煤化工產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染分析

煤化工產(chǎn)業(yè)帶來的環(huán)境污染分析摘要：本文簡要介紹了煤化工及其產(chǎn)業(yè)情況，并對(duì)煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染問題進(jìn)行分析，指出了煤化工行業(yè)污染物的來源及危害，提出了煤化工污染的防治措施，并給出了發(fā)展煤化工的幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：煤化工、環(huán)境污染、防治措施、建議引言我國的能源資源主要以煤炭和石油、天然氣為主，其中煤炭資源相對(duì)較豐富，也是許多重要化工品的主要原料，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、高速發(fā)展，近年來中國能源、化工品的需求也出現(xiàn)較高的增長速度，煤化工在中國能源、化工領(lǐng)域中已占有重要地位。因此，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，提高煤炭資源的綜合利用水平是今后我國煤炭資源開發(fā)利用的方向。但是，煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)煤炭資源、水資源、生態(tài)、環(huán)境、技術(shù)、資金和社會(huì)配套條件要求較高，煤加工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“三廢”遠(yuǎn)比其他能源(石油、天然氣)高得多。因此，解決煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的環(huán)境污染問題，走清潔生產(chǎn)道路，是關(guān)系到我國煤化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大課題。1.煤化工1.1煤化工的概念煤化工是以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品，而后進(jìn)一步加工成化工、能源產(chǎn)品的過程。主要包括煤的氣化、液化、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。1.2煤化工工藝簡介1.2.1煤的干餾煤的干餾就是將煤置于隔絕空氣的密閉煉焦?fàn)t內(nèi)加熱，隨著溫度的升高，煤中有機(jī)物逐漸分解，得到氣態(tài)的焦?fàn)t氣、液態(tài)的煤焦油和固態(tài)的焦炭，揮發(fā)性的產(chǎn)物中有許多重要化學(xué)品并獲得重要應(yīng)用。按照最終溫度的不同，干餾方法有低溫干餾（500600）、中溫干餾（750800）和高溫干餾（10001100）之分。1.2.2煤炭氣化煤炭氣化是指煤在特定的設(shè)備內(nèi)，在一定溫度及壓力下使煤中有機(jī)質(zhì)與氣化劑（如蒸汽/空氣或氧氣等）發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，將固體煤轉(zhuǎn)化為含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w和CO2、N2等非可燃?xì)怏w的過程。1.2.3煤的液化直接液化，煤在氫氣和催化劑作用下，通過加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過程稱為直接液化。裂化是一種使烴類分子分裂為幾個(gè)較小分子的反應(yīng)過程。因煤直接液化過程主要采用加氫手段，故又稱煤的加氫液化法。間接液化，間接液化是先把煤炭在高溫下與氧氣和水蒸氣反應(yīng)，使煤炭全部氣化、轉(zhuǎn)化成合成氣（CO和H2的混合物），然后再在催化劑的作用下合成為液體燃料的工藝技術(shù)。1.2.4煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)作功，燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。1.2.5煤的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)所謂煤炭多聯(lián)產(chǎn)，是指通過煤炭轉(zhuǎn)換，利用技術(shù)的有機(jī)集成，獲得多種二次能源(電、甲醇等液體燃料、城市煤氣、氫等氣體燃料)和多種高附加值的化工副產(chǎn)品，以及用于工藝過程產(chǎn)生的有效能量的過程。1.3煤化工的發(fā)展與運(yùn)用煤化工開始于18世紀(jì)后半葉，19世紀(jì)形成了完整的煤化工體系。進(jìn)入20世紀(jì)，許多以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機(jī)化學(xué)品多改為以煤為原料生產(chǎn)，煤化工成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。第二次世界大戰(zhàn)以后，石油化工發(fā)展迅速，很多化學(xué)品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉(zhuǎn)移到以石油、天然氣為原料，從而削弱了煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位。煤中有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心，由橋鍵互相連接，并帶有各種官能團(tuán)的大分子結(jié)構(gòu)，通過熱加工和催化加工，可以使煤轉(zhuǎn)化為各種燃料和化工產(chǎn)品。焦化是應(yīng)用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同時(shí)副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤氣化在煤化工中也占有重要的地位，用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣，也用于生產(chǎn)合成氣；煤低溫干餾、煤直接液化及煤間接液化等過程主要生產(chǎn)液體燃料。1.4中國煤化工發(fā)展2006年我國在建煤化工項(xiàng)目有30項(xiàng)，總投資達(dá)800多億元，新增產(chǎn)能為甲醇850萬噸，二甲醚90萬噸，烯烴100萬噸，煤制油124萬噸。而已備案的甲醇項(xiàng)目產(chǎn)能3400萬噸，烯烴300萬噸，煤制油300萬噸。2006年，國家發(fā)改委出臺(tái)了政策并利用各種渠道廣泛征求意見，以期規(guī)范和扶持煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2006年中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤化工技術(shù)也取得了很大的進(jìn)展，開始從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)。2007年我國煤化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步推進(jìn)的一年，在國際油價(jià)一度沖擊百元大關(guān)、全球?qū)μ娲ぴ虾吞娲茉吹男枨笤桨l(fā)迫切的背景下，中國的煤化工行業(yè)以其領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度成為中國能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。煤化工行業(yè)的投資機(jī)遇仍然受到國際國內(nèi)投資者的高度關(guān)注，煤化工技術(shù)的工業(yè)放大不斷取得突破、大型煤制油和煤制烯烴裝置的建設(shè)進(jìn)展順利、二甲醚等相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)。2.煤化工帶來的環(huán)境污染近年來，煤化工發(fā)展重點(diǎn)是現(xiàn)代煤化工，主要是經(jīng)煤氣化制合成氣再深加工生成各種煤基能源化工品。煤氣化是生產(chǎn)各類煤基化學(xué)品(氨、甲醇甲醚等)、煤基液體燃料、煤基低碳烯烴、制氫、先進(jìn)IGCC發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的共性、關(guān)鍵技術(shù)，是煤化工的基礎(chǔ)。由于煤氣化工藝的不同，隨之產(chǎn)生的污染物數(shù)量亦不同。以褐煤、煙煤為原料進(jìn)行氣化產(chǎn)生的污染程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以無煙煤和焦炭為原料的污染物。氣化工藝不同，污水中雜質(zhì)大不相同。與固定床相比，流化床和氣流床工藝的廢水水質(zhì)較好2.1煤化工產(chǎn)業(yè)涉及到的主要環(huán)保問題(1) CO2氣體排放：煤制油的生產(chǎn)和使用過程中CO2排放量高于煉油生產(chǎn)34倍,據(jù)了解,每噸煤制產(chǎn)品油大約排放912t CO2,由天然石油制得的產(chǎn)品油一般每噸只排放3t多CO2,因此,煤制油將極大地增加溫室氣體CO2的排放量,如果不采取相應(yīng)的減排措施,將對(duì)地球的氣候環(huán)境帶來不利影響。(2)工藝廢氣:煤化工生產(chǎn)過程中,工藝廢氣的種類很多,主要有煤炭破碎篩分和轉(zhuǎn)運(yùn)中的煤塵、煤氣化灰水處理低壓閃蒸槽的閃蒸氣、變換汽提的酸性尾氣、低溫甲醇洗尾氣、硫回收冷凝器尾氣、空分裝置排放的污氮和分子篩吸附再生氣、火炬燃燒廢氣、氣化爐烘爐氣和開車尾氣等。(3)水資源:煤化工產(chǎn)業(yè)需要消耗大量的水資源,對(duì)水資源供應(yīng)的可靠性要求很高。我國煤炭資源豐富的西北地區(qū)是未來煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)地區(qū),當(dāng)?shù)匕l(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的積極性十分高,但是這些地區(qū)都是嚴(yán)重缺水的地區(qū),水資源的缺乏將嚴(yán)重制約這些地區(qū)發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)。(4)煤化工生產(chǎn)過程中的工藝廢水種類很多,主要有:煤氣化灰水槽排出的灰水,非溶解性固體和懸浮物濃度很高,并含有氨氮、硫化物、氰化物等氣化生產(chǎn)的特征污染物；變換廢水；酸性氣體脫除廢水；硫回收廢水；氫氣回收廢水；其它工藝廢水等。2.2對(duì)于煤轉(zhuǎn)化的排污情況詳細(xì)分析（1）煤化工粉塵污染備煤系統(tǒng)包括原煤卸料、原煤存貯、破碎篩分、氣化上煤及鍋爐上煤等設(shè)施,在備煤系統(tǒng)中,煤的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、破碎、篩分等過程均產(chǎn)生大量粉塵。（2）煤化工的污水煤氣化排污水為煤轉(zhuǎn)化中的主要工藝廢水,污染組分為COD、BOD5、總氨、總酚、揮發(fā)酚、石油類、氰化物、硫化物、SS等。煤氣洗滌排水(含塵煤氣水)是煤轉(zhuǎn)化中的主要工藝廢水,污染組分為COD、BOD5、總氨、總酚、揮發(fā)酚、石油類、氰化物、硫化物、SS等,水量大,具有一定的處理難度,是煤化工產(chǎn)業(yè)污染防治的重點(diǎn)對(duì)象。變換工藝?yán)淠簽槊簹饫鋮s排水(含油煤氣水),也是煤轉(zhuǎn)化中的主要工藝廢水,污染組分為COD、BOD5、總氨、總酚、揮發(fā)酚、石油類、氰化物、硫化物、SS等。（3）煤化工工藝廢氣污染煤氣化過程中的產(chǎn)排污環(huán)節(jié)主要有煤鎖卸壓弛放氣、煤氣化排污水和氣化灰渣。主要工藝廢氣,污染組分為粉塵、CO、苯并芘、CO2、H2、CH4等,經(jīng)旋風(fēng)除塵后高空排放。低溫甲醇洗工藝尾氣為煤轉(zhuǎn)化中的主要工藝廢氣,污染組分為CO2、甲醇、H2S、N2等。預(yù)洗閃蒸塔排放氣和低溫甲醇洗酸性氣的污染物組分主要為CO2、H2S和CnHm。3.煤化工污染的防治3.1制定煤化工發(fā)展規(guī)劃目前,我國產(chǎn)煤大省發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的熱情很高,煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在過熱現(xiàn)象已是不爭的事實(shí),國家有關(guān)部門正在研究制定全國煤化工發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策和新上煤化工項(xiàng)目的準(zhǔn)入條件。各地應(yīng)在國家政策的指導(dǎo)下,認(rèn)真編制本地區(qū)煤化工產(chǎn)業(yè)的區(qū)域發(fā)展規(guī)劃,綜合考慮地域資源優(yōu)勢(shì)和市場競爭力等各方面的因素,以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),合理規(guī)劃并布局本地區(qū)的煤化工產(chǎn)業(yè),制定合理的區(qū)域性煤化工產(chǎn)業(yè)定位、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)鏈。3.2采取措施改變煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)我國煤炭資源相對(duì)豐富,是煤炭資源大國,但更是煤炭消費(fèi)大國,可提供給煤化工產(chǎn)業(yè)的煤炭資源不可能很多,因此發(fā)展煤化工必須改變我國目前的煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu),以便為煤化工產(chǎn)業(yè)提供充足的煤炭資源。(1)加快發(fā)展核電,減少火力發(fā)電用煤量,國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展增量對(duì)電力的要求應(yīng)盡量依靠核電予以彌補(bǔ),而不是依靠大量發(fā)展火電來彌補(bǔ)。(2)大力發(fā)展民用天然氣和沼氣,減少民用煤的數(shù)量。(3)控制并減少冶金耗煤量,我國焦炭出口量很大,大量消耗緊張的煤炭資源,同時(shí)又留下嚴(yán)重的環(huán)境污染,因此,必須控制焦炭產(chǎn)量,當(dāng)務(wù)之急是控制焦炭企業(yè)的數(shù)量和規(guī)模。(4)加大節(jié)能措施的執(zhí)行力度,減少能耗,提高煤炭利用率。3.3.提高煤炭資源集中度大型煤化工企業(yè)耗煤量巨大,以建設(shè)一個(gè)每年需耗煤10000kt(產(chǎn)能約為25003000kt的煤制油項(xiàng)目,或產(chǎn)能2000kt的煤制烯烴項(xiàng)目)、工廠設(shè)計(jì)壽命為30年的大型煤化工企業(yè)為例,則需配套的煤炭資源為3108t(3億噸),加上為其配套的社區(qū)用煤量(取暖和民用燃?xì)獾?,需要配套的煤炭資源量將大于3108t(3億噸)。因此,發(fā)展煤化工必須提高煤炭資源的集中度,我國煤炭發(fā)展規(guī)劃需作適當(dāng)修改,應(yīng)將提高煤炭集中度的問題補(bǔ)充編入全國煤炭發(fā)展規(guī)劃。3.4實(shí)行嚴(yán)格的節(jié)水制度煤化工產(chǎn)業(yè)不論是生產(chǎn)甲醇及其下游產(chǎn)品、還是生產(chǎn)煤制油產(chǎn)品,都要消耗大量的水資源,水資源可靠與否是建設(shè)大型煤化工企業(yè)的先決條件。我國煤炭資源豐富的西北地區(qū),是煤化工規(guī)劃發(fā)展的重點(diǎn)地區(qū),但也是嚴(yán)重缺水地區(qū),煤化工企業(yè)必須實(shí)行嚴(yán)格的節(jié)水制度,因此控制生產(chǎn)用水、實(shí)現(xiàn)“廢水零排放”應(yīng)成為新上煤化工項(xiàng)目的準(zhǔn)入條件之一。3.5規(guī)范煤化工規(guī)模煤化工的規(guī)模效益非常明顯,煤化工企業(yè)要綜合考慮當(dāng)?shù)刭Y源條件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、品種差異、市場變化趨勢(shì)、技術(shù)成熟程度以及投資情況等因素,確定具有一定市場競爭力的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)模；同時(shí),副產(chǎn)品的加工利用也需主產(chǎn)品要具有足夠的規(guī)模方可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。工廠結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度將顯著提高,運(yùn)營管理將變得十分復(fù)雜,規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益將難以發(fā)揮。綜上所述,確定煤化工項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模時(shí)應(yīng)注意以下問題:(1)煤化工企業(yè)的規(guī)模不能太小,規(guī)模小的煤化工企業(yè)其副產(chǎn)品產(chǎn)量也較小,難以單獨(dú)加工成高附加值的副產(chǎn)品,對(duì)企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益有很大的負(fù)面影響,因此煤化工企業(yè)必須達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。(2)煤化工企業(yè)的規(guī)模又不能太大,規(guī)模太大則工廠結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,運(yùn)營管理十分困難,勢(shì)必抑制規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。(3)目前我國擬建煤制油或煤制烯烴項(xiàng)目的一般規(guī)模(油品3000kt/a,烯烴6001000kt/a)基本上是合適的,若與煉油、IGCC熱電、制氫等產(chǎn)業(yè)進(jìn)行有機(jī)聯(lián)合,則規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。3.5成熟技術(shù)問題煤化工是技術(shù)高度密集的產(chǎn)業(yè),在選擇生產(chǎn)技術(shù)時(shí),不僅要考慮技術(shù)的先進(jìn)性和投資情況,更要考慮技術(shù)的成熟度和存在的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于大型的煤化工聯(lián)合生產(chǎn)裝置,不僅要考慮單項(xiàng)技術(shù)的成熟程度,還要考慮不同技術(shù)組合后的成熟程度,以便將技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制在最小限度之內(nèi)。3.6環(huán)境保護(hù)問題我國煤化工產(chǎn)業(yè)必須走高效、節(jié)能和環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展之路,決不能走單一的煤轉(zhuǎn)化之路,應(yīng)將防范和解決環(huán)境保護(hù)問題貫穿于煤化工項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和管理等全過程之中。清潔生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)技術(shù)是煤化工產(chǎn)業(yè)防范和解決環(huán)境保護(hù)問題的重點(diǎn)和核心,必須予以高度重視,煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)選用成熟的清潔生產(chǎn)技_術(shù),認(rèn)真實(shí)行清潔生產(chǎn)制度3.7發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。從資源流程和對(duì)環(huán)境影響的角度考察，增長方式存在兩種模式：一種傳統(tǒng)模式，即“資源-產(chǎn)品-廢物的單向線性過程。經(jīng)濟(jì)增長越快，資源消耗越大，污染排放越多，對(duì)資源環(huán)境的負(fù)面影響越大。另一種是循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，即“資源-產(chǎn)品-廢棄物-再生資源”的閉環(huán)反饋式循環(huán)過程?，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國家正在走的是這種發(fā)展模式。4.結(jié)束語在大力發(fā)展新型煤化工時(shí)，我們要做到一切從提高系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)保節(jié)約效果出發(fā)，因地制宜，大力鼓勵(lì)和支持環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新，提高能源的循環(huán)利用，降低排放量，減少環(huán)境污染。將環(huán)保理念滲透到經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式中去，通過先進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式解決環(huán)境問題，使我國煤化工企業(yè)走上集約、綠色、綜合高效的可持續(xù)發(fā)展道路。參考文獻(xiàn)：1.陳貴鋒.十二五期間我國潔凈煤技術(shù)發(fā)展值得關(guān)注的方向期刊論文.中國能源,2011,33(8)2.濮洪九.關(guān)于推進(jìn)我國煤炭清潔生產(chǎn)與利用的思考期刊論文.中國能源,2010(03)3.吳波.大力發(fā)展資源節(jié)約型、環(huán)境友好型煤化工產(chǎn)業(yè).中國煤炭加工與綜合利用技術(shù)、市場、產(chǎn)業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