煤制天然氣排放廢氣協(xié)同處理方案研究

蘇柳俊

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗廢氣;污水處理廢氣;蓄熱式熱氧化工;混合氣體爆炸下限

能否處理好煤制天然氣過程中的“三廢”成了這一項(xiàng)目的瓶頸。最近，在“三廢”處理方面出現(xiàn)了一些新方向、新成果。隨著這些新成果的應(yīng)用，煤制天然氣項(xiàng)目的環(huán)保優(yōu)勢將更明顯，也會(huì)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更大的機(jī)遇。

1. 廢水

煤氣項(xiàng)目產(chǎn)生大量的廢水主要來源于煤炭氣化階段的自來水洗水、蒸汽等。這些溶解煤氣化廢水產(chǎn)生的水溶性污染物，包括氨、苯酚、揮發(fā)酚、石油等氰化物是劇毒物質(zhì)，可引起中樞神經(jīng)中毒，導(dǎo)致癱瘓、窒息;苯、吡啶和多環(huán)芳烴具有致癌性，影響人的身體健康;酚屬于高毒物質(zhì)，對皮膚和黏膜表皮有很強(qiáng)的腐蝕性;廢水排入水體后，同樣使水生生物有毒。煤氣化廢水是一種典型的高濃度、高污染、有毒的工業(yè)有機(jī)廢水，難以降解，對人民和環(huán)境有很大危害。因此，煤氣項(xiàng)目必須想盡辦法，將產(chǎn)生的廢水回收回來。目前，煤氣化廢水通常分為一級處理、二級處理和深度處理。一級處理包括沉淀、過濾、剝離裝置，去除灰塵的一部分石油等，主要的過程就是注意回收有價(jià)值的物質(zhì)。二級處理主要是生化法，如活性污泥法和生物過濾法等。一般經(jīng)二級處理后，廢水可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。深度處理普遍應(yīng)用的方法是臭氧氧化法和活性炭吸附法。在這些技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)一些企業(yè)又研發(fā)出一些新的水處理技術(shù)。研究開發(fā)減量化零排放工藝，采用組合膜（SMCTM），通過優(yōu)化膜系統(tǒng)的回收率及操作條件，以特殊的方式來實(shí)現(xiàn)濃鹽水的濃縮減量化，大幅度降低高鹽水水量，同時(shí)回用水可代替新鮮水進(jìn)行重復(fù)使用。

2.廢氣

天然氣項(xiàng)目在生產(chǎn)出大量清潔能源天然氣的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，其成分主要是二氧化碳、少量硫化物及其他雜質(zhì)。目前這些氣體的處理有兩個(gè)途徑：一是凈化污染物;二是廢氣綜合利用。凈化污染物主要是指對環(huán)境產(chǎn)生危害的氣體進(jìn)行處理，減少向外界的排放量，主要涉及到脫硫脫硝技術(shù)，目前我國該技術(shù)發(fā)展比較成熟。廢氣綜合利用指利用企業(yè)排放的煙氣，回收可燃?xì)?、焦?fàn)t氣、高爐放散氣等;余熱余壓回收利用指通過改進(jìn)工藝結(jié)構(gòu)和增加節(jié)能裝置，以最大幅度地利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱，可用于發(fā)電項(xiàng)目，比如把廢氣收集起來用于集中供暖。目前，煤制天然氣產(chǎn)生的大量CO2主要是處理后直接排空，這會(huì)加劇溫室效應(yīng)。今后國家對環(huán)境保護(hù)將越來越重視，中國開征碳稅將是大勢所趨。碳稅的征收勢必會(huì)降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。如何高效利用煤制天氣項(xiàng)目產(chǎn)生的CO2，將其變廢為寶是目前關(guān)注的焦點(diǎn)。就這一主題，國外的研究主要集中在兩個(gè)方面：一方面是將CO2作為原料，直接生產(chǎn)甲醇;另一個(gè)方面是進(jìn)行CCS（CarbonCaptureandStorage，碳捕獲與封存）處理。二氧化碳甲醇：目前，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種新的鎵鎳催化劑，它可以把H2和CO2轉(zhuǎn)化為甲醇，低于傳統(tǒng)催化劑生成的副產(chǎn)品。CCS：碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)，是生產(chǎn)過程中二氧化碳的凈化，進(jìn)而到新的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)碳的回收，其主要原理是二氧化碳和胺材料在較低溫度下，在適當(dāng)?shù)牡胤郊訜嵋后w胺分離。碳封存技術(shù)可分為“封存”和“海洋封存”兩類。英國政府正在考慮現(xiàn)在捕獲碳儲(chǔ)存北海油田的油孔的集群，留下的采空區(qū)北海石油為基礎(chǔ)的碳儲(chǔ)存。美國的研究結(jié)果是水泥的二氧化碳封存。美國大平原的煤炭天然氣項(xiàng)目的二氧化碳捕獲和凈化處理后，被送到兩個(gè)加拿大油田注入地下提高恢復(fù)效率，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀?，F(xiàn)在在國內(nèi)，神華集團(tuán)鄂爾多斯煤炭基地建設(shè)的二氧化碳捕獲與封存示范工程、陜西延長石油集團(tuán)的二氧化碳驅(qū)實(shí)驗(yàn)，成功列入“十二五”國家科技支撐計(jì)劃和國家863計(jì)劃。

3.廢渣

煤氣項(xiàng)目實(shí)施過程的廢渣主要來自于剩余煤炭氣化廠生產(chǎn)鍋爐燃燒的煤灰、垃圾焚燒渣和廢催化劑等的一部分，如果沒有科學(xué)合理的處理，將極大地影響空氣、地下水等，尤其是對地下水污染更加嚴(yán)重。當(dāng)前主要采用廢渣填埋。填埋法是填入孔或固體廢物殘留蕭條，幫助恢復(fù)和維護(hù)生態(tài)平衡的格局。具體做法是：在垃圾填埋場稀釋，用專用機(jī)械壓實(shí);累積厚度滿足過程要求，然后覆蓋設(shè)計(jì)和黏土壓實(shí)厚度;在垃圾填埋場壓實(shí)、覆蓋，直到充滿了垃圾填埋場，然后對垃圾填埋場進(jìn)行封場處理，關(guān)閉垃圾填埋場進(jìn)行綠化。垃圾填埋的方法并沒有從根本上解決垃圾污染的問題，只是暫時(shí)將廢物隔離，讓它暫時(shí)不會(huì)對周圍的自然環(huán)境造成負(fù)面影響。雨水的侵蝕會(huì)導(dǎo)致廢渣的浸出或流入地下水，這會(huì)造成水體的污染。除了形成大量的垃圾填埋場滲濾液的成分復(fù)雜、高濃度的有害物質(zhì)，排入水體之前必須治理，這將增加項(xiàng)目投資的成本。除了破壞環(huán)境，廢渣還是有其利用價(jià)值的。結(jié)合國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策，根據(jù)不同的固體廢物殘?jiān)?，可以采用不同的方法進(jìn)行處理：粉煤灰，粉煤灰磚是相對成熟的技術(shù)，設(shè)備和工藝都較成熟，產(chǎn)品成本低，性能好，可以使用該項(xiàng)目排放的粉煤灰、礦渣資源為主要原料，在建設(shè)投資高含量的粉煤灰燒結(jié)磚，用于工業(yè)和民用建筑。由于各種礦產(chǎn)資源的限制，日本催化劑的主要原料需要進(jìn)口，其開始在19世紀(jì)50年代早期進(jìn)行廢催化劑的回收。工業(yè)生產(chǎn)中的廢催化劑由常用的催化劑、催化劑回收工廠和專門的回收工廠三方協(xié)調(diào)。美國進(jìn)行了環(huán)境管制，在進(jìn)入必要的環(huán)境時(shí)，有害物質(zhì)變成了無害物質(zhì)。廢催化劑在美國不允許隨便傾倒，埋廢催化劑需要支付巨大的稅收。美國現(xiàn)在已逐漸用一個(gè)全面、扇形、跨學(xué)科的研究項(xiàng)目來解決催化劑回收的問題。美國的復(fù)蘇貴金屬催化劑的價(jià)值遠(yuǎn)超過回收成本，幾乎所有的貴重金屬冶煉廠回收的都是貴金屬催化劑。

結(jié)語

我國的能源現(xiàn)狀是“富煤、貧油、少氣”，在常規(guī)化石能源中，煤炭資源占90%以上。我國探明可直接利用的煤炭儲(chǔ)量達(dá)1886億噸，但煤炭直接燃燒利用會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。而我國天然氣開采量的增加卻趕不上需求量的增加，導(dǎo)致天然氣對外依存度不斷攀升，嚴(yán)重危及國家能源安全，如何清潔高效利用作為能源主體的煤炭，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，保障國家能源安全，是必須直面的一個(gè)難題。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉玉煒，林興軍.煤制天然氣排放廢氣協(xié)同處理方案[J].當(dāng)代化工研究，2017（12）：66-68.