一（yī）、煤化工在我國的發展

　　煤化工過程是將煤炭（tàn）轉換為氣體、液體和固體產品或半產品，而後（hòu）進一步加工成化（huà）工、能源（yuán）產（chǎn）品的工業。包括焦化、煤氣化、煤液化等。

　　在煤的各種化學加工過程中，焦化是應用較早且至今仍然是較重要的方法。其主要目的（de）是製取冶金用焦（jiāo）炭，同時副產煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。

　　煤氣化（huà）在煤化工中也占有（yǒu）很重要的地位，用於生產城市煤（méi）氣及各種燃料氣（廣泛用於機械、建（jiàn）材等工業），是（shì）潔淨的能源，有利於提高人民生（shēng）活水平和環境保護（hù）；也用於生產合成氣（作為合成氨、合成甲醇等的原（yuán）料），是合成液體（tǐ）燃料等多種產品（pǐn）的原料（liào）。

　　煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產人（rén）造石油和化學產品。在石油短缺時，煤（méi）的液化產品可以替代目（mù）前的天然石油。

　　我國的能源稟賦特（tè）點是“缺（quē）油、少氣、煤（méi）炭（tàn）資源相對豐（fēng）富”，而且煤炭價格相（xiàng）對低廉，煤化工行業在中國麵臨著（zhe）巨大的市場需求（qiú）和發展機遇。

　　新型（xíng）煤化（huà）工產業將在中國能源的可持續利用中扮演重要（yào）的角色，是（shì）今後二十年的重要（yào）發展方向，這對於中國減輕燃煤造成（chéng）的環（huán）境汙染，降低（dī）對進口石油的依賴保障（zhàng）能源安全有著（zhe）重大意義。

　　新型煤化工以生（shēng）產潔淨能源和可（kě）替代石油化工的產品為主，如天然（rán）氣、柴油、汽（qì）油、航空煤油（yóu）、液化石油氣、乙烯原（yuán）料（liào）、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它與能源、化工技術結合，可形（xíng）成煤炭——能源化（huà）工一體（tǐ）化的新興產業。

　　目前，我國（guó）的新型（xíng）煤化工（gōng）項目呈（chéng）現迅速發展、遍地開（kāi）花之勢，僅新疆一個省區，在建和擬（nǐ）建的煤製天然氣項目就達14個。據不完全統計全國煤製烯烴的在建及擬建產能達2800萬噸（dūn），煤製油達4000萬噸，煤製天然氣接近1500億立方米，煤製乙（yǐ）二醇超（chāo）過500萬噸。這些項目（mù）全部建成之後，我國將是世界上產能（néng）較大的新型煤化工國（guó）家。

　　二、煤化工（gōng）汙（wū）水零排放（fàng）的意義

　　2.1節約水資源（yuán）‍

　　新型煤化（huà）工（gōng）耗水量巨大，大型煤化工項（xiàng）目，噸產品耗水在十噸以上，年用水量通常高（gāo）達幾千萬立方米。煤化工的快速發展引（yǐn）發（fā）了區域水資源供需的失衡。我國煤炭資源主要集（jí）中在北方和西北，恰恰這些地方水資源嚴重不足。目前這些地方已（yǐ）出現了水權（quán）紛爭（zhēng），這種情況如果發展下去（qù），會（huì）影響當地工業和農業的正常發展，而且還會帶來很多社會（huì）問題（tí）。

　　煤化工汙水零排放，將汙水較大限度回用，可節約水資源，緩解水資源嚴（yán）重短缺（quē）的困境。

　　2.2保護生態環境，避免水體和地下水汙染‍

　　煤化工企業用水量大，其排放的廢水主要來源於煤煉焦、煤氣淨化及化工產品回收精製（zhì）等過程。該類廢水水（shuǐ）量大，水質複雜，含有大量的（de）有機汙染物、酚、硫和氨等，並且含有大量的（de）聯苯（běn）、吡啶吲哚和喹啉等有毒汙染物，毒性大。在煤炭資源豐富的地域，往往是既缺水又無環境（jìng）容量（liàng）、生態脆弱的地方，如新疆伊犁地區、寧夏（xià）、內蒙等煤化工基地，實施零（líng）排放能有效保護生（shēng）態環境，避免水體和地下水汙染。

　　2.3零排放意義‍

　　“零排放（fàng）”即對煤化工在生產中所產生（shēng）的生產廢水（shuǐ）、汙水、清（qīng）淨下水等經過處理，全部用於回用，對外界不排放廢水，稱（chēng）作為“零排放”。對於目前西（xī）北（běi）地區在建和擬建的煤化工項目，“零排放”尤其重要，既解決一部分水資源問題，又不對當地的環境和生態造成汙染和破壞。

　　三、煤氣化汙水的特點

　　氣化廢水的來源及特性：在煤的（de）氣化過程中，煤中含有的一些氮、硫、氯和金屬，在氣化時部分轉化為氨、氰化物和金屬化合物；一氧（yǎng）化碳和水（shuǐ）蒸氣反應生成少量的甲酸，甲酸和氨又反應生成（chéng）甲酸氨。這些有害物質大部分溶解在氣化過程的洗（xǐ）滌水（shuǐ）、洗氣水、蒸（zhēng）汽分流後的分離水和貯罐排水中，一部分在設備管道清掃（sǎo）過程（chéng）中放空等。

　　對於煤氣化工藝技術，目前主（zhǔ）要（yào）有（yǒu）固定床、流化（huà）床和氣流床三種；對於爐型，有固定床間歇氣化爐、灰（huī）熔聚、德（dé）士（shì）古、恩德爐（lú）等多種。固定床（chuáng）、流化床和氣流床三（sān）種氣化工藝的排水水質情況見（jiàn）下表：

　　四、煤氣化汙水（shuǐ）處理技術（shù）

　　4.1煤氣化廢水經酚氨回收後的水質‍

　　三種氣化工藝產生的廢水，氨含量均（jun1）很高；固定床工藝產生（shēng）的酚含量高，其它（tā）兩種（zhǒng）較低；固定床（chuáng）工藝焦油含量高，其它兩種較低；氣流爐工藝（yì）中產生的甲酸化合（hé）物較高，其它兩種（zhǒng）工藝基（jī）本不產生；氰化（huà）物在（zài）三種工藝中均產生；有機（jī）汙染物COD，固（gù）定床工藝產生較多，汙染較嚴重，其它兩種工藝汙染較輕。

　　上述三種（zhǒng）工藝的廢水如不經過預處理（lǐ）直接進行生化處理是不行的（de），尤（yóu）其是氨特別（bié）高，魯奇爐（lú）的酚含量也很（hěn）高。

　　對於魯奇爐廢水需要進行酚氨（ān）回收（shōu）裝置進行回收預處理；流化床和氣流床工藝煤氣化廢水需要進（jìn）行氨回收預處（chù）理。經過預處理後的各廢水水質如下：

　　4.2煤氣化（固定床工藝）廢水生化處理工藝‍

　　固定床工藝煤氣化廢水CODcr濃度高，屬有機汙水，含有大量氨氮（dàn）和酚，有一定的色度（dù），具有如下特點：

　　（1）汙水中有機物濃度高，B/C值（zhí）約0.33，可采用生化處理工藝。

　　（2）汙水中（zhōng）含有難降解有機物如單元酚、多元酚等含苯環和雜環類物質，有一定的生物毒性，這些物質在（zài）好（hǎo）氧環境下分解較困難（nán），需要在厭氧/兼（jiān）氧環境下開環和降解（jiě）。

　　（3）汙水中氨氮濃度高，處理難度較大，需要（yào）選用硝化和反硝化能力均很強的處理工藝。煤氣化（huà）廢水處理技術

　　（4）汙水中含有浮油、分散油、乳化油類和溶（róng）解油類物（wù）質，溶解油的主要組分為苯（běn）酚類的（de）芳香族化合物（wù）。乳化油需要采用（yòng）氣浮方式加以去除，溶解性的苯酚類物質需要通過生化、吸（xī）附的方（fāng）法去（qù）除。

　　（5）含有毒性抑製物質，汙水中（zhōng）酚、多元酚、氨（ān）氮等毒性抑製物質，需要通過馴化提高微生物的（de）抗毒能力，需（xū）要選擇合適的工藝提高係統抗衝擊能力。

　　（6）非（fēi）正常汙水排放的影響，當（dāng）工藝生產過程出現問題時，會導致汙染物濃度高的非正常汙水排放，該汙水不能直接進入生化處理係統，需要設置事故調節等措施。

　　（7）汙水色度較（jiào）高，含有一部分帶有顯（xiǎn）色（sè）基（jī）團的物質。

　　由此，為確保（bǎo）工藝汙水處理出水水質，工藝汙（wū）水選用以去除（chú）CODcr、BOD 5、氨氮等為主體的（de）生化處理工（gōng）藝（主要考慮硝化和反硝化），選用以除油、脫色為主要目的的預處理工藝，選用以物化為主（zhǔ）的後處理強化工藝。采用的（de）工藝如下：

　　4.3煤氣化（流化床及（jí）氣流床）廢水生化處理工（gōng）藝‍

　　流化床及氣流床工藝（yì）產生（shēng）的廢（fèi）水，其COD並不高，生化性較好（hǎo）（尤其是氣流床工藝產生的廢水），這些廢水主要特點是氨氮高，應選用硝化和反硝化效果好的處理工藝。

　　但生化處理僅去除汙（wū）水中的有機汙染、油、氨、酚、氰化物等，其汙水中（zhōng）鹽並不能去除。

　　五、煤氣化（huà）汙水零排放（fàng）

　　5.1煤化工（gōng）排水的分類

　　‍

　　煤化工在生產（chǎn）中的排水包括：生產汙水、生活汙水（shuǐ）、清（qīng）淨下水、初期雨水等。生產汙水主（zhǔ）要是氣化汙水；清淨下水主要來（lái）自循環水排汙以及脫鹽水站排放的濃鹽水；初期雨水主要是受（shòu）汙染區域的前（qián）十分鍾收集雨水。

　　上述排水（shuǐ）中水量較大的是清淨下水（shuǐ）和（hé）生產汙水，一（yī）般（bān）考慮將清淨下水與生產汙（wū）水（shuǐ）、生活汙水、初期雨水等分開收集，即分（fèn）為清淨水和汙水兩大類。

　　5.2汙水（shuǐ）的回用

　　煤化工生產過程中需要大量的循環水，循環水站（zhàn）的規模一般很大，需要的（de）補充水量很大。在考慮將（jiāng）清淨下水和汙水處理的出水回用（yòng）時，一（yī）般考慮（lǜ）回用於循環水站（zhàn）的補充水。

　　汙水處理站的（de）出水雖然去除了（le）大量的有機（jī）汙染、氨、酚等物質，但其鹽分並沒（méi）有減少。而（ér）清淨下水以及脫鹽水站的濃（nóng）鹽水中的（de）鹽分較（jiào）高，一般是原水的4～5倍。故要將汙水回用，就需要對汙水進行脫鹽處（chù）理，否則鹽會在係統中循環累積。

　　5.3中水回用工藝種類‍

　　目前在我國已經應（yīng）用的水（shuǐ）的除鹽工藝方法有化學除鹽（即離子交換法除鹽）、膜分離技（jì）術、蒸餾法除（chú）鹽水處理以及（jí）膜法和離子交換法結合的脫鹽工藝（yì）等。

　　（1）離（lí）子交換法除鹽工藝

　　離子交換法水處理技術已相當成熟，適合用於水中含鹽量不高的場合，但在處理高氯（lǜ）高鹽高（gāo）硬水（shuǐ）、苦鹹水、海水時，該（gāi）技術有樹脂（zhī）再（zài）生過程中需消耗大量酸、堿，其排放液又會汙染環境的缺點。

　　（2）膜除鹽工藝

　　隨著膜研究（jiū）的進展，膜分離技術已迅速發展（zhǎn），膜使（shǐ）用領域愈來愈廣，現已成為產業化的高新技術，它有操作方便，設備緊湊，工作環境安全，節（jiē）約（yuē）能耗和藥劑的優點，其主體分離工（gōng）藝是反滲（shèn）透技（jì）術，為反滲透作預處理工藝的有超濾和精濾技術。可以根據原水不同的（de）水（shuǐ）質組合成（chéng）各（gè）種不（bú）同的流程。

　　（3）膜法和離子交換法結合的脫鹽工藝

　　反滲透膜法與離子交（jiāo）換法聯合組成的除鹽係統是目前使用較為廣泛的除鹽水處理係統。在這種係（xì）統中，反滲透作為離子交換的（de）預脫鹽（yán）係統（tǒng），除去原水中約95%以上的（de）鹽分和絕大部分的其他雜質，如膠體、有機物、細菌等；反滲透產水中剩餘的鹽分則通過後繼的離子交換（huàn）係統（tǒng）除去。

　　5.4汙水回用工藝的（de）選擇‍

　　將汙水處理站的出水和清淨下水的混合水進行回用，其水量一般較大，鹽含量不高一般為1000～3000mg/L之間。若（ruò）直接采用蒸餾法，需（xū）要大（dà）量的熱源浪費能源，不合適（shì）。由於汙水中（zhōng）仍含有一（yī）定的有機汙（wū）染物，若采用（yòng）離子交換樹脂（zhī），會汙堵（dǔ）樹脂，且（qiě）由於回用水循環水補充水，水質要（yào）求並不高，采用離子交換不合（hé）適；隨著膜分離技術和膜生產工藝的提（tí）高，膜的使用壽命（mìng）在不斷提高，而且使用價格（gé）在不斷降低，膜（mó）的使用（yòng）越來越普及，推薦（jiàn）汙水回用的（de）主體工藝中優先采用雙膜法（超（chāo）濾+反滲透），根據（jù）水（shuǐ）質的不同特點對汙（wū）水進行（háng）預處理，以滿足雙膜的使用（yòng）條件。

　　5.5濃鹽水膜濃縮‍

　　國內外有不少公司在研（yán）究將雙膜法產生的濃鹽水（shuǐ）進行膜再濃縮，使鹽含量達到（dào）6～8萬mg/L，即盡可能將汙水中鹽分提高，減小後續蒸（zhēng）發器的規模，減少投資以（yǐ）及節約能源。

　　目前國（guó）際上常用的工藝有阿奎特的HERO膜濃（nóng）縮工藝、GE公司納濾膜濃縮（suō）工藝、威立雅的OPUS膜（mó）濃縮工藝、麥王公司的震動膜濃縮工藝。上（shàng）述（shù）工藝在國外的鹽濃縮中均有業績。國內也有部分公司在研究膜濃縮工藝，但目前尚未有使用的業績和工程實例。

　　5.6蒸發‍

　　將濃（nóng）鹽水中的鹽分達到（dào）6～8萬mg/L後再進行蒸發，國外對廢水的蒸發工藝一般采用“降膜式（shì）機械蒸（zhēng）汽壓（yā）縮再循環蒸發技（jì）術”，是目前世界上處理高鹽分廢水較可靠、較有效的技術解決方案。采用機械壓縮（suō）再循環蒸發技（jì）術處理廢水（shuǐ）時，蒸發廢水所需的熱能，主要由蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時釋放或交換的熱能所提供。在運行過程中，沒有潛熱的流失。運行過程中所消（xiāo）耗（hào）的（de）僅是驅動蒸發（fā）器內廢水、蒸汽、和冷凝水循環和流動的水泵、蒸汽壓縮機、和（hé）控製係統所（suǒ）消耗的電能。

　　利（lì）用蒸汽作為熱（rè）能時，蒸發每千克（kè）水需消耗熱能554千卡。采用機械壓縮（suō）蒸（zhēng）發技（jì）術時，典型的能耗為（wéi）處理每噸含鹽廢水需20至30度電，即蒸發每千克水僅需28千（qiān）卡或更少的熱（rè）能。即單一的機械壓縮蒸發器（qì）的效率，理論上相當於20效的多效蒸發係統。采用（yòng）多效蒸（zhēng）發技術，可提高 效率，但是（shì）多（duō）效蒸發增加了設備投資和操作的複雜性。蒸發器一般可（kě）將廢水中鹽含量提高至20%以上。通（tōng）常被送往蒸發塘進行自然（rán）蒸發、結晶；或送至結晶器，結（jié）晶幹燥成固體，外送處置。

　　六、國內零排放項目（mù）案（àn）例簡介‍

　　Ø伊犁新天年產20億立方米（mǐ）煤製天然氣項目

　　Ø中煤鄂爾多（duō）斯能源化工有（yǒu）限公司圖克化肥項目一期年（nián）產100萬噸合成氨、175萬噸尿素（sù）工程

　　Ø中電投伊南3×20億Nm 3/a煤製天然氣項目一期20億Nm 3/a工程

　　Ø神（shén）華煤直接液化（huà）項目

　　零排放項目業績

　　6.1伊犁新天年產20億（yì）立方（fāng）米煤製天然（rán）氣項目（mù）(總承包)

　　Ø氣化（huà）工藝：碎煤加壓（yā）固定床氣化（huà）技術（shù）（魯奇爐）

　　Ø項目產品：年（nián）產20億Nm 3天然氣

　　Ø汙水處理係統內容：

　　汙水處理裝置：1200m 3/h

　　汙水回用：

　　①生化汙（wū）水（shuǐ）回用單元：1200m 3/h

　　②含鹽汙水回用單元：1200m 3/h

　　③多效蒸發（fā）單元：300m 3/h

　　6.2中煤鄂爾多（duō）斯能源化工有（yǒu）限公司圖克化肥項目(總承包)

　　Ø氣化工藝：碎煤熔渣加壓氣化技術（BGL）

　　Ø項目產品：合（hé）成（chéng）氨（ān）100萬噸/年，尿素175萬噸/年

　　Ø汙水處理係統內容：

　　汙水（shuǐ）處理裝置：360m 3/h

　　回用水處理裝置：1200m 3/h

　　濃鹽水處（chù）理裝置：200m 3/h

　　處理工藝：

　　汙水處理工藝流程

　　6.3中電投伊南3×20億Nm 3/a煤製天然氣（qì）項目一期20億Nm 3/a工程（總體設計+基礎設計）

　　Ø氣（qì）化工藝：純氧氣流床氣（qì）化（huà）技術（GSP爐）

　　Ø項目產品：年產20億Nm 3天然氣

　　Ø汙水處理係統內容：

　　汙水處理裝置（zhì）：280m 3/h

　　回用水處理裝置：900m 3/h

　　濃（nóng）鹽水（shuǐ）處理裝置：120m 3/h

　　Ø處理工藝：

　　汙水處理裝置：預處理+二級生化+深度處理

　　回用（yòng）水處理裝置：預處理+超（chāo）濾+反（fǎn）滲透

　　濃鹽水處理裝置：膜濃縮+蒸發結晶

　　6.4神華煤直接液化（煤製油）項目

　　Ø汙水處理係統內容：

　　生化處理部分：包括含油汙水係統、高濃度（dù）汙水係統（tǒng）

　　含鹽處理部分：包括含（hán）鹽汙水係統、催化劑（jì）製備廢水係統、蒸發器濃縮液處理係統

　　Ø處理規模：

　　含油汙水係（xì）統：204m 3/h

　　高濃度汙水係統：150m 3/h

　　含鹽汙（wū）水係統：286m 3/h

　　催化劑製備（bèi）廢水係統：103m 3/h

　　濃鹽水處理係統：蒸發器、結晶、蒸發塘麵積約12公