煤液化工艺过程三废排放现状及防治对策

时间：2024-08-31

文_王小娜

1.沈阳环境科学研究院； 2.辽宁省城市生态重点实验室； 3.沈阳环科检测技术有限公司

煤液化是指以煤炭为原料制取汽油、柴油、液化石油气的技术，通常分直接液化和间接液化两种。

我国是富煤、贫油、少气的国家，煤液化技术可以降低我国原油消费的对外依存度。但是煤液化工艺在生产过程中会产生废水、废气、废渣，其中含有有毒有害成分，可能造成环境安全事故，制约煤液化技术的发展。

1 废水

1.1 废水排放现状

煤直接液化污水由4部分组成：低浓度污水、高浓度污水、含盐污水、催化剂废水。

煤间接液化中费托合成是技术关键，根据产物和运行控制条件，可分为高温费托和低温费托，但都会产生废水。高温费托合成废水的COD高达15000～17000mg/L，低温费托合成废水COD达1000～4000mg/L，相对更易于生化处理。

总体来说煤液化废水具有含盐量高、腐蚀性强、污染物种类多等特点。目前，为了减少环境污染、降低水耗，煤液化企业实行废水零排放方案，给煤液化废水的处理又增加了一定的难度。

1.2 常用处理技术

（1）预处理

主要采用物理方式去除部分灰渣、油类等；对于生产废水中含有量大、性质特殊、特别是有回收利用价值的污染物时，要先回收其中的污染物，然后再送污水处理场处理。

（2）生化处理

主要采用厌氧、好氧相结合的生化处理方式进一步处理，但针对不同的污水、不同的污染物含量采用不同的处理工艺。普通的含油污水采用常规的隔油-气浮-A/O生化-生物过滤；煤液化高浓度污水，其中较高浓度的有毒、有害物质残留会严重影响生化处理系统的稳定运行，尤其煤液化废水对NH3-N的生物硝化处理有一定的毒性， A/O处理工艺极易受到影响，因此需要借助污水预处理工艺来解决这个问题。

（3）含盐废水处理

煤制油煤化工企业都会遇到含盐废水的处理问题，一般采用过滤和反渗透或电渗析的工艺来处理。

低含盐废水的处理：常采用反渗透的方式，反渗透是一种以压力为推动力的膜分离过程；在依靠含盐废水给水泵的压力，使水透过反渗透膜，将水中溶解盐或污染杂质阻止在反渗透膜的另一侧，实现废水的回收利用，反渗透膜系统的回收率可达65%～75%。

高含盐废水的处理：目前处置高盐废水的方式有两种，一种是送蒸发塘，利用环境本身的蒸发能力蒸发水分；另一种是采用蒸发结晶技术进一步回收水分，产生结晶盐。

2 废气

2.1 废气排放现状

（1）粉尘气体

粉尘气体的来源为煤储仓、粉煤气化的粉煤仓以及制粉系统过程中的粉尘，一般采用袋式除尘器对粉尘进行收集。

（2）工艺废气

据统计，煤直接液化项目， 1t油耗水8～9t，排放CO23t，期间还要消耗大量电能。而间接液化所要消耗的各种资源更多，耗水是直接液化的1.5倍，CO2排放更大。据统计，间接生产1t油要排放7～8tCO2。原料气中会含有H2S、有机硫以及CO2等杂质，若不去除会对油的品质、设备等造成影响。目前，在大型煤液化工业装置上选用的酸性气体脱除技术主要采用低温甲醇洗技术。

（3）锅炉废气

煤液化工艺需消耗大量电能，配套建设锅炉，锅炉废气污染物主要为二氧化硫，氮氧化物和烟尘。

2.2 常用处理技术

（1）粉尘气体

粉尘气体的处理方式是在各个排放点设置高效除尘器，对于除尘下来的煤尘，应当将其重新返回系统，或者对相关的废气进行高空排放。

常见的除尘装置主要有惯性除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器和静电除尘器。

（2）工艺废气

目前，在大型煤液化工业装置上选用的酸性气体脱除技术主要采用低温甲醇洗技术。脱出的大量酸性气体通过硫磺回收装置回收酸性气体中的元素硫，主要尾气处理工艺包括加氢还原吸收工艺、低温Claus工艺和H2S直接选择氧化工艺等，尾气采用热焚烧工艺焚烧后排入大气。可副产硫磺产品，总硫回收率可达98.5%～99.8%。小型装置多采用栲胶脱硫工艺直接脱除CO2气体并回收硫磺。

（3）锅炉废气

锅炉废气污染物一般采用石灰石-石膏法烟气脱硫法进行脱硫，采用袋式除尘器、静电除尘器来除尘。

3 废渣

3.1 废渣排放现状

煤直接液化工艺在正常生产条件下，每年约产生液化残渣60万t，煤液化残渣中的成分是重质油30%、沥青烯20%、前沥青烯5%和四氢呋喃不溶物(未反应的煤和矿物质)45%，其中未反应的煤约占残渣30%左右，废铁基催化剂占10%左右，煤直接液化残渣一般用于气化炉掺烧、道路沥青改良剂等。

煤间接液化项目产生的废渣主要包括煤气化炉渣、废催化剂等。由于煤液化项目煤炭资源消耗量大，煤气化炉渣产生量也很大。

3.2 废渣处理现状

直接液化残渣主要的去向是循环流化床锅炉掺烧，还可用于生产道路沥青、焦炭、针状焦、碳纤维等。

气化灰渣主要是开展资源化利用，如制作铝系产品、硅系产品、钛白粉等。不经处理直接将灰渣用作路面材料或回填矿井是比较原始的利用形式。灰渣是筑路的好材料，不易下沉，而且施工方便。在农业生产中灰渣可以作为肥料对土壤进行改良，既可以直接用作肥料，也可以采用一定方法将粉煤灰制成磁性肥料、复合肥料及磁性复合肥料。

废催化剂的去向一般厂家回收，或交给有资质的单位进行填埋。

4 污染防治对策建议

4.1 煤制油行业应严格执行产业政策规划

近年来一些煤炭资源产地片面追求经济发展速度，不顾生态环境、水资源承载能力和煤制油工艺技术仍处于示范阶段的现实，不注重能源转化效率和全生命周期能效评价，盲目发展煤化工，要严格执行煤化工产业政策。

4.2 健全煤制油行业环境管理政策标准体系

（1）制定煤制油行业污染防治技术政策

制定煤制油行业污染防治技术政策，引导煤制油行业绿色发展，在再煤制油废水、废气、废渣处理利用方面提出污染防治管理要求，鼓励先进的三废治理技术。

（2）完善煤制油行业环境管理标准规范体系

目前煤化工方面的环境管理标准规范只有《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）、《焦化废水治理工程技术规范》（HJ2022-2012）和《钢铁行业焦化工艺污染防治最佳可行技术指南》（HJ-BAT-004），并无煤制油行业的标准规范，建议制定《煤制油行业污染物排放标准》、《煤制油行业废渣处置和利用工程技术规范》、《煤制油行业废水治理工程技术规范》等。