葉田友， 賈建華

（山西焦煤集團五麟煤焦開發(fā)有限責任公司，山西 汾陽 032200）

引 言

近年來，隨著焦化行業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，以剩余焦爐煤氣為原料生產(chǎn)甲醇項目得到了快速發(fā)展，不僅解決了我省焦化行業(yè)只焦不化的問題，而且通過產(chǎn)品甲醇及其深加工獲得了很大的經(jīng)濟效益。當然，在甲醇的生產(chǎn)過程中，同樣存在著不同程度的環(huán)境污染問題。

1 焦爐煤氣制甲醇項目簡介

自2004年底世界上第1套8萬t／a焦爐煤氣制甲醇項目在云南曲靖建成投產(chǎn)以來，國內(nèi)已有近20套焦爐煤氣制甲醇裝置投入生產(chǎn)運行，單套裝置設(shè)計規(guī)模多為10萬t／a～20萬t／a，其工藝流程見圖1。

首先，將來自焦化廠經(jīng)過預(yù)處理的焦爐煤氣送進氣柜，緩沖穩(wěn)壓、壓縮增壓后，進行加氫轉(zhuǎn)化精脫硫，使其總硫體積分數(shù)≤1.0×10－7，此即焦爐煤氣的凈化；然后，通過催化轉(zhuǎn)化方法將焦爐煤氣中的CH4、CmHn轉(zhuǎn)化為合成甲醇的有效氣體組分（H2＋CO），制成甲醇合成所需的合成氣；再次，通過合成氣壓縮機增壓后送入合成塔進行反應(yīng)，生成粗甲醇；最后，對粗甲醇進行精餾，制成精甲醇［1］。項目中轉(zhuǎn)化裝置所需純氧由一套KDON－6000／8000空分裝置提供；另新建2套40t／h的循環(huán)硫化床燃煤鍋爐，為空分和合成汽輪機提供蒸汽動力。在上述工藝流程中，轉(zhuǎn)化與合成是整個焦爐煤氣制甲醇的關(guān)鍵工序。

圖1 焦爐煤氣制甲醇工藝流程

2 環(huán)境影響分析

以剩余焦爐煤氣為原料生產(chǎn)甲醇，雖然極大程度地減少了煤氣放散帶來的環(huán)境污染問題，但在甲醇生產(chǎn)過程中又不可避免地造成其他環(huán)境影響［2］。

2.1 大氣污染影響分析

本項目的廢氣污染源主要為：

1）精脫硫升溫爐、轉(zhuǎn)化預(yù)熱爐煙氣（G1）：燃燒馳放氣，燃燒后煙氣氣體組成為 H2O、N2、CO2、O2、SO2。

2）甲醇合成馳放氣（G2）：來源于合成工段未反應(yīng)氣體，氣量為標準狀態(tài)下13 000m3／h，氣體組成為 H2占77.74%、N2占9.9%、CH4占2.29%、CO2占3.55%、CO占6.45%。主要污染物為CO。

3）甲醇精餾閃蒸氣（G3）：氣量為130m3／h，主要成分為CO2、CH4、CO、甲醇、醚類。

4）甲醇罐區(qū)馳放氣（G4）：隨著環(huán)境溫度變換，通過呼吸閥排出的氣體。其中，主要污染物為CH3OH。

5）2臺40t／h燃煤鍋爐煙氣（G5）：一開一備，主要污染物有煙塵、SO2。

6）煤篩分破碎（G6）：燃料煤和煤矸石破碎過程中產(chǎn)生的粉塵。

7）石灰石破碎（G7）：石灰石破碎過程中產(chǎn)生的粉塵。

8）儲煤場煤塵（G8）：燃料煤在儲煤場遇大風天氣產(chǎn)生的揚塵。大氣污染物產(chǎn)生情況見表1。

表1 項目大氣污染物產(chǎn)生量一覽表

2.2 廢水污染源及污染物分析

1）氣柜水封排水（W1）：排水量為2.5t／h，主要污染物為CODCr、揮發(fā)酚、氰化物、硫化物、NH3－N、SS、石油類等；

2）轉(zhuǎn)化冷凝液（W2）：排水量為1.6t／h，主要污染物為 CODCr、NH3－N等；

3）甲醇精餾排水（W3）：排水量為3t／h，主要污染物為CODCr等；

4）脫鹽水站排水（W4）：排水量為22t／h，主要污染物為鹽類、SS等；

5）循環(huán)水系統(tǒng)排水（W5）：排水量為27t／h，主要污染物為SS、鹽類等；

6）生活污水（W6）：排水量為1.9t／h，主要污染物為CODCr、NH3－N、SS、油類等；

7）車間沖洗排水（W7）：排水量為2t／h，主要污染物為CODCr、SS、油類等；

8）鍋爐排污水（W8），排水量為1t／h。

本項目主要水污染源污染產(chǎn)生情況見表2。

表2 項目水污染源污染物產(chǎn)生情況一覽表

2.3 固體廢物影響分析

本項目產(chǎn)生的固體廢物主要包括精脫硫、轉(zhuǎn)化、甲醇合成工段排出的廢催化劑、鍋爐產(chǎn)生的灰渣、脫硫石膏以及少量生活垃圾。本項目固體廢物產(chǎn)生情況見第69頁表3。

2.4 噪聲影響分析

本項目在運行中產(chǎn)生的噪聲主要由各種機械動力設(shè)備造成的機械振動和空氣湍流引起。機械振動噪聲主要來源于空氣壓縮機、焦爐氣壓縮機、合成氣壓縮機以及工藝過程中的各種泵類等機械動力設(shè)備。項目主要噪聲污染源見第69頁表4。

3 環(huán)境影響防治措施

3.1 廢氣污染物防治措施

3.1.1 儲煤場煤塵

本項目地面采用水泥硬化結(jié)構(gòu)，煤場內(nèi)設(shè)噴水裝置，煤場四周設(shè)2層15m高擋風抑塵網(wǎng)，以封閉煤場，抑塵效果可達90%以上。煤場設(shè)置覆蓋整個煤堆面積的噴灑設(shè)施。根據(jù)煤質(zhì)和環(huán)境條件的不同，通過設(shè)在轉(zhuǎn)運站或尾部驅(qū)動間內(nèi)的控制柜控制灑水噴槍及噴灑時間，調(diào)節(jié)噴灑強度，進行水噴淋抑塵，使煤塵表面保持一定的含水率，不僅達到了有效防塵的效果，而且降低了無效的煤耗，提高了經(jīng)濟效益。

表3 項目固體廢物產(chǎn)生一覽表t／a

表4 主要噪聲污染源

3.1.2 可燃氣體回收系統(tǒng)

本項目產(chǎn)生的可燃氣體包括甲醇合成馳放氣和粗甲醇閃蒸汽，這兩種氣體混合后熱值較高，通過管道送至燃料氣管網(wǎng)作燃料氣使用。

3.1.3 儲罐區(qū)馳放氣

為了降低甲醇蒸汽溢出量，甲醇儲罐選用立式內(nèi)浮頂式儲罐，并采取氮封措施，以大幅度減少甲醇蒸汽的揮發(fā)。由于經(jīng)呼吸閥排出的這部分氣體不便于收集利用，所以直接排放。

3.1.4 循環(huán)流化床鍋爐廢氣污染防治措施3.1.4.1 SO2的防治

1）高煙囪排放

本項目鍋爐煙氣采用一座100m高的煙囪排放。高煙囪排放時利用大氣自身的稀釋擴散能力，對排放的大氣污染物進行稀釋擴散，降低污染物的落地濃度。

2）爐外石灰石－石膏濕法脫硫工藝

石灰石－石膏濕法脫硫工藝采取石灰石－石膏作為吸收劑，主要由吸收劑制備與供應(yīng)、SO2吸收、煙氣、石膏處理等系統(tǒng)組成。其原理為：石灰石與水混合攪拌成吸收漿液，吸收漿液與煙氣在吸收塔內(nèi)接觸混合；煙氣中的SO2與漿液中的碳酸氫鈣及鼓入的氧化空氣進行化學反應(yīng)后，SO2被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏；脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細小液滴，換熱后排入煙囪，脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。此工藝的特點為：脫硫吸收劑的利用率高；鈣硫比僅為1.05或更??；脫硫效率高，一般可達90%以上；適用煤種廣，一般不受燃煤含硫量的限制；應(yīng)用范圍廣泛等。

在石灰石－石膏濕法脫硫過程中，主要化學反應(yīng)如反應(yīng)式（1）和（2）。

3.1.4.2 煙塵的防治

本項目鍋爐煙氣配套采用布袋除塵器，處理后的煙塵經(jīng)石灰石－石膏脫硫法脫硫，總除塵效率可達99.6%以上，處理后煙塵質(zhì)量濃度52mg／m3，排放量21.6t／a，完全滿足標準和總量控制指標的要求。

3.1.5 破碎系統(tǒng)粉塵的防治

在原煤破碎篩分起塵點以及石灰石破碎起塵點均安裝單元袋式除塵器，除塵效率達99.0%以上，粉塵排放質(zhì)量濃度低于50mg／m3。

3.2 廢水治理措施

1）生化污水處理

車間沖洗水、氣柜水封水、甲醇精餾廢水和生活污水共計12t／h，全部收集到生化污水處理站，經(jīng)過A2／O2的工藝處理達標后，全部用于熄焦。污水處理站進、出水情況及處理效果見表5。

表5 污水處理效果一覽表

2）控制跑、冒、滴、漏

為加強對全廠無組織廢液的控制，項目在物料儲槽和輸送機泵等車間設(shè)置廢液收集筒，并在車間道路旁建設(shè)集水管網(wǎng)，統(tǒng)一收集廢液后送至生化污水站處理。同時，項目區(qū)內(nèi)不存留裸露地面，除裝置占地外，或水泥硬化，或綠化。另外，在甲醇生產(chǎn)與儲存區(qū)域四周專門建造圍堰墻，防止因甲醇意外泄漏而污染環(huán)境。

3）全廠防滲要求

項目防滲處理部位包括甲醇各生產(chǎn)裝置區(qū)、物料輸送泵房、儲罐區(qū)、廠區(qū)內(nèi)所有地下工程。項目嚴格按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108）中有關(guān)規(guī)定施工建造。

3.3 固體廢物防治措施

本項目產(chǎn)生的各種固體廢物都采取了合理有效的綜合利用或處置措施，主要的固廢鍋爐灰渣送選定的渣場填埋儲存，少量脫硫石膏送建材廠生產(chǎn)石膏板，脫硫、轉(zhuǎn)化、甲醇合成工段的廢催化劑由有資質(zhì)的生產(chǎn)廠家負責回收，少量生活垃圾由當?shù)丨h(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一處理。

3.4 噪聲防治措施

本項目的主要噪聲源有各類氣體壓縮機、氣體放空系統(tǒng)、循環(huán)水泵等。

1）在選擇設(shè)備時，盡量選用低噪音設(shè)備。

2）在總平面布置時，合理布局，將主要噪聲源或裝置遠離辦公樓，或?qū)⒏咴肼曉O(shè)備集中，便于控制。

3）對氣體放空系統(tǒng)安裝消聲器。

4）壓縮機及各種泵類都采取建筑屏蔽或半屏蔽措施；室內(nèi)墻壁宜粗糙，使吸聲效果更好。

5）對壓縮機、空壓機、風機等采取獨立基礎(chǔ)、與混凝土地面分離等措施，防止共振；電機的底墊下墊入隔振橡膠、隔振墊等，以減小振動的產(chǎn)生。

6）操作室、控制室等工作場所的建筑上進行噪音吸聲處理，采用隔音門、窗以及防噪聲材料，使室內(nèi)噪聲級達到GBJ87－85要求。各噪聲源的防治措施見表6。

3.5 非正常排放的污染物防治措施

本項目雖然選用了較先進的生產(chǎn)技術(shù)，亦采用了新設(shè)備、新材料，但考慮到各種廢氣、廢水非正常排放的可能性，也為了防止廠內(nèi)事故排水對當?shù)氐乇硭h(huán)境造成影響，故本項目同時建造了一座容量為3 000m3的事故池。

表6 主要噪聲污染源及防治措施［2］

事故池的作用如下：

1）當污水處理廠出現(xiàn)故障而無法正常運行時，廠內(nèi)的外排廢水可暫存在事故池中。待污水處理廠恢復(fù)正常運行后，再將事故池中的水排往污水處理系統(tǒng)，滿足24h的儲存量。

2）下雨時收集的初期地表水進入事故池，然后一并送污水處理廠處理，不允許直接排放，以避免跑、冒、滴、漏的甲醇隨地表雨水排放。

3）對于發(fā)生火災(zāi)時使用的消防水，因其中含有可燃燒的甲醇，不能直接外排，應(yīng)當全部收集到事故池中，最后送污水處理站處理。

3.6 綠化措施

根據(jù)各污染源排放特點，因地制宜合理選擇綠化樹種，公司先后投入10多萬元在廠區(qū)空地及道路兩側(cè)進行了專業(yè)綠化，廠區(qū)綠化系數(shù)達到了20%，對美化環(huán)境、滯塵降噪、吸臭殺菌起到了積極的作用。

4 結(jié)論

山西焦煤集團五麟煤焦開發(fā)公司10萬t／a焦爐煤氣制甲醇項目建設(shè)起點高，選擇的工藝、設(shè)備先進，且對各污染環(huán)節(jié)的污染物，能資源化利用的首先進行資源化利用，不能利用的采取了較為完善具體的防治措施，各項污染物排放完全達到標準和總量控制指標的要求，值得同行借鑒。

［1］杜鵑，高建軍，劉偉軍.焦爐煤氣制甲醇項目的環(huán)境影響問題及防治對策［J］.山西化工，2010，30（5）：61.

［2］馮元琦，李關(guān)云.甲醇生產(chǎn)操作問答［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2008：540.