郝變霞

(鶴壁煤電股份有限公司化工分公司，河南 鶴壁 458000)

當(dāng)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(duì)比，技術(shù)不夠完善，其現(xiàn)代化、一致性、綜合性的管理與保護(hù)也不盡人意；在保護(hù)生態(tài)環(huán)境等社會(huì)規(guī)劃環(huán)節(jié)也還存在一定的障礙。本文主要介紹了現(xiàn)階段我國煤制甲醇工藝存在的問題，提出了相應(yīng)改進(jìn)措施，希望能夠有助于我國煤制甲醇工藝進(jìn)行可持續(xù)性發(fā)展。

1 大型煤制甲醇合成工藝選擇

甲醇是一種十分關(guān)鍵的有機(jī)化工原料，并且在具體的制造過程中是會(huì)頻繁用到的有機(jī)溶劑之一?，F(xiàn)如今，甲醇能夠直接用于加工的產(chǎn)品數(shù)量高達(dá)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(chǎn)業(yè)中，并且和醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)也存在密切的關(guān)系。我國作為煤炭大國之一，具有十分充足的煤炭儲(chǔ)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(huì)對(duì)甲醇的產(chǎn)量、純度造成影響，還和煤炭資源的整體運(yùn)用效率與企業(yè)經(jīng)濟(jì)情況存在著密切的關(guān)聯(lián)，因此在我國現(xiàn)代化工發(fā)展期間存在著不容忽視的關(guān)鍵構(gòu)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(shí)送到氣化爐當(dāng)中起到綜合反應(yīng)，接著產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳與氫，還有甲烷等氣體。在實(shí)現(xiàn)氣化反應(yīng)階段，當(dāng)中的原料、水與氧氣會(huì)共同產(chǎn)生作用，進(jìn)一步導(dǎo)致氣化反應(yīng)出現(xiàn)。這種反應(yīng)所形成的合成氣含有多樣化的成分，重點(diǎn)的反應(yīng)出現(xiàn)流程基本方程式是：

這種反應(yīng)的全部環(huán)節(jié)具有較快的速度，能夠在短期內(nèi)達(dá)到。在離開氣化爐后通過冷卻、洗滌等流程到達(dá)變換環(huán)節(jié)繼續(xù)接受處理。

1.2 變換工藝

在氣化期間常常會(huì)發(fā)生氫氣含量不足的現(xiàn)象，因此變換工段的關(guān)鍵任務(wù)是把一氧化碳轉(zhuǎn)化成氫氣，在該環(huán)節(jié)利用與水產(chǎn)生的反應(yīng)就能夠達(dá)到。在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化之后，再轉(zhuǎn)入低溫甲醇洗環(huán)節(jié)，重點(diǎn)是利用低溫甲醇洗工藝來去除變換氣當(dāng)中的CO2，并且還能同時(shí)去除當(dāng)中的一些雜質(zhì)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(guān)鍵工處理任務(wù)就是讓CO和水發(fā)生反應(yīng)，在此期間會(huì)形成大量的氫氣，其發(fā)生反應(yīng)的方程式為：

在結(jié)束變換階段的生產(chǎn)任務(wù)之后，再實(shí)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(jìn)行逆轉(zhuǎn)。要想降低甲醇合成操作后形成的多余反應(yīng)，以確保甲醇的生產(chǎn)效率，就需要在全部合成期間適當(dāng)?shù)目刂茰囟龋瑧?yīng)該確保溫度在 350 ℃ 左右，并且壓力應(yīng)該維持在大約 20 MPa，并采用適當(dāng)數(shù)量的催化劑。在合成甲醇時(shí)的化學(xué)反應(yīng)通常發(fā)生在低溫或低壓的環(huán)境下，所以形成的能源消耗也相對(duì)更低，反應(yīng)速度也不夠快。因此，運(yùn)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(yīng)用，并保持2∶1(質(zhì)量比)的配比。要是一氧化碳具有較高的含量就會(huì)給溫度造成消極影響，情況嚴(yán)重還會(huì)影響催化劑的作用時(shí)效，因此應(yīng)該適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充氫氣，避免問題出現(xiàn)。

2 化工三廢處理技術(shù)

2.1 廢水處理技術(shù)

化工廢水指的是在化工生產(chǎn)期間形成的工業(yè)廢水、設(shè)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(fù)雜成分與構(gòu)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(shí)施期間按照污染物的特點(diǎn)運(yùn)用相應(yīng)的處理技術(shù)，對(duì)其廢水進(jìn)行處理的形式重點(diǎn)包含了物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法、化學(xué)沉淀法、微電解法等大量的處理形式。煤化工行業(yè)常年大量用水，且重復(fù)運(yùn)用的效率較低，會(huì)排放大量的污水，不但會(huì)浪費(fèi)水資源，導(dǎo)致環(huán)境污染，還會(huì)由于水資源的不足使得成本增加，企業(yè)經(jīng)營受到威脅等。要想確保企業(yè)的可持續(xù)進(jìn)步并降低水資源浪費(fèi)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，大部分煤制甲醇化工企業(yè)早就對(duì)污水回用展開研究，朝著污水“零”排放方向發(fā)展。在煤化工環(huán)節(jié)中，對(duì)于高COD、高氨氮的工業(yè)廢水，運(yùn)用“隔油+混凝沉淀+水解酸化+多級(jí)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(shù)

煤制甲醇工藝產(chǎn)生的廢渣作為一種固體，其形態(tài)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(diǎn)包括這幾種：

其一，壓實(shí)操作。該種處理方式是非常普遍的處理形式，重點(diǎn)是壓實(shí)廢棄物品，接著進(jìn)行減容操作。壓實(shí)技術(shù)能夠減少廢物處理的成本，可以應(yīng)用在可降解的無危險(xiǎn)廢物當(dāng)中。

其二，破碎技術(shù)。破碎技術(shù)屬于傳統(tǒng)處理工藝中的一項(xiàng)，也是當(dāng)前環(huán)節(jié)種使用得最頻繁得技術(shù)之一。大部分廢物都需要在到達(dá)焚燒廠或填埋場前實(shí)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(dāng)?shù)男螒B(tài)，再采取后續(xù)操作。

其三，剪碎技術(shù)在廢物處理技術(shù)種是一項(xiàng)必不可少得基本操作。基本上所有的廢物處理技術(shù)都要通過剪碎技術(shù)操作后再接受后續(xù)處理。

其四，生物處理技術(shù)。這種工藝技術(shù)是通過微生物固體的降解，已滿足自然、環(huán)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(huán)中，促使自然發(fā)展。還有的微生物處理技術(shù)能夠把廢棄物品轉(zhuǎn)化成飼料、能源等，但生物處理技術(shù)對(duì)微生物的生存環(huán)境具有嚴(yán)格的要求并需要長時(shí)間降解，所以只用再沼氣化、堆肥化當(dāng)中。

2.3 廢氣處理技術(shù)

在煤制甲醇工藝實(shí)施期間，會(huì)泄漏或排放出許多具有毒害、嚴(yán)重污染環(huán)境的氣體。這種工業(yè)廢氣通常具有這些特點(diǎn)：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(gòu)成。并且該種工業(yè)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(shí)，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(yùn)用在氮氧化物的脫硝技術(shù)中，極大的降低了酸雨產(chǎn)生幾率。

3 煤制甲醇三廢處理優(yōu)化措施

3.1 處理制造期間產(chǎn)生的污染問題

第一應(yīng)該要從對(duì)“污染源”進(jìn)行管控開始，主要包括各種污染的產(chǎn)生來源，要對(duì)污染進(jìn)行防控就應(yīng)該從源頭的控制入手。而對(duì)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(guān)單位需要增加對(duì)環(huán)保技術(shù)的投入，從煤的生產(chǎn)過程入手，把低碳環(huán)保的元素加入到其中，減少煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的不可再利用垃圾污染；加強(qiáng)對(duì)環(huán)保工藝的研究，優(yōu)化煤制甲醇時(shí)對(duì)煤炭的處理方式以及嚴(yán)格控制煤制甲醇時(shí)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(chǎn)生的污染，才能最大可能性的推進(jìn)生態(tài)保護(hù)工程的建設(shè)與完善，促進(jìn)煤制甲醇工藝的進(jìn)一步發(fā)展和推廣。

3.2 減少生產(chǎn)成本

有關(guān)政府部門需要進(jìn)一步重視煤制甲醇工藝的發(fā)展，同時(shí)科學(xué)的調(diào)配與規(guī)劃以煤制甲醇工藝為發(fā)展要點(diǎn)的企業(yè)相關(guān)資金投入情況，進(jìn)而加大對(duì)資金的合理利用與控制人員的培訓(xùn)成本；招聘大量的專業(yè)人才，創(chuàng)建恰當(dāng)?shù)馁Y金管理機(jī)制，對(duì)煤制甲醇工藝成本進(jìn)行管控；在社會(huì)生活期間增加資金有關(guān)的專業(yè)知識(shí)推廣，深入了解社會(huì)的各個(gè)層面。其次，煤制甲醇企業(yè)還應(yīng)該跟隨時(shí)代的腳步，采取資金管理措施，積極配合政府制度，以創(chuàng)造出與該企業(yè)更相符的發(fā)展條件。同時(shí)，技術(shù)人員需要盡量找到能夠替代煤原料的產(chǎn)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(huán)境保護(hù)方面，重視實(shí)驗(yàn)變量，找出多種反應(yīng)模式，采用利益最大化，最易實(shí)現(xiàn)的一種進(jìn)行推廣，進(jìn)一步減少煤制甲醇成本，優(yōu)化資金問題。

3.3 強(qiáng)化廢水的循環(huán)利用

煤制甲醇工藝通常都會(huì)存在形式各樣的差異，所以形成的污染物類別與數(shù)量也大相徑庭。大多數(shù)煤制甲醇企業(yè)都應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)廢水的循環(huán)利用，并且還應(yīng)該降低污水處理期間的處理荷載量，從而達(dá)到反復(fù)使用水資源的目的。在部分工藝中設(shè)置了預(yù)處理等功能系統(tǒng)，首先實(shí)施內(nèi)部消化，再進(jìn)行外部處理。由于在煤漿氣化期間安裝了灰水處理裝置，對(duì)大部分的灰水進(jìn)行過濾處理后回收，僅有少數(shù)的污水在處理后形成黑水。再對(duì)該氣體的冷凝系統(tǒng)實(shí)施更改，并當(dāng)作氣體洗滌水，通過低溫甲醇對(duì)廢液與廢水進(jìn)行洗滌，再將其從精餾塔發(fā)送至水制漿中為碳源的漿料做準(zhǔn)備。

要達(dá)到相應(yīng)的國家排放與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，通常會(huì)在大規(guī)模的煤制甲醇廠中設(shè)置電廠，還會(huì)制造設(shè)備以處理蒸汽鍋中的燃煤煙氣。存在于煙氣當(dāng)中的廢氣污染雜質(zhì)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(yùn)用脫硫效率≥90%的石灰石—石膏法煙氣脫硫法?？梢赃\(yùn)用靜電除塵裝置與高袋式除塵裝置去除灰質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中煙量進(jìn)行降低的效果，并且要想降低氮?dú)獾呐欧帕浚€能運(yùn)用低氮燃燒的相關(guān)技術(shù)。

4 結(jié)語

由于我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)進(jìn)步，使得甲醇的需求量不斷增加，并且也提高了對(duì)環(huán)境的要求，煤制甲醇工藝與期間實(shí)施的三廢處理變成了關(guān)注的要點(diǎn)?？偟膩碚f，對(duì)各項(xiàng)煤制甲醇工藝進(jìn)行對(duì)比之后，可以得知我國普遍運(yùn)用的煤制甲醇工藝重點(diǎn)涵蓋了聯(lián)醇生產(chǎn)技術(shù)與焦?fàn)t氣制甲醇技術(shù)。除此之外，應(yīng)該對(duì)煤制甲醇裝置中的氧化碳、硫化氫、氨氣等毒害氣體進(jìn)行內(nèi)部消化與外部處理。在處理含有氰、氬、磷等毒害物質(zhì)元素的廢水時(shí)，應(yīng)該配備相應(yīng)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(xù)排放就應(yīng)該配備相應(yīng)的清潔車輛從而及時(shí)地清除堆積物，滿足減少土地占用的目的。