煤液化技術的環(huán)保問題探析

姚天陽

（同煤集團煤制天然氣項目籌備處，山西 大同 037003）

1 我國煤液化技術污染治理重點

1.1 煤氣化廢水的處理

煤液化技術有一個重要的前端工藝技術就是煤氣化，想要實現(xiàn)煤間接液化，就要先進行煤氣化工作。當前的煤氣化技術有很多種，其中中溫與高溫氣化技術在當前應用比較廣泛，新建的大型煤液化裝置大多采用這種技術。在煤氣化的過程中，會產(chǎn)生大量廢水，對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的負面影響，所以，應當把煤氣化廢水的處理作為當前污染處理的重點目標。中溫氣化技術和高溫氣化技術產(chǎn)生的廢水成分不同，所以處理的方法也不同。中溫氣化技術產(chǎn)生的廢水主要成分是焦油、酚等，對于這些物質(zhì)處理起來相當困難，一般的工藝很難去除，所以要設立專業(yè)的處理裝置進行污染物回收處理。通常的方法是建立焦油和酚氨回收設計對污染物進行回收預處理，經(jīng)過預處理的煤氣化廢水成分變得簡單，可化性提高，就可以進行下一步處理。對于中溫氣化技術還可以采取固定層加壓氣化技術進行處理，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，但是還需要進行超濾+反滲透處理才能達到標準的要求。對于高溫氣化技術產(chǎn)生的廢水處理起來相對簡單，因為高溫氣化產(chǎn)生廢水可化性較高，可以采用常規(guī)的A/O等生化處理工藝進行處理，而且COD可控制在60mg/L以下，經(jīng)過處理的廢水可以直接用于水循環(huán)系統(tǒng)。

1.2 費托合成廢水的處理

煤液化技術中關鍵的一個環(huán)節(jié)就是費托合成，費托合成主要是對造氣工段產(chǎn)生的合成氣體進行調(diào)節(jié)，通過費托反應器加入催化劑進行催化，最終形成液態(tài)烴類物質(zhì)，這個過程會產(chǎn)生大量的廢水，所以要對這些廢水進行合理的處理。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，高溫費托合成的廢水COD高達15000～17000mg/L，低溫費托合成廢水COD可控制在1000～4000mg/L，所以低溫條件下的費托合成廢水更容易處理。在廢水處理的過程中，主要采取的技術是蒸汽汽提和化學中和的預處理措施，通過這些措施將廢水的COD含量降低到1000mg/L以下，這樣就可以減少廢水中有機酸的含量，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目中重點處理的污染問題，煤液化過程中產(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行廢渣處理。對于爐渣來說，處理起來相對簡單，因為爐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，通過適當?shù)奶幚聿坏粫斐晌廴荆€能作為建材水泥的原材料實現(xiàn)廢物再次利用。爐渣的處理難點在于產(chǎn)量太大，煤液化項目對煤炭的消耗量十分巨大，所以就會產(chǎn)生大量的煤氣化爐渣，例如年產(chǎn)380萬t油品的間接液化項目就會產(chǎn)生324萬t爐渣，大量的爐渣存儲和運輸是一個主要問題，如果處理不當會造成嚴重的環(huán)境污染。污水污泥的處理比較復雜，因為污泥中所含的成分復雜，對環(huán)境有嚴重的破壞，屬于高危險的廢物，所以在處理的過程中就要按照相關要求處理。廢催化劑也是一種高危險的污染廢物，其中含有大量的重金屬，對廢催化劑的處理要嚴格控制，減少處理過程中的污染。

2 煤液化技術重點關注的環(huán)保問題

2.1 能源轉(zhuǎn)化效率

煤液化技術一直以來存在著很多的爭議，原因就是煤液化技術的能源消耗量巨大，所以提高煤液化技術的能源轉(zhuǎn)化效率既是一個重要的經(jīng)濟問題也是一個重要的環(huán)境問題。目前我國幾個大型的煤液化項目的綜合能源轉(zhuǎn)化效率比較低，只有40 ～45 %，這一比例遠遠低于其他國家的煤液化能源轉(zhuǎn)化效率，如美國能源轉(zhuǎn)化率為85%，德國煤液化能源轉(zhuǎn)化率為82%，日本能源轉(zhuǎn)化率為80%，國內(nèi)能源轉(zhuǎn)化率要低于其他國家的一半。國內(nèi)消耗資源較多，如果不能提高轉(zhuǎn)化效率將是對資源的重大浪費。煤液化技術在去除硫、重金屬等雜質(zhì)方面有著很好的效果，假設提純1t煤，利用該技術便可去除硫含量11%，這種技術在能源提純轉(zhuǎn)化方面也具有一定的促進作用。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)煤炭原料也要達到一定的標準，降低我國煤液化技術的能源消耗，爭取達到西方發(fā)達國家水平。

2.2 水資源配置

煤液化技術不但對能源有著較大的消耗量，而且對水資源的消耗也十分巨大，我國是一個水資源短缺并且分布不均勻的國家，所以，煤液化技術在發(fā)展的過程中應當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)，在我國煤資源相對豐富的秦嶺大別山以北的地區(qū)，水資源卻相對短缺，這就使得我國煤炭資源分布與水資源分布不協(xié)調(diào)，在這些地區(qū)建設煤液化項目，如果技術使用不當，會造成當?shù)貙Y源的過度開發(fā)，導致原本缺水的地區(qū)更加缺少水資源，一旦產(chǎn)生污染，對煤炭開采地區(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，煤液化項目的布局和煤液化技術應當注重所在地區(qū)的水資源承載能力。

2.3 高濃度CO2溫室氣體的處理

煤液化項目除了水資源和能源消耗量大，還在生產(chǎn)過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)。隨著全球變暖等環(huán)境問題的逐漸加重，國際社會對溫室氣體的排放問題的重視程度越來越高，我國在這方面的相關制度和限制措施逐步實施，所以煤液化行業(yè)應當通過技術手段減少溫室氣體的排放，符合我國的發(fā)展形勢。除了減少溫室氣體的排放量，還可以對溫室氣體進行回收再利用，提高廢氣的利用價值，因為煤氣化及脫碳工藝尾氣中的CO2具有排放量大、純度高、易集中回收處理的特點。在實際回收工作中，可以建設一個尿素合成裝置，對高純度的CO2進行捕集和綜合利用。

3 結(jié)束語

我國煤資源儲備較豐富，但是石油和天然氣匱乏，對能源的消耗量逐年提升，能源形勢日益嚴峻。并且國內(nèi)消費資源日趨嚴重，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%。所以煤液化技術立足于煤炭資源的轉(zhuǎn)化，這與我國當前的發(fā)展趨勢相符合，所以應當不斷提高我國煤液化技術，積極開發(fā)高水平的煤液化技術。但是，發(fā)展煤液化技術的過程中要綜合考慮我國煤炭資源、水資源和環(huán)境承載力等因素，減少對環(huán)境的破壞。