淺談煤化工環(huán)保思路及工藝技術(shù)

彭晶晶

(山西潞安溫莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長治 046307)

引 言

我國具有非常豐富的煤炭資源，但石油資源和天然氣資源卻相對比較少，所以，我們一定要合理開發(fā)、利用煤炭資源，充分發(fā)揮先進(jìn)科技優(yōu)勢，有效提高煤炭資源的利用率[1]。通過對煤化工技術(shù)進(jìn)行充分利用，創(chuàng)造更多的能源，不斷推動我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不斷減小國內(nèi)能源進(jìn)口量，有效降低對能源出口國的依賴性，促使完善的能源保障系統(tǒng)的形成，以更好地應(yīng)對能源危機(jī)[2]。

1 煤化工環(huán)保思路

針對煤炭資源，將其作為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的煤化工技術(shù)將我國緊缺能源生產(chǎn)出來，如，煤油、天然氣等，從某種程度上來說，能夠?qū)鴥?nèi)能源結(jié)構(gòu)的不合理進(jìn)行有效緩解。因此，在整個煤炭產(chǎn)業(yè)鏈中，煤化工技術(shù)的地位是非常重要的。不過，隨著我國社會的不斷發(fā)展，我們亟待解決的問題，就是要采取有效措施，促進(jìn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，對能源進(jìn)行有效協(xié)調(diào)。在對煤化工工藝技術(shù)和環(huán)保思路進(jìn)行深入分析時，我們必須要對能源供應(yīng)進(jìn)行有效保證，并以此為基礎(chǔ)和條件，不斷提高煤化工技術(shù)的創(chuàng)新性，能夠使煤化工技術(shù)變得更具減排性、節(jié)能性，進(jìn)而能夠促使煤化工企業(yè)逐漸發(fā)展成為環(huán)境友好、資源節(jié)約型的企業(yè)，進(jìn)而能夠?qū)γ夯ば袠I(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到一定的推動作用。

在構(gòu)建環(huán)境友好型煤化工企業(yè)時，首先，應(yīng)從源頭開始進(jìn)行，即，在生產(chǎn)煤化工產(chǎn)品時，應(yīng)對清潔標(biāo)準(zhǔn)給予高度重視，將生產(chǎn)實(shí)際情況作為主要依據(jù)，對清潔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格制定，同時，對其進(jìn)行認(rèn)真執(zhí)行，以便在源頭上對污染進(jìn)行有效控制。第二，在煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)有效控制、妥善處理生產(chǎn)附帶的一些污染物，如，廢氣、廢水等，同時，應(yīng)詳細(xì)檢測生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，特別是副產(chǎn)品和半成品，如果這些產(chǎn)品能夠重復(fù)利用，則需對其進(jìn)行最大程度的重復(fù)利用，如果部分產(chǎn)品沒有使用價值，則應(yīng)對其進(jìn)行合理處理。不但要對廢棄物的排放進(jìn)行有效控制，同時還要對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效保證。第三，有效治理污染物，針對煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中排出來的廢棄物，應(yīng)對其進(jìn)行合理處理，使其達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行有效排放。第四，循環(huán)利用廢物，綜合處理廢物以后，再對其進(jìn)行循環(huán)利用，不但能夠有效提高經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠有效節(jié)約生產(chǎn)成本。第五，除了要有效管理產(chǎn)品和排放物，還應(yīng)有效提高工作人員的環(huán)境保護(hù)意識和責(zé)任意識，樹立節(jié)能減排、低碳環(huán)保理念[3-4]。

2 煤化工環(huán)保工藝技術(shù)

2.1 活性焦煙氣凈化技術(shù)

2.1.1 工藝原理

一般情況下，燃煤煙氣中包含多種不同成分的氣體物質(zhì)，如，煙塵、SO2、NO2、O2、水蒸氣、CO2、N2等。活性焦內(nèi)孔隙非常多，能夠?qū)ξ廴疚镞M(jìn)行選擇性吸附。另外，活性焦表面官能團(tuán)非常豐富，這是活性焦的另一種特性。

1) 活性焦脫硫。煙氣排放窗口溫度應(yīng)控制在110 ℃～180 ℃；SO2吸附于活性焦表面，通過和O2、水蒸氣共同產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物為H2SO4，并在活性焦孔隙中得以吸附。具體原理見第219頁式(1)～式(6)。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

2) 活性焦脫硝。將NH3噴入后，出現(xiàn)吸附現(xiàn)象；NOx與吸附態(tài)的NH3二者產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成無污染性的N2，同時，隨著煙氣向外進(jìn)行排放。其中，涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為式(7)～式(10)

(7)

(8)

(9)

(10)

3) 活性焦除塵。針對活性焦床層結(jié)構(gòu)，它能夠充當(dāng)煙塵顆粒過濾器。在活性焦床層中有煙氣通過時，便會過濾到煙塵。

4) 活性焦再生。在再生反應(yīng)器中加入吸附飽和的活性焦，進(jìn)行加熱再生，在加熱再生過程中，便會有SO2釋放出來，進(jìn)而能夠促使活性焦的脫硫活性得以恢復(fù)。其化學(xué)反應(yīng)式為式(11)。

(11)

在所釋放出來的氣體中，具有非常豐富的SO2氣體，因而能夠?qū)⑵渥鳛榛ぴ希杂行Щ厥绽谩：土蜩F礦制硫酸相比，該氣體中O2的濃度會更高一些，在對硫酸進(jìn)行生產(chǎn)時，選用這種氣體是比較合適的。

2.1.2 工藝流程

圖1為活性焦煙氣凈化技術(shù)工藝流程。針對脫除反應(yīng)器，大致劃分為兩大段，即上段和下端，下段是煙氣的主要進(jìn)口，先進(jìn)行脫硫，脫硫完成以后，同氨氣進(jìn)行有效混合，然后進(jìn)入上段中，以進(jìn)行脫硝，最終獲取凈化后的煙氣。在其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，便對其進(jìn)行排放。從上段的頂部，送入活性焦，先進(jìn)行脫硝，在自重作用下，進(jìn)入下端，以進(jìn)行脫硫。經(jīng)過脫硫的活性焦，應(yīng)實(shí)行再生，利用輸送機(jī)，將其送至再生反應(yīng)器進(jìn)行加熱再生。通過篩分后，再生后的活性焦返回到脫除反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行循環(huán)使用，因?yàn)樾∮? mm的粉料會被篩分掉，所以應(yīng)對新鮮活性焦進(jìn)行在線補(bǔ)充。在整個再生過程中，生產(chǎn)出來的SO2氣體被送至副產(chǎn)品加工單元，進(jìn)而生產(chǎn)出商品級硫產(chǎn)品。

2.1.3 活性焦煙氣凈化技術(shù)的特點(diǎn)

1) 具有比較高的脫除效率。針對煙氣中的污染物濃度，并沒有提出特殊要求，能夠?qū)Ω鞣N濃度的污染物進(jìn)行脫除，同時，能夠使地方排放標(biāo)準(zhǔn)或者國家排放標(biāo)準(zhǔn)得以滿足，其中，脫硝效率不低于75%，脫硫效率高達(dá)95%～98%。例如，硫含量高于3%的高硫煤，在燃燒煙氣內(nèi)SO2含量質(zhì)量非常大，在采用活性焦煙氣凈化技術(shù)后，SO2質(zhì)量濃度降至400 mg/L時，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而能夠?qū)ν膺M(jìn)行排放。

圖1 活性焦煙氣凈化技術(shù)工藝流程

2) 對水資源進(jìn)行有效節(jié)約。該技術(shù)屬于干法凈化，對水資源并不會產(chǎn)生消耗，能夠?qū)ζ髽I(yè)水耗指標(biāo)起到一定的降低作用。

3) 具有比較強(qiáng)的煙氣適應(yīng)性。脫硝、活性焦脫硫的窗口溫度就是煙氣排放溫度，和當(dāng)前SCR脫硝技術(shù)比較，該技術(shù)屬于低溫脫硝。

4) 占地面積小。采用活性焦煙氣凈化技術(shù)，能夠同時進(jìn)行脫硝和脫硫，裝置非常緊湊，占地面積不大。和濕法脫硫比較，這種技術(shù)的優(yōu)勢更大。

5) 活性焦能夠循環(huán)再生。活性焦在對污染物進(jìn)行吸附后，能夠再生，并且能夠回收利用再生時釋放的SO2，能夠資源化利用污染物。

2.2 硫回收技術(shù)

新型煤化工中包含很多技術(shù)，如，煤間接液化、煤制烯烴等，其中，將煤炭氣化作為主要源頭，這是該技術(shù)的主要特點(diǎn)，轉(zhuǎn)化煤炭為合成氣，然后再經(jīng)過各種反應(yīng)后，最終合成化工產(chǎn)品。在各種反應(yīng)過程中，需要加入一定的催化劑。一般而言，催化劑對原料氣的純度要求是非常高的，所以一定要凈化合成氣。對于當(dāng)前的合成氣凈化工段，主要選用低溫甲醇洗工藝，以對合成氣中的H2S進(jìn)行吸收，然后加熱閃蒸甲醇，進(jìn)而獲取充滿H2S氣體的尾氣。其中，硫回收技術(shù)流程如第220頁圖2所示。

采用低溫單醇洗工藝時，能夠獲得體積分?jǐn)?shù)為15%～50%的H2S。在回收硫時，常選用Claus工藝，其具體工藝流程為：在高溫燃燒爐內(nèi)加入1/3尾氣，將充足的空氣投入其中進(jìn)行燃燒，保證全部H2S都能夠轉(zhuǎn)化成SO2，接下來剩余2/3 H2S尾氣和這部分氣體一同進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中，產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，生成液態(tài)硫。其具體的化學(xué)反應(yīng)式為式(12)。

圖2 硫回收技術(shù)工藝流程

(12)

對于產(chǎn)生的液態(tài)硫，選用冷凝器進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)行回收，使其成為副產(chǎn)品硫磺，便能夠成為商品銷售。對于硫回收裝置尾氣，在排放之前，一定要進(jìn)行焚燒脫硫。

3 結(jié)語

在我國，煤化工產(chǎn)業(yè)的地位是非常高的，除了在工業(yè)上可以產(chǎn)出更加環(huán)保的工業(yè)產(chǎn)品以外，還能夠生成新能源，以有效保障人們的工作和生活。不過，需要注意的是，必須要對煤化工造成的環(huán)境污染問題給予高度重視，應(yīng)有效增大污染整治力度，另外，還應(yīng)深入研究新型煤化工技術(shù)，有效提高煤化工工藝技術(shù)水平。