煤制甲醇工藝及三廢處理措施

郝變霞

(鶴壁煤電股份有限公司化工分公司，河南 鶴壁 458000)

當前階段，我國的煤制甲醇工藝還存在著較多問題。和西方國家對比，技術不夠完善，其現代化、一致性、綜合性的管理與保護也不盡人意；在保護生態環境等社會規劃環節也還存在一定的障礙。本文主要介紹了現階段我國煤制甲醇工藝存在的問題，提出了相應改進措施，希望能夠有助于我國煤制甲醇工藝進行可持續性發展。

1 大型煤制甲醇合成工藝選擇

甲醇是一種十分關鍵的有機化工原料，并且在具體的制造過程中是會頻繁用到的有機溶劑之一。現如今，甲醇能夠直接用于加工的產品數量高達幾百種，大范圍的遍布在染料、涂料、合成橡膠與香料等各種產業中，并且和醫藥、農藥等行業也存在密切的關系。我國作為煤炭大國之一，具有十分充足的煤炭儲備量，然而整體的使用效率卻不夠高。煤制甲醇工藝的成熟度不僅會對甲醇的產量、純度造成影響，還和煤炭資源的整體運用效率與企業經濟情況存在著密切的關聯，因此在我國現代化工發展期間存在著不容忽視的關鍵構成要素。

1.1 氣化工藝

將原料煤和水混合在一起后，再和高壓氧同時送到氣化爐當中起到綜合反應，接著產生一氧化碳、二氧化碳與氫，還有甲烷等氣體。在實現氣化反應階段，當中的原料、水與氧氣會共同產生作用，進一步導致氣化反應出現。這種反應所形成的合成氣含有多樣化的成分，重點的反應出現流程基本方程式是：

這種反應的全部環節具有較快的速度，能夠在短期內達到。在離開氣化爐后通過冷卻、洗滌等流程到達變換環節繼續接受處理。

1.2 變換工藝

在氣化期間常常會發生氫氣含量不足的現象，因此變換工段的關鍵任務是把一氧化碳轉化成氫氣，在該環節利用與水產生的反應就能夠達到。在實現轉化之后，再轉入低溫甲醇洗環節，重點是利用低溫甲醇洗工藝來去除變換氣當中的CO2，并且還能同時去除當中的一些雜質與水。另外，還涵蓋了吸收裝置、溶液再生裝置與壓縮制冷裝置等。在變換階段中的關鍵工處理任務就是讓CO和水發生反應，在此期間會形成大量的氫氣，其發生反應的方程式為：

在結束變換階段的生產任務之后，再實施低溫甲醇洗工藝階段。

1.3 甲醇的合成步驟

在合成處理甲醇的過程能夠進行逆轉。要想降低甲醇合成操作后形成的多余反應，以確保甲醇的生產效率，就需要在全部合成期間適當的控制溫度，應該確保溫度在 350 ℃ 左右，并且壓力應該維持在大約 20 MPa，并采用適當數量的催化劑。在合成甲醇時的化學反應通常發生在低溫或低壓的環境下，所以形成的能源消耗也相對更低，反應速度也不夠快。因此，運用催化劑就變得非常重要，利用合成甲醇的原料氣體氫氣和一氧化碳的應用，并保持2∶1(質量比)的配比。要是一氧化碳具有較高的含量就會給溫度造成消極影響，情況嚴重還會影響催化劑的作用時效，因此應該適當的補充氫氣，避免問題出現。

2 化工三廢處理技術

2.1 廢水處理技術

化工廢水指的是在化工生產期間形成的工業廢水、設備洗滌水、排凝水等各種存在不同污染程度的水。它含有多樣化的復雜成分與構成，較大的毒性，B/C較低，生化困難，氣味較大顏色深等特征。在煤制甲醇工藝實施期間按照污染物的特點運用相應的處理技術，對其廢水進行處理的形式重點包含了物理法、化學法、物理化學法、生物法、化學沉淀法、微電解法等大量的處理形式。煤化工行業常年大量用水，且重復運用的效率較低，會排放大量的污水，不但會浪費水資源，導致環境污染，還會由于水資源的不足使得成本增加，企業經營受到威脅等。要想確保企業的可持續進步并降低水資源浪費，增強經濟與社會效益，大部分煤制甲醇化工企業早就對污水回用展開研究，朝著污水“零”排放方向發展。在煤化工環節中，對于高COD、高氨氮的工業廢水，運用“隔油+混凝沉淀+水解酸化+多級A/O生化+接觸氧化+催化氧化+超濾+反滲透”的綜合處理方式滿足污水回用的目的。

2.2 廢渣處理技術

煤制甲醇工藝產生的廢渣作為一種固體，其形態各不相同，部分為塊狀，部分為粒狀，又由于廢物可以劃分成有毒廢物與無毒廢物兩種，所以存在許多的處理方式，重點包括這幾種：

其一，壓實操作。該種處理方式是非常普遍的處理形式，重點是壓實廢棄物品，接著進行減容操作。壓實技術能夠減少廢物處理的成本，可以應用在可降解的無危險廢物當中。

其二，破碎技術。破碎技術屬于傳統處理工藝中的一項，也是當前環節種使用得最頻繁得技術之一。大部分廢物都需要在到達焚燒廠或填埋場前實施簡易操作，把體積較大不宜填埋或焚燒的物品裁剪成體積恰當的形態，再采取后續操作。

其三，剪碎技術在廢物處理技術種是一項必不可少得基本操作。基本上所有的廢物處理技術都要通過剪碎技術操作后再接受后續處理。

其四，生物處理技術。這種工藝技術是通過微生物固體的降解，已滿足自然、環保的廢物處理目的，并且通過降解后的廢物能夠加入到自然界的微循環中，促使自然發展。還有的微生物處理技術能夠把廢棄物品轉化成飼料、能源等，但生物處理技術對微生物的生存環境具有嚴格的要求并需要長時間降解，所以只用再沼氣化、堆肥化當中。

2.3 廢氣處理技術

在煤制甲醇工藝實施期間，會泄漏或排放出許多具有毒害、嚴重污染環境的氣體。這種工業廢氣通常具有這些特點：含有硫氯氮等多種元素，主要由酸堿性、小顆粒的固體粉塵等構成。并且該種工業廢氣的成分差異大、類型多、腐蝕程度高、易燃易爆等特征，使得廢氣的處理變得尤為困難。在處理煤制甲醇工藝廢氣中的污染物時，通常采用脫硫法以降低煤化期間形成的硫化氫氣體占比；通過氨水吸收硫氧化物除去廢氣中的二氧化硫、三氧化硫等；通過氨的還原特性將其運用在氮氧化物的脫硝技術中，極大的降低了酸雨產生幾率。

3 煤制甲醇三廢處理優化措施

3.1 處理制造期間產生的污染問題

第一應該要從對“污染源”進行管控開始，主要包括各種污染的產生來源，要對污染進行防控就應該從源頭的控制入手。而對煤制甲醇工藝而言，占比最多的“污染源”指的就是原料煤，所以有關單位需要增加對環保技術的投入，從煤的生產過程入手，把低碳環保的元素加入到其中，減少煤發生化學反應時產生的不可再利用垃圾污染；加強對環保工藝的研究，優化煤制甲醇時對煤炭的處理方式以及嚴格控制煤制甲醇時污染物的排放。這樣才能從根本上減少煤制甲醇過程之中產生的污染，才能最大可能性的推進生態保護工程的建設與完善，促進煤制甲醇工藝的進一步發展和推廣。

3.2 減少生產成本

有關政府部門需要進一步重視煤制甲醇工藝的發展，同時科學的調配與規劃以煤制甲醇工藝為發展要點的企業相關資金投入情況，進而加大對資金的合理利用與控制人員的培訓成本；招聘大量的專業人才，創建恰當的資金管理機制，對煤制甲醇工藝成本進行管控；在社會生活期間增加資金有關的專業知識推廣，深入了解社會的各個層面。其次，煤制甲醇企業還應該跟隨時代的腳步，采取資金管理措施，積極配合政府制度，以創造出與該企業更相符的發展條件。同時，技術人員需要盡量找到能夠替代煤原料的產品，研究出可以最大化提純甲醇的材料，徹底的減少制甲醇的工藝成本；還能在環境保護方面，重視實驗變量，找出多種反應模式，采用利益最大化，最易實現的一種進行推廣，進一步減少煤制甲醇成本，優化資金問題。

3.3 強化廢水的循環利用

煤制甲醇工藝通常都會存在形式各樣的差異，所以形成的污染物類別與數量也大相徑庭。大多數煤制甲醇企業都應該強化對廢水的循環利用，并且還應該降低污水處理期間的處理荷載量，從而達到反復使用水資源的目的。在部分工藝中設置了預處理等功能系統，首先實施內部消化，再進行外部處理。由于在煤漿氣化期間安裝了灰水處理裝置，對大部分的灰水進行過濾處理后回收，僅有少數的污水在處理后形成黑水。再對該氣體的冷凝系統實施更改，并當作氣體洗滌水，通過低溫甲醇對廢液與廢水進行洗滌，再將其從精餾塔發送至水制漿中為碳源的漿料做準備。

要達到相應的國家排放與環保標準，通常會在大規模的煤制甲醇廠中設置電廠，還會制造設備以處理蒸汽鍋中的燃煤煙氣。存在于煙氣當中的廢氣污染雜質通常包含二氧化硫、氮氧化物與煙塵等，要降低煙氣的排放量，通常需要運用脫硫效率≥90%的石灰石—石膏法煙氣脫硫法。可以運用靜電除塵裝置與高袋式除塵裝置去除灰質，以實現對空氣中煙量進行降低的效果，并且要想降低氮氣的排放量，還能運用低氮燃燒的相關技術。

4 結語

由于我國經濟的持續進步，使得甲醇的需求量不斷增加，并且也提高了對環境的要求，煤制甲醇工藝與期間實施的三廢處理變成了關注的要點。總的來說，對各項煤制甲醇工藝進行對比之后，可以得知我國普遍運用的煤制甲醇工藝重點涵蓋了聯醇生產技術與焦爐氣制甲醇技術。除此之外，應該對煤制甲醇裝置中的氧化碳、硫化氫、氨氣等毒害氣體進行內部消化與外部處理。在處理含有氰、氬、磷等毒害物質元素的廢水時，應該配備相應的蒸汽鍋爐燃煤煙氣處理裝置。由于固體的廢渣在排放過程中體積不均勻，要想連續排放就應該配備相應的清潔車輛從而及時地清除堆積物，滿足減少土地占用的目的。