煤氣化工藝技術(shù)比較及產(chǎn)生廢水水質(zhì)分析

王強(qiáng)

摘? ?要：當(dāng)前隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)科技水平的不斷發(fā)展，化工企業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)不斷擴(kuò)大的態(tài)勢(shì)，化工產(chǎn)品的不斷生產(chǎn)同樣也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，這引起了人們的重點(diǎn)關(guān)注。煤氣化工藝被普遍應(yīng)用于煤炭化工中，然而煤質(zhì)材料的利用率不高，且生產(chǎn)中的廢水污染問題日益明顯。基于此，文章首先介紹了煤氣化基本工藝，其次就煤氣化廢水水質(zhì)進(jìn)行分析，以便為相關(guān)化工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤氣化;工藝;廢水水質(zhì)

由于我國自然資源（石油、天然氣）的缺乏，工業(yè)發(fā)展多依賴于煤炭資源。其中，煤炭固態(tài)化模式轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹庑问剑瑸槿藗兊纳a(chǎn)生活提供了極大的便利。當(dāng)前，化工企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)多采取煤氣化技術(shù)工藝，且煤氣化行業(yè)已經(jīng)逐步發(fā)展為我國工業(yè)建設(shè)的主要經(jīng)濟(jì)支撐，對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可忽視的推進(jìn)作用。然而，當(dāng)前的煤氣化制造工藝往往存在環(huán)境污染嚴(yán)重（廢水水質(zhì)排放）、能耗大的問題，同樣，煤氣化相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)效率過低，這不僅對(duì)化工企業(yè)自身的綜合發(fā)展造成了一定的阻礙，同樣影響著周圍的環(huán)境。為此，如何科學(xué)、合理地進(jìn)行煤氣化技術(shù)優(yōu)化成為當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)。

1? ? ?煤氣化基本工藝技術(shù)比較

就煤氣化制造工藝而言，主要采取煤質(zhì)材料為基礎(chǔ)，添加氣化材料，在一定的環(huán)境下（高溫高壓）進(jìn)行固態(tài)煤質(zhì)向氣態(tài)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。上述物理化學(xué)反應(yīng)多以煤氣化爐為發(fā)生設(shè)備，當(dāng)前市場上的煤氣化爐有多種類型，不同煤氣化爐的性能特點(diǎn)主要根據(jù)不同的煤質(zhì)材料特點(diǎn)、制造工藝進(jìn)行分別。通常來說，煤氣化技術(shù)基本工藝可以分為3個(gè)主要方面，即固定床、流化床、氣流床氣化工藝，下面進(jìn)行分別介紹，以便技術(shù)人員充分了解不同工藝的技術(shù)特點(diǎn)[1]。

就固定床氣化工藝而言，其主要以粒徑較小（15～45 mm）的煤質(zhì)為原材料，繼而通過固定氣化技術(shù)進(jìn)行原材料的物理化學(xué)作用。當(dāng)前普遍適用的主要有兩種生產(chǎn)工藝，即間歇式、連續(xù)式氣化，其中，間歇式生產(chǎn)技術(shù)在20世紀(jì)早期就被發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用于煤氣化生產(chǎn)制作過程中，間歇式工藝具有諸多實(shí)用性優(yōu)勢(shì)，如生產(chǎn)成本投入較少、操作簡便高效。值得重視的是，使用該技術(shù)方法煤質(zhì)氣化轉(zhuǎn)換率較低，且耗能較為嚴(yán)重，同樣，生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染物質(zhì)排放極容易造成環(huán)境的污染。為此，國外發(fā)達(dá)技術(shù)研究機(jī)構(gòu)針對(duì)該技術(shù)的不足進(jìn)行了必要的技術(shù)優(yōu)化，我國的化工企業(yè)也不斷與國際進(jìn)行技術(shù)上的接軌，間歇式煤氣化工藝也在逐漸從煤氣化生產(chǎn)中淘汰。與之相反的是，連續(xù)性生產(chǎn)工藝則能完善上述不足，在生產(chǎn)中已取代間歇式生產(chǎn)工藝。

流化床氣化工藝，又被稱為沸騰床技術(shù)，主要采取不斷上升的氣體促使固態(tài)煤質(zhì)流態(tài)化，繼而將流態(tài)化煤質(zhì)與可燃性氣體進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)，充分加大原材料的接觸面積，最終形成煤氣化過程。該方法通常適用于不同種類的固態(tài)煤質(zhì)，這是區(qū)別于其他工藝的主要特點(diǎn)，即便是質(zhì)量極差的煤質(zhì)材料（褐煤）也能得以轉(zhuǎn)換成氣態(tài)原材料。

實(shí)際生產(chǎn)中，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，然而該技術(shù)也存在者不可忽視的環(huán)境問題，如生產(chǎn)制作過程中的粉塵較大，即便有著轉(zhuǎn)換效率方面的優(yōu)勢(shì)，也有煤氣化設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行方面的威脅風(fēng)險(xiǎn)，影響氣化爐等設(shè)備的耐久性，除此之外，該技術(shù)工藝需要較大的反應(yīng)爐體積，在化工廠中占據(jù)了較大的儲(chǔ)存空間，繼而造成企業(yè)一定的造價(jià)開支。

對(duì)于氣流床制造工藝而言，該技術(shù)方法相對(duì)于前面兩種，具有煤氣轉(zhuǎn)換率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，且該技術(shù)相對(duì)先進(jìn)、新型。氣流床制造工藝同樣可以針對(duì)不同種類的原材料，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。原材料的選擇包括兩種主要形式，即干煤粉、水煤漿。水煤漿是將煤質(zhì)材料、水進(jìn)行配置成一定比例，采用泵輸送的方式進(jìn)行氣化爐反應(yīng)，氣化反應(yīng)溫度一般高達(dá)1 500 ℃;干煤粉則是與氣化劑進(jìn)行混合反應(yīng)，繼而在氣化爐設(shè)備中升溫到1 600 ℃，煤質(zhì)轉(zhuǎn)換效率的高低主要取決于氣化爐的具體溫度[2]。

2? ? 煤氣化廢水水質(zhì)分析

化工企業(yè)煤氣化生產(chǎn)制作過程中，廢水排放檢測(cè)是必不可缺的一項(xiàng)工作。不同的技術(shù)工藝需要采取不同的氣化材料，繼而產(chǎn)生不同程度的污染廢水。當(dāng)前化工企業(yè)3種常見煤氣化工藝所使用的氣化爐為加壓魯奇固定床氣化爐、富氧連續(xù)化爐、灰熔流化床氣化爐等。為此，基于上述設(shè)備、材料、工藝，產(chǎn)生的廢水主要包括如下幾種污染物，即焦油、甲酸化合物、氨、氰化物等。不同的氣化爐所產(chǎn)生的廢水污染物含量是不同的，對(duì)環(huán)境的污染程度也有所不同。通過對(duì)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的比對(duì)，將殼牌氣化爐作為目前最為先進(jìn)的煤氣化工藝，通過氧化反應(yīng)及降溫系統(tǒng)，可以很明顯地減少排放的廢水，在一定情況下甚至可以做到零污染[3]。

3? ? 結(jié)語

總而言之，隨著當(dāng)前環(huán)境文明建設(shè)的不斷進(jìn)步，化工產(chǎn)業(yè)中的煤氣化生產(chǎn)技術(shù)也在不斷優(yōu)化，化工環(huán)境污染的問題需要從源頭上進(jìn)行分析、解決。對(duì)于政府而言，要加大化工企業(yè)污染生產(chǎn)排放檢測(cè)力度，對(duì)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格治理、責(zé)任追究，對(duì)于企業(yè)自身而言，內(nèi)部技術(shù)研發(fā)人員要優(yōu)化相關(guān)制造工藝，最終促進(jìn)化工行業(yè)的不斷發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]劉志娜.煤氣化工藝清潔生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)分析[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017（7）：17.

[2]胡力，孫志剛，胡程晟.基于PRO/Ⅱ的煤氣化工藝模擬與分析[J].大氮肥，2017（4）：217-223.

[3]佚名.超臨界水煤氣化工藝動(dòng)力循環(huán)設(shè)計(jì)與性能分析[D].大連：大連理工大學(xué)，2018.