煤制甲醇工藝及三廢處理措施

張琪(陜西潤中清潔能源有限公司，陜西 咸陽 713600)

1 三廢污染物處理的主要原則

煤制甲醇工藝中三廢污染物的處理是其中一項關鍵措施，若是三廢污染物處理不完全不僅對甲醇煉制有影響，對自然環(huán)境更是會造成巨大污染。所以在三廢污染物處理過程中，一定要對相關工藝技術的應用價值進行分析，同時需要了解分析影響污染物處理質(zhì)量工藝，確保每一個處理環(huán)節(jié)都能按照標準進行，這樣才能確保三廢污染物能夠被充分處理、處置和再利用。要實現(xiàn)該目的就必須重視提高資源利用率的問題，并且著重考察三廢處理工藝所具備的突出價值，這樣才能真正實現(xiàn)對煤制甲醇三廢污染物處理作用的總結(jié)，并對其中涉及到的相關技術提供更加充足的保障。在三廢污染物處理過程中，要加強對污染物排放標準考察，特別是嚴格檢驗污染物排放方案是否符合國家標準，保證三廢污染物處理措施得到完整全面實施，為后續(xù)三廢污染物處理措施的發(fā)展提供科學技術支持。另外，在進行三廢污染物處理時需要注重對高價值附加產(chǎn)品的回收，特別重視甲醇裝置應用價值總結(jié)，確保甲醇生產(chǎn)工業(yè)的突出價值能夠最大程度體現(xiàn)出來，從而更好地完善三廢污染物處理方案。

2 煤制甲醇的主要生產(chǎn)工藝

2.1 氣化工藝

氣化工藝就是將原料煤和水混合制備成水煤漿，然后通過高壓煤漿泵加壓和高壓氧噴射到氣化爐內(nèi)不完全燃燒，其中的煤和水發(fā)生化學反應，進而產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、氫氣、水蒸氣以及少量的CH4、H2S氣體等，其中還存在著反應：

然后氣體將離開氣化爐經(jīng)過冷卻、洗滌之后進入后工段變換工藝。

2.2 變換工藝

在氣化過程中經(jīng)常會出現(xiàn)氫氣含量不足的現(xiàn)象，所以變換工藝是煤制甲醇過程中最重要的步驟之一，變換工藝的主要作用就是將一氧化碳變換為氫氣，而且在該反應過程中只需要水與其反應就可以完成，不僅解決了氫氣不足的情況，還不需要添加其他物質(zhì)造成反應過程的改變。完成一氧化碳到氫氣的變換后，需要利用低溫甲醇洗工藝除去變換氣體中多余的二氧化碳，同時還能夠除去其中的雜質(zhì)和多余的水。變換工藝中最主要的是式（1）所示的反應。

該反應結(jié)束之后進行低溫甲醇洗工藝即可制得目標甲醇。

2.3 聯(lián)醇生產(chǎn)工藝

在某些小型合成氨廠中，主要通過水洗、銅洗以及碳化等工藝進行甲醇合成工藝的研究設計，在這樣的工藝中可以同時滿足甲醇與合成氨的生產(chǎn)，進而實現(xiàn)聯(lián)醇生產(chǎn)工藝的研究。然而，就目前情況來看這種聯(lián)醇生產(chǎn)工藝再生產(chǎn)是需要特定條件才能完成，比如在一般情況下需要將該反應的壓力維持在特定范圍內(nèi)，并且還要保證反應的溫度保持在200～300 ℃之間，同時需要聯(lián)醇銅基作為反應的催化劑，在同時滿足這三項條件之后才能使反應成功，從而獲得合成氨和甲醇。雖然該反應需要的特定條件過多，但是在實際應用中該反應制得的合成氨純凈度極高，并且能夠一定程度滿足對資源的優(yōu)化利用，從而減少在合成過程中對資源的浪費，從經(jīng)濟角度和環(huán)保角度來看該工藝技術值得發(fā)展，并具備較大發(fā)展空間。

2.4 焦爐氣制甲醇工藝

焦爐氣制甲醇是當前工業(yè)企業(yè)中最常用的方式之一。該工藝技術能夠?qū)崿F(xiàn)對以煤作為原材料制得目標甲醇，其中焦爐氣就是在煤燃燒過程中產(chǎn)生的各種副產(chǎn)品。這些副產(chǎn)品包括一氧化碳、二氧化碳、氫氣、水、甲烷等物質(zhì)，在生活中煤的燃燒主要是為滿足生產(chǎn)生活需要。但是其中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)品摻雜了很多有害氣體，這些有害氣體若是直接排放將會對自然造成很大的影響，甚至危害到人的身體健康，因此利用焦爐氣制得甲醇成為了當前國內(nèi)最主要最實用的方法。在焦爐氣制甲醇過程中首先需要將產(chǎn)生于焦化廠的焦煤氣進行濕法脫硫，然后將脫硫后的氣體送進儲氣罐中進行緩壓縮增壓，然后利用預熱對焦爐氣進行干法脫硫，當焦爐煤氣完成蒸汽預熱后再進行下一步反應。空氣通過空分裝置進行空氣分離從而獲得高純度的氧氣。氧氣和蒸汽混合再與預熱的焦爐煤氣通入轉(zhuǎn)化爐中進行部分氧化催化轉(zhuǎn)化，在該反應中需要利用催化劑將焦爐煤氣中的甲烷及少數(shù)多碳烴氧化成為合成甲醇的主要氣體：一氧化碳和氫氣。之后經(jīng)過以上一系列處理后的焦爐煤氣會經(jīng)過廢熱回收、冷凝分離，經(jīng)過該過程后焦爐氣就會制成符合甲醇生產(chǎn)的氫碳比的合成氣，然后合成氣會經(jīng)過壓縮送到甲醇合成塔中進行合成甲醇的反應，經(jīng)過該步驟反應后就能夠初步制得粗甲醇。另外，在該過程中一部分馳放氣會作為循環(huán)氣體經(jīng)過壓縮后進入甲醇合成塔中。粗甲醇經(jīng)過精餾就可以獲得精甲醇。經(jīng)過上述一系列工藝步驟之后鍋爐煤氣就反應制得了精甲醇，而在這些反應過程中最重要的就是焦爐煤氣的回收利用，以及通入氧氣的純度[1]。

3 煤制甲醇的三廢處理措施

3.1 粉塵氣體的處理措施

在煤制甲醇工藝中對于粉塵氣體的處理首先需要考慮粉塵氣體的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生因素，同時也要對煤儲倉庫和粉煤倉庫的具體情況進行詳細的了解和考察，這樣才能更全面地了解制粉系統(tǒng)的運作，從而尋找更加有效的方式控制粉塵對環(huán)境的污染。處理粉塵氣體時需要對粉塵返回制粉系統(tǒng)的過程進行有效分析，根據(jù)分析情況制定更加科學合理的方案處理煤塵等污染物，并為過程中產(chǎn)生的粉塵氣體提供有效處理優(yōu)化系統(tǒng)。另外，在該過程中需要加強對廢氣中有害氣體含量的研究，同時需要重視氣體處理工藝和設備的維護和更新，進而保證釋放出的氣體對人身安全不會造成威脅，并且能夠最大限度地減少對環(huán)境的污染和危害。對于其中存在的有害氣體可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)加入火炬系統(tǒng)配置，對于某些因為機械運行過程中產(chǎn)生事故而排放出的氣體要進行有效檢查分析，保證其不合格氣體的有效處理，并為粉塵氣體處理提供更加科學高效的技術基礎。

另外，在煤制甲醇過程中要重點關注處理后的廢氣的重新利用或返回系統(tǒng)，保證其中產(chǎn)生的可燃廢氣合理處置，該過程不僅可以解決廢氣排放對環(huán)境造成污染，還能保證工業(yè)廢氣所具備的燃料價值能夠充分開發(fā)利用，對于煤制甲醇工藝有著不可忽略的重要意義。廢氣處理工作中要強調(diào)對揮發(fā)性有機物回收裝置的有效應用，特別是過程中因為甲醇揮發(fā)氣而產(chǎn)生的有害氣體，同時需要重視甲醇揮發(fā)氣的剩余價值開發(fā)，確保在生產(chǎn)過程中甲醇蒸汽等有害氣體能夠被充分處理[2]。

3.2 鍋爐燃煤煙氣的處置措施

處置鍋爐燃燒煙氣時要事先制定合理有效的處置方案，并且要對甲醇的制備和應用進行具體分析，對不同類型的制備需要選用不同的處理方案，在處置過程中要根據(jù)國家相關規(guī)定進行，只有符合國家相關標準的鍋爐燃煤煙氣控制和應用措施才能更好地進行處置。同時在處置鍋爐燃煤煙氣時必須重視其中污染物的研究和處理，確保其中的有害氣體不會對環(huán)境和人身安全造成危害，只有確保每一步都符合國家標準才能實現(xiàn)鍋爐燃燒煙氣的有效處置。另外，在處置過程中需要進一步對石灰石的應用情況進行研究分析，并且保證石膏濕法工藝的主要價值有效發(fā)揮，從而使得該過程中脫硫技術的充分應用，最終實現(xiàn)鍋爐燃燒煙氣含量得到更合理的控制。

3.3 鍋爐廢渣的處置措施

所謂鍋爐廢渣就是在煤制甲醇工藝中原料煤燃燒過后剩余的廢渣量，在廢渣處置過程中要按照不同的處置方案進行，并且需要根據(jù)不同類型的固體廢渣進行特征分析，另外其中存在的液體廢渣和氣體廢渣都需要進行特征分析，而分析的主要目的就是為了明確鍋爐廢渣最佳處置方案，從而確保不同類型的鍋爐廢渣得到合理處置。在分析和處置過程中都要重視廢渣有害物質(zhì)的研究分析，同時要進行廢渣處置影響的結(jié)果分析，對于或許會受到廢渣處置影響的人員和設備進行嚴格考察，以便將鍋爐廢渣處置的危害的影響降到最低，并且保證了煤制甲醇工藝的有效應用。在鍋爐廢渣處置時要對占用的土地資源進行預想了解分析，明確相關土地資源的法律法規(guī)問題，從而更好地進行垃圾車配置和管理，避免因為煤制甲醇產(chǎn)生的鍋爐廢渣對土地資源的占用和污染問題產(chǎn)生。

鍋爐燃燒廢渣處置中要考慮到地下水、土壤污染問題，首先需要對地下水、土壤質(zhì)量進行檢測，對可能產(chǎn)生的污染問題和影響做出預想考察，進而制定更加有效的水土保持實施方案，并集合鍋爐燃燒廢渣中碳元素的含量制定行之有效的處置措施。其次，需要重視生產(chǎn)過程更換的催化劑污染物的回收與利用。煤中的硫元素在生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)化為二氧化硫或硫化氫，通過硫回收裝置生產(chǎn)成硫磺，或通過脫硫裝置生產(chǎn)成石膏，要確保硫磺、石膏等有最大程度的綜合利用，從而使鍋爐燃燒產(chǎn)生的廢氣、廢渣處置結(jié)果達到預期。其中，在所有處置過程中工作人員都需要結(jié)合實際情況選擇科學合理的處置方案，特別是對煤氣化裝置進行使用時，要明確其中產(chǎn)生的廢料和有用物質(zhì)的分析，進而對鍋爐燃燒廢渣處置措施進行優(yōu)化，使在該過程中各類材料的價值能夠最大發(fā)揮，并提升對有害物質(zhì)的吸收和處置，為煤制甲醇工藝提供更加優(yōu)質(zhì)的工藝技術[3]。

4 煤制甲醇的三廢處理優(yōu)化措施

4.1 處理制造期間產(chǎn)生的污染問題

三廢污染物處理是煤制甲醇工藝中最重要的問題，想要優(yōu)化煤制甲醇工藝就必須從污染物處理管控開始，在該過程中需要對污染物的來源抓起。在工藝生產(chǎn)中，三廢污染物主要是煤原料，所以在生產(chǎn)過程中要重視煤原料的利用、回收、處理，企業(yè)相關部門應該制定專門針對煤原料處理策略，同時政府單位也應該重視工業(yè)企業(yè)煤原料的處理和環(huán)境污染問題。然而在具體實施過程中企業(yè)需要將低碳環(huán)保的元素加入到生產(chǎn)研發(fā)中，利用科學技術手段減少煤發(fā)生化學反應時產(chǎn)生的污染物。同時對于污染物的處理應該重視回收利用環(huán)節(jié)，最大的環(huán)保就是回收利用再循環(huán)，這樣不僅可以減少原材料的浪費，還可以最大限度地減少環(huán)境污染。所以現(xiàn)階段國內(nèi)煤制甲醇工藝企業(yè)應該加強對環(huán)保工業(yè)的研究，尋找更加有利于環(huán)保的三廢污染物處理方案。只有這樣才能真正實現(xiàn)從根源減少煤制甲醇污染物對環(huán)境的危害，進而促進煤制甲醇工藝的發(fā)展。

4.2 減少生產(chǎn)成本

生產(chǎn)成本對于任何一個工業(yè)企業(yè)而言都非常重要，在煤制甲醇工藝中政府應該加強工藝技術的監(jiān)管工作，同時需要重視煤制甲醇工藝的發(fā)展并為之提供更加科學合理的調(diào)配與規(guī)劃。對相關企業(yè)的資金投入問題政府也應該加以重視，相關企業(yè)應該合理利用資金加強有關人員技術培訓。此外，煤制甲醇工藝相關企業(yè)部門要加大專業(yè)人才招聘，制定更加完整的資金管理制度，對煤制甲醇工藝的成本進行合理管控。另外，工業(yè)企業(yè)在煤制甲醇工藝方面應該緊跟社會發(fā)展腳步，積極配合國家的各項管理政策和資金成本管控制度，為企業(yè)的發(fā)展和煤制甲醇工藝技術未來謀求更加開闊的道路，同時在煤制甲醇技術中相關科學人才要盡力尋找可以代替煤原料的產(chǎn)物，只有控制煤的用量才能最大程度地做到節(jié)省成本。

4.3 強化廢水的循環(huán)利用

在煤制甲醇工藝中，因為各種不可控因素會出現(xiàn)很多不同樣式差異，因此在過程中形成的污染物種類和數(shù)量也會存在較大差異，然而目前國內(nèi)大部分煤制甲醇工業(yè)企業(yè)都只注重甲醇的產(chǎn)量和質(zhì)量，對于污染物處理方面有很大不足。因此各企業(yè)應該更加重視煤制甲醇過程中廢水的循環(huán)利用，并且應該適當降低污水處理期間的處理荷載量，這樣才能確保廢水資源能夠豐富利用，從而減少其中有用物質(zhì)的流失以及資源的浪費。所以工業(yè)企業(yè)應該在煤制甲醇過程中設置預處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要作用就是要進行內(nèi)部消化，完成之后在進行外部處理。而在該系統(tǒng)中由于煤漿氣化過程安裝了灰水處理裝置，所以對于大部分灰水來說都起到了一定的過濾作用，經(jīng)過過濾之后的灰水會得到再一次的循環(huán)利用，而另外一部分煤漿就會形成無法再回收利用的黑水。除此以外，企業(yè)還應該對煤漿氣化產(chǎn)生的氣體洗滌過程加以改善，對洗滌系統(tǒng)進行改革以便氣體洗滌。在低溫甲醇洗工段最終產(chǎn)生的廢甲醇，可送至水煤漿制漿系統(tǒng)再次利用或送到污水處理系統(tǒng)作為微生物細菌的碳源，從而減少三廢的產(chǎn)生量。

5 結(jié)語

在煤制甲醇工藝中了解掌握工藝內(nèi)部的價值有助于優(yōu)化甲醇質(zhì)量，并且對環(huán)境保護也有一定的促進作用，也就是對煤制甲醇的三廢處理措施進行優(yōu)化后，可以同時實現(xiàn)提升甲醇質(zhì)量和減少有害污染物對環(huán)境污染的兩個目的。因此，根據(jù)現(xiàn)階段國內(nèi)煤制甲醇工藝的特征和應用，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題并針對問題提出相應對策，從而制定更加完善的三廢污染物處理措施，對于國內(nèi)煤制甲醇工藝有著巨大作用，也對國內(nèi)工業(yè)正常技術具有一定的積極影響。