以要設(shè)立專業(yè)的處理裝置進(jìn)行污染物回收處理。通常的方法是建立焦油和酚氨回收設(shè)計(jì)對(duì)污染物進(jìn)行回收預(yù)處理，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的煤氣化廢水成分變得簡(jiǎn)單，可化性提高，就可以進(jìn)行下一步處理。對(duì)于中溫氣化技術(shù)還可以采取固定層加壓氣化技術(shù)進(jìn)行處理，COD可由5000mg/L降至160mg/L，氨氮從200mg/L降至10mg/L，揮發(fā)酚從470.0mg/L降至0.5mg/L，但是還需要進(jìn)行超濾+反滲透處理才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于高溫氣化技術(shù)產(chǎn)生的廢水處理起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)楦邷貧饣a(chǎn)生廢水可化性較高，可以采用常規(guī)的A/O等生化處理工藝進(jìn)行處理，而且COD可控制在60mg/L以下，經(jīng)過(guò)處理的廢水可以直接用于水循環(huán)系統(tǒng)。

1.2 費(fèi)托合成廢水的處理

煤液化技術(shù)中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是費(fèi)托合成，費(fèi)托合成主要是對(duì)造氣工段產(chǎn)生的合成氣體進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)費(fèi)托反應(yīng)器加入催化劑進(jìn)行催化，最終形成液態(tài)烴類物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，所以要對(duì)這些廢水進(jìn)行合理的處理。首先要分析廢水的成分，高溫和低溫條件下產(chǎn)生的廢水成分不同，高溫費(fèi)托合成的廢水COD高達(dá)15000～17000mg/L，低溫費(fèi)托合成廢水COD可控制在1000～4000mg/L，所以低溫條件下的費(fèi)托合成廢水更容易處理。在廢水處理的過(guò)程中，主要采取的技術(shù)是蒸汽汽提和化學(xué)中和的預(yù)處理措施，通過(guò)這些措施將廢水的COD含量降低到1000mg/L以下，這樣就可以減少?gòu)U水中有機(jī)酸的含量，提高廢水處理效果。

1.3 廢渣的處理

廢渣的處理是煤液化項(xiàng)目中重點(diǎn)處理的污染問(wèn)題，煤液化過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣有很多種，主要有煤氣化爐渣、污水處理污泥、廢催化劑等，每一種廢渣所含成分不同，污染程度和產(chǎn)生量也不同，所以要采取不同的方法進(jìn)行廢渣處理。對(duì)于爐渣來(lái)說(shuō)，處理起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)闋t渣中所含的成分污染程度較小，主要成分與鍋爐灰渣等相近，通過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚聿坏粫?huì)造成污染，還能作為建材水泥的原材料實(shí)現(xiàn)廢物再次利用。爐渣的處理難點(diǎn)在于產(chǎn)量太大，煤液化項(xiàng)目對(duì)煤炭的消耗量十分巨大，所以就會(huì)產(chǎn)生大量的煤氣化爐渣，例如年產(chǎn)380萬(wàn)t油品的間接液化項(xiàng)目就會(huì)產(chǎn)生324萬(wàn)t爐渣，大量的爐渣存儲(chǔ)和運(yùn)輸是一個(gè)主要問(wèn)題，如果處理不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。污水污泥的處理比較復(fù)雜，因?yàn)槲勰嘀兴某煞謴?fù)雜，對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重的破壞，屬于高危險(xiǎn)的廢物，所以在處理的過(guò)程中就要按照相關(guān)要求處理。廢催化劑也是一種高危險(xiǎn)的污染廢物，其中含有大量的重金屬，對(duì)廢催化劑的處理要嚴(yán)格控制，減少處理過(guò)程中的污染。

2 煤液化技術(shù)重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)保問(wèn)題

2.1 能源轉(zhuǎn)化效率

煤液化技術(shù)一直以來(lái)存在著很多的爭(zhēng)議，原因就是煤液化技術(shù)的能源消耗量巨大，所以提高煤液化技術(shù)的能源轉(zhuǎn)化效率既是一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題也是一個(gè)重要的環(huán)境問(wèn)題。目前我國(guó)幾個(gè)大型的煤液化項(xiàng)目的綜合能源轉(zhuǎn)化效率比較低，只有40 ～45 %，這一比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他國(guó)家的煤液化能源轉(zhuǎn)化效率，如美國(guó)能源轉(zhuǎn)化率為85%，德國(guó)煤液化能源轉(zhuǎn)化率為82%，日本能源轉(zhuǎn)化率為80%，國(guó)內(nèi)能源轉(zhuǎn)化率要低于其他國(guó)家的一半。國(guó)內(nèi)消耗資源較多，如果不能提高轉(zhuǎn)化效率將是對(duì)資源的重大浪費(fèi)。煤液化技術(shù)在去除硫、重金屬等雜質(zhì)方面有著很好的效果，假設(shè)提純1t煤，利用該技術(shù)便可去除硫含量11%，這種技術(shù)在能源提純轉(zhuǎn)化方面也具有一定的促進(jìn)作用。將提純出的雜質(zhì)利用到其他原料中，也可以制成化工原料，能夠產(chǎn)出高品質(zhì)的調(diào)和油，但是在生產(chǎn)過(guò)程中也要最大程度地提升能源轉(zhuǎn)化效率，即使是劣質(zhì)煤炭原料也要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，降低我國(guó)煤液化技術(shù)的能源消耗，爭(zhēng)取達(dá)到西方發(fā)達(dá)國(guó)家水平。

2.2 水資源配置

煤液化技術(shù)不但對(duì)能源有著較大的消耗量，而且對(duì)水資源的消耗也十分巨大，我國(guó)是一個(gè)水資源短缺并且分布不均勻的國(guó)家，所以，煤液化技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注重提高水資源的利用效率。煤液化的水資源消耗量大概是8～12 t/t(以每噸成品油計(jì))，在我國(guó)煤資源相對(duì)豐富的秦嶺大別山以北的地區(qū)，水資源卻相對(duì)短缺，這就使得我國(guó)煤炭資源分布與水資源分布不協(xié)調(diào)，在這些地區(qū)建設(shè)煤液化項(xiàng)目，如果技術(shù)使用不當(dāng)，會(huì)造成當(dāng)?shù)貙?duì)資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致原本缺水的地區(qū)更加缺少水資源，一旦產(chǎn)生污染，對(duì)煤炭開(kāi)采地區(qū)的環(huán)境破壞將是毀滅性的，直接影響了正常的生產(chǎn)生活用水的供給。因此，煤液化項(xiàng)目的布局和煤液化技術(shù)應(yīng)當(dāng)注重所在地區(qū)的水資源承載能力。

2.3 高濃度CO2溫室氣體的處理

煤液化項(xiàng)目除了水資源和能源消耗量大，還在生產(chǎn)過(guò)程中排放大量的溫室氣體，一般情況下CO2排放量約為7.5～9.0t/t(以每噸成品油計(jì))。隨著全球變暖等環(huán)境問(wèn)題的逐漸加重，國(guó)際社會(huì)對(duì)溫室氣體的排放問(wèn)題的重視程度越來(lái)越高，我國(guó)在這方面的相關(guān)制度和限制措施逐步實(shí)施，所以煤液化行業(yè)應(yīng)當(dāng)通過(guò)技術(shù)手段減少溫室氣體的排放，符合我國(guó)的發(fā)展形勢(shì)。除了減少溫室氣體的排放量，還可以對(duì)溫室氣體進(jìn)行回收再利用，提高廢氣的利用價(jià)值，因?yàn)槊簹饣懊撎脊に囄矚庵械腃O2具有排放量大、純度高、易集中回收處理的特點(diǎn)。在實(shí)際回收工作中，可以建設(shè)一個(gè)尿素合成裝置，對(duì)高純度的CO2進(jìn)行捕集和綜合利用。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)煤資源儲(chǔ)備較豐富，但是石油和天然氣匱乏，對(duì)能源的消耗量逐年提升，能源形勢(shì)日益嚴(yán)峻。并且國(guó)內(nèi)消費(fèi)資源日趨嚴(yán)重，根據(jù)近幾年數(shù)據(jù)表明，資源消耗比例占全球資源消耗比例的10%。所以煤液化技術(shù)立足于煤炭資源的轉(zhuǎn)化，這與我國(guó)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)相符合，所以應(yīng)當(dāng)不斷提高我國(guó)煤液化技術(shù)，積極開(kāi)發(fā)高水平的煤液化技術(shù)。但是，發(fā)展煤液化技術(shù)的過(guò)程中要綜合考慮我國(guó)煤炭資源、水資源和環(huán)境承載力等因素，減少對(duì)環(huán)境的破壞。