杜 娟

(山西省環(huán)境科學(xué)研究院，山西 太原 030027)

我國是以煤炭為主要能源的國家，煤炭貯量極為豐富，目前已探明的保有貯量高達(dá)1 萬億噸以上。石油資源則相對(duì)貧乏，國內(nèi)石油產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要，必須依靠大量進(jìn)口石油來支撐。故充分利用我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展清潔能源、實(shí)現(xiàn)資源綜合利用、生產(chǎn)石油化工替代產(chǎn)品，對(duì)于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，降低石油進(jìn)口依存度，保證我國石油安全，保證國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

加氫原料是煤焦油經(jīng)預(yù)處理得到的初加工產(chǎn)品，是含有二元環(huán)芳烴(通常含有20%～35%)、三元環(huán)芳烴、多元環(huán)芳烴、少量膠質(zhì)和少量瀝青質(zhì)的混合物。目前，其主要用作炭黑原料、木材防腐油或低檔燃料油，存在附加值低和污染環(huán)境等問題。加氫反應(yīng)是在高壓下，在有氫存在的條件下，在催化劑床層上發(fā)生的反應(yīng)。主要目的是除去油品中的硫、氧、氮、金屬雜質(zhì)和使烯烴飽和，改變油品的穩(wěn)定性、顏色、氣味、燃燒性能等，以達(dá)到改變油品性質(zhì)、提高使用價(jià)值的目的［1］。雖然煤焦油加氫技術(shù)的逐步工業(yè)化在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤焦油的精深加工，并且通過轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)品獲得了經(jīng)濟(jì)效益。然而，在該類項(xiàng)目的實(shí)施過程中，也存在著不同程度的環(huán)境影響與環(huán)境污染問題。

1 煤焦油加氫項(xiàng)目的概述

1.1 煤焦油的性質(zhì)

以山西某焦化廠的高溫煤焦油為例，煤焦油的性質(zhì)見表1［2］。

1.2 煤焦油加氫的工藝過程

煤焦油經(jīng)過減壓蒸餾預(yù)處理，減壓塔的頂部餾分(簡稱減頂油)和中段餾分(簡稱中段油)一同作為加氫精制原料油，減壓塔底重油或?yàn)r青作為產(chǎn)品銷售。經(jīng)過加氫精制反應(yīng)后的煤焦油餾分，通過高低分離系統(tǒng)，將餾分油與氫氣分離，氫氣循環(huán)利用，餾分油通過分餾系統(tǒng)的切割，分別切割出燃料油調(diào)和組分，塔底的尾油作為加氫裂化的原料油進(jìn)入加氫裂化反應(yīng)器。加氫裂化反應(yīng)器的餾分油與加氫精制的餾分油一同進(jìn)入分餾系統(tǒng)，切割出燃料油調(diào)和組分，完成對(duì)煤焦油的加工過程。煤焦油加氫項(xiàng)目國內(nèi)目前一般采用的工藝流程見圖1［3］。

表1 煤焦油主要性質(zhì)

圖1 煤焦油加氫項(xiàng)目的一般工藝流程

2 煤焦油加氫項(xiàng)目產(chǎn)生的環(huán)境問題

以煤焦油為原料生產(chǎn)燃料油雖然極大程度地改善了煤焦油質(zhì)量，但在生產(chǎn)過程中也不可避免地造成了環(huán)境影響問題。該類項(xiàng)目的環(huán)境影響問題可分為對(duì)環(huán)境空氣、水體、聲環(huán)境的影響以及產(chǎn)生的固體廢棄物對(duì)環(huán)境的影響。

2.1 對(duì)環(huán)境空氣的影響

煤焦油加氫項(xiàng)目對(duì)環(huán)境空氣的影響表現(xiàn)為其生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各類廢氣污染源，主要包括:

(1)焦?fàn)t煤氣提氫工段。預(yù)處理塔部分產(chǎn)生的再生氣，主要污染物為烴類等;該再生氣具有一定的熱值，送燃料氣管網(wǎng)回用。PSA 變壓吸附部分產(chǎn)生的解吸氣，主要污染物為CH4、H2、CO、CO2、N2等;該解吸氣具有一定的熱值，送燃料氣管網(wǎng)回用。所以，提氫工段對(duì)環(huán)境空氣的影響較小。

(2)加氫工段。進(jìn)料加熱爐、氫氣加熱爐、分餾塔重沸爐等各類加熱爐產(chǎn)生的廢氣，主要污染物為煙塵、SO2、NOx 等;各加熱爐以潔凈的解吸氣為燃料氣，燃燒后的煙氣經(jīng)高煙囪可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，故其對(duì)環(huán)境空氣的影響也較小。

(3)原料罐、中間罐及成品罐區(qū)。加氫原料油罐、輕油加氫料罐、重油加氫料罐、石腦油罐、柴油罐等罐區(qū)存在無組織放散氣，主要污染物為烴類。其對(duì)環(huán)境空氣的影響主要表現(xiàn)為對(duì)廠內(nèi)及廠界外近距離范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量的污染。

該類項(xiàng)目的工藝廢氣均能實(shí)現(xiàn)回用;燃燒廢氣為清潔的焦?fàn)t煤氣燃燒后的產(chǎn)物;罐區(qū)在采取相應(yīng)的措施后，本項(xiàng)目的大氣污染源對(duì)環(huán)境空氣的影響較小。

2.2 對(duì)水環(huán)境的影響

煤焦油加氫項(xiàng)目的各生產(chǎn)工段均有不同污染程度、污染類型的廢水排出，其污染源及污染物主要有:

(1)生產(chǎn)工藝廢水

①焦?fàn)t煤氣壓縮及預(yù)處理工段分液罐產(chǎn)生的含油污水;氫氣凈化部分脫氧塔產(chǎn)生的除氧水;加氫預(yù)處理工段抽真空系統(tǒng)撇油罐產(chǎn)生的含油污水;汽提塔底精制燃料油經(jīng)脫水器產(chǎn)生的廢水，上述各類廢水中的主要污染物為CODcr、石油類等;

②加氫精制工段的冷高壓分離器分離出酸性廢水、加氫裂化工段的高壓分離器和低壓分離器分離出酸性廢水、預(yù)分餾塔頂回流罐分離出酸性廢水，主要污染物為CODcr、石油類、氰化物、揮發(fā)酚、H2S、NH3等，各污染物的濃度大致為CODcr1000～2000mg/L，石油類300～500、氰 化 物 10～50、揮 發(fā) 酚 50～100、H2S17000、NH323000。上述廢水經(jīng)撇油泵分離出污油后，酸性水送酸性水預(yù)處理系統(tǒng)處理;該類項(xiàng)目生產(chǎn)工藝廢水中以酸性廢水為主，其產(chǎn)生量較大，污染程度較重。

(2)脫鹽水站排水，或稱化學(xué)處理排水，其廢水中的主要污染物為鹽類和懸浮物，污染程度較小。

(3)全廠循環(huán)水系統(tǒng)排水，廢水中的主要污染物為懸浮物和鹽類等，基本為清凈下水，可直接排放。

上述廢水，特別是污染程度較為嚴(yán)重的各生產(chǎn)工段的排水，若直接排放必然會(huì)污染周邊地區(qū)的地表水及地下水，所以需經(jīng)污水處理站處理后循環(huán)使用或外排。

2.3 對(duì)聲環(huán)境的影響

煤焦油加氫項(xiàng)目生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的噪聲污染主要由各種機(jī)械動(dòng)力設(shè)備造成的機(jī)械振動(dòng)和空氣湍流引起。機(jī)械振動(dòng)噪聲主要來源于壓縮工段的焦?fàn)t氣壓縮機(jī)、氫氣壓縮機(jī)，空冷器以及工藝過程中的各種泵類等機(jī)械動(dòng)力設(shè)備，其聲壓級(jí)一般在85～110dB(A)，若不采取措施，將對(duì)廠區(qū)工作人員以及廠址周邊的居民產(chǎn)生不同程度的噪聲影響。

2.4 固體廢棄物的影響

煤焦油加氫項(xiàng)目生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物以各類廢催化劑為主，其次還有廢吸附劑及少量廢油，參見表2。其中，屬于危險(xiǎn)廢物的廢催化劑需進(jìn)行妥善處置，一般由提供催化劑的廠家自行回收或交送至有危險(xiǎn)廢物處理處置資質(zhì)的單位部門進(jìn)行處理。

表2 固體廢棄物排放特征表

3 煤焦油加氫項(xiàng)目環(huán)境影響問題的防治對(duì)策

煤焦油加氫項(xiàng)目在生產(chǎn)運(yùn)營過程中所產(chǎn)生的環(huán)境影響問題不容忽視，針對(duì)其環(huán)境污染或環(huán)境影響問題的特點(diǎn)，應(yīng)從大氣、水體、噪聲、固體廢棄物這四個(gè)方面，分別提出污染源源頭治理、污染物減排、資源與能源回收利用等相關(guān)措施。

(1)針對(duì)大氣環(huán)境污染問題，焦?fàn)t煤氣提氫工段產(chǎn)生的再生氣及大量的解吸氣，可進(jìn)入全廠的燃料氣管網(wǎng)作為燃料氣回用。這樣，一方面減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染，同時(shí)也為生產(chǎn)過程提供了燃料資源。各加熱爐以潔凈的解吸氣或焦?fàn)t煤氣為燃料氣，燃燒后的煙氣可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。本項(xiàng)目涉及較大規(guī)模的油品罐區(qū)，針對(duì)“小呼吸”減排，對(duì)于易揮發(fā)的輕質(zhì)油品，宜儲(chǔ)存在浮頂罐或內(nèi)浮頂罐中并選用合適的密封裝置;在高溫季節(jié)對(duì)油罐適當(dāng)延長淋水期;針對(duì)“大呼吸”減排，可采用密閉收發(fā)油技術(shù)。

(2)工藝廢水分為兩類:酸性廢水和含油廢水。煤焦油加氫項(xiàng)目中酸性廢水的處理目前國內(nèi)未有成熟可靠的技術(shù)，可參考煉油廠酸性廢水的處理工藝［4－6］。國內(nèi)煉油廠對(duì)酸性廢水的預(yù)處理工藝一般采用空氣氧化法或蒸汽汽提法。空氣氧化法存在處理后的廢水中鹽含量較高的問題，故目前以蒸汽汽提法最為常用。汽提后產(chǎn)生的尾氣中硫化氫和氨的含量較高，也可進(jìn)一步地進(jìn)行硫化氫和氨的回收，用于生產(chǎn)硫磺和液氨等。含油廢水通常先進(jìn)行撇油預(yù)處理，之后再進(jìn)入全廠的污水處理站。

(3)對(duì)于生產(chǎn)過程中的噪聲污染，焦?fàn)t氣壓縮氣、氫氣壓縮機(jī)、各種泵類可采取基礎(chǔ)減振、設(shè)隔音操作室或安裝消音器等措施。

(4)煤焦油加氫項(xiàng)目生產(chǎn)過程中所排放的廢催化劑、廢吸附劑大都為危險(xiǎn)廢物，按要求應(yīng)由生產(chǎn)廠家回收或送至危險(xiǎn)廢物處置中心集中處理，其收集儲(chǔ)存、運(yùn)輸、處置過程均應(yīng)嚴(yán)格按照危險(xiǎn)廢物的相關(guān)管理辦法進(jìn)行。

4 結(jié) 語

煤焦油加氫項(xiàng)目不僅實(shí)現(xiàn)了煤焦油的精深加工，而且開拓了石油替代品生產(chǎn)的新路線。目前的工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目中雖已貫徹了清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，雖然煤焦油加氫技術(shù)的逐步工業(yè)化在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤焦油的精深加工，并且通過轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)品獲得了經(jīng)濟(jì)效益。但該類項(xiàng)目生產(chǎn)過程中不可避免地存在著環(huán)境影響問題。針對(duì)其環(huán)境污染或環(huán)境影響問題的特點(diǎn)，應(yīng)從大氣、水體、噪聲、固體廢棄物這四個(gè)方面，分別提出污染源源頭治理、污染物減排、資源與能源回收利用等相關(guān)措施。因此，將環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作貫穿于煤焦油加氫項(xiàng)目的初設(shè)、設(shè)計(jì)及生產(chǎn)運(yùn)營等各階段，并充分落實(shí)污染物減排及防治措施以減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的有效途徑。充分利用我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展清潔能源、實(shí)現(xiàn)資源綜合利用、生產(chǎn)石油化工替代產(chǎn)品，對(duì)于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，降低石油進(jìn)口依存度，保證我國石油安全，保證國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

總之，煤焦油加氫項(xiàng)目在生產(chǎn)運(yùn)營過程中所產(chǎn)生的環(huán)境影響問題不容忽視，針對(duì)其環(huán)境污染或環(huán)境影響問題的特點(diǎn)，應(yīng)從大氣、水體、噪聲、固體廢棄物這四個(gè)方面，分別采取污染源源頭治理、污染物減排、資源與能源回收利用等相關(guān)措施。第一，針對(duì)大氣環(huán)境污染問題，焦?fàn)t煤氣提氫工段產(chǎn)生的再生氣及大量的解吸氣，可進(jìn)入全廠的燃料氣管網(wǎng)作為燃料氣回用。第二，針對(duì)工藝的酸性廢水和含油廢水采取相應(yīng)處理措施。第三，對(duì)于生產(chǎn)過程中的噪聲污染，焦?fàn)t氣壓縮氣、氫氣壓縮機(jī)、各種泵類可采取基礎(chǔ)減振、設(shè)隔音操作室或安裝消音器等措施。第四，針對(duì)煤焦油加氫項(xiàng)目生產(chǎn)過程中所排放的廢催化劑、廢吸附劑大都為危險(xiǎn)廢物，按要求應(yīng)由生產(chǎn)廠家回收或送至危險(xiǎn)廢物處置中心集中處理，其收集儲(chǔ)存、運(yùn)輸、處置過程均應(yīng)嚴(yán)格按照危險(xiǎn)廢物的相關(guān)管理辦法進(jìn)行。

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