10万t／a焦炉煤气制甲醇项目的环境影响分析及治理

叶田友， 贾建华

（山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司，山西 汾阳 032200）

引 言

近年来，随着焦化行业经济结构的不断调整，以剩余焦炉煤气为原料生产甲醇项目得到了快速发展，不仅解决了我省焦化行业只焦不化的问题，而且通过产品甲醇及其深加工获得了很大的经济效益。当然，在甲醇的生产过程中，同样存在着不同程度的环境污染问题。

1 焦炉煤气制甲醇项目简介

自2004年底世界上第1套8万t／a焦炉煤气制甲醇项目在云南曲靖建成投产以来，国内已有近20套焦炉煤气制甲醇装置投入生产运行，单套装置设计规模多为10万t／a～20万t／a，其工艺流程见图1。

首先，将来自焦化厂经过预处理的焦炉煤气送进气柜，缓冲稳压、压缩增压后，进行加氢转化精脱硫，使其总硫体积分数≤1.0×10－7，此即焦炉煤气的净化；然后，通过催化转化方法将焦炉煤气中的CH4、CmHn转化为合成甲醇的有效气体组分（H2＋CO），制成甲醇合成所需的合成气；再次，通过合成气压缩机增压后送入合成塔进行反应，生成粗甲醇；最后，对粗甲醇进行精馏，制成精甲醇［1］。项目中转化装置所需纯氧由一套KDON－6000／8000空分装置提供；另新建2套40t／h的循环硫化床燃煤锅炉，为空分和合成汽轮机提供蒸汽动力。在上述工艺流程中，转化与合成是整个焦炉煤气制甲醇的关键工序。

图1 焦炉煤气制甲醇工艺流程

2 环境影响分析

以剩余焦炉煤气为原料生产甲醇，虽然极大程度地减少了煤气放散带来的环境污染问题，但在甲醇生产过程中又不可避免地造成其他环境影响［2］。

2.1 大气污染影响分析

本项目的废气污染源主要为：

1）精脱硫升温炉、转化预热炉烟气（G1）：燃烧驰放气，燃烧后烟气气体组成为 H2O、N2、CO2、O2、SO2。

2）甲醇合成驰放气（G2）：来源于合成工段未反应气体，气量为标准状态下13 000m3／h，气体组成为 H2占77.74%、N2占9.9%、CH4占2.29%、CO2占3.55%、CO占6.45%。主要污染物为CO。

3）甲醇精馏闪蒸气（G3）：气量为130m3／h，主要成分为CO2、CH4、CO、甲醇、醚类。

4）甲醇罐区驰放气（G4）：随着环境温度变换，通过呼吸阀排出的气体。其中，主要污染物为CH3OH。

5）2台40t／h燃煤锅炉烟气（G5）：一开一备，主要污染物有烟尘、SO2。

6）煤筛分破碎（G6）：燃料煤和煤矸石破碎过程中产生的粉尘。

7）石灰石破碎（G7）：石灰石破碎过程中产生的粉尘。

8）储煤场煤尘（G8）：燃料煤在储煤场遇大风天气产生的扬尘。大气污染物产生情况见表1。

表1 项目大气污染物产生量一览表

2.2 废水污染源及污染物分析

1）气柜水封排水（W1）：排水量为2.5t／h，主要污染物为CODCr、挥发酚、氰化物、硫化物、NH3－N、SS、石油类等；

2）转化冷凝液（W2）：排水量为1.6t／h，主要污染物为 CODCr、NH3－N等；

3）甲醇精馏排水（W3）：排水量为3t／h，主要污染物为CODCr等；

4）脱盐水站排水（W4）：排水量为22t／h，主要污染物为盐类、SS等；

5）循环水系统排水（W5）：排水量为27t／h，主要污染物为SS、盐类等；

6）生活污水（W6）：排水量为1.9t／h，主要污染物为CODCr、NH3－N、SS、油类等；

7）车间冲洗排水（W7）：排水量为2t／h，主要污染物为CODCr、SS、油类等；

8）锅炉排污水（W8），排水量为1t／h。

本项目主要水污染源污染产生情况见表2。

表2 项目水污染源污染物产生情况一览表

2.3 固体废物影响分析

本项目产生的固体废物主要包括精脱硫、转化、甲醇合成工段排出的废催化剂、锅炉产生的灰渣、脱硫石膏以及少量生活垃圾。本项目固体废物产生情况见第69页表3。

2.4 噪声影响分析

本项目在运行中产生的噪声主要由各种机械动力设备造成的机械振动和空气湍流引起。机械振动噪声主要来源于空气压缩机、焦炉气压缩机、合成气压缩机以及工艺过程中的各种泵类等机械动力设备。项目主要噪声污染源见第69页表4。

3 环境影响防治措施

3.1 废气污染物防治措施

3.1.1 储煤场煤尘

本项目地面采用水泥硬化结构，煤场内设喷水装置，煤场四周设2层15m高挡风抑尘网，以封闭煤场，抑尘效果可达90%以上。煤场设置覆盖整个煤堆面积的喷洒设施。根据煤质和环境条件的不同，通过设在转运站或尾部驱动间内的控制柜控制洒水喷枪及喷洒时间，调节喷洒强度，进行水喷淋抑尘，使煤尘表面保持一定的含水率，不仅达到了有效防尘的效果，而且降低了无效的煤耗，提高了经济效益。

表3 项目固体废物产生一览表t／a

表4 主要噪声污染源

3.1.2 可燃气体回收系统

本项目产生的可燃气体包括甲醇合成驰放气和粗甲醇闪蒸汽，这两种气体混合后热值较高，通过管道送至燃料气管网作燃料气使用。

3.1.3 储罐区驰放气

为了降低甲醇蒸汽溢出量，甲醇储罐选用立式内浮顶式储罐，并采取氮封措施，以大幅度减少甲醇蒸汽的挥发。由于经呼吸阀排出的这部分气体不便于收集利用，所以直接排放。

3.1.4 循环流化床锅炉废气污染防治措施3.1.4.1 SO2的防治

1）高烟囱排放

本项目锅炉烟气采用一座100m高的烟囱排放。高烟囱排放时利用大气自身的稀释扩散能力，对排放的大气污染物进行稀释扩散，降低污染物的落地浓度。

2）炉外石灰石－石膏湿法脱硫工艺

石灰石－石膏湿法脱硫工艺采取石灰石－石膏作为吸收剂，主要由吸收剂制备与供应、SO2吸收、烟气、石膏处理等系统组成。其原理为：石灰石与水混合搅拌成吸收浆液，吸收浆液与烟气在吸收塔内接触混合；烟气中的SO2与浆液中的碳酸氢钙及鼓入的氧化空气进行化学反应后，SO2被脱除，最终反应产物为石膏；脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，换热后排入烟囱，脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。此工艺的特点为：脱硫吸收剂的利用率高；钙硫比仅为1.05或更小；脱硫效率高，一般可达90%以上；适用煤种广，一般不受燃煤含硫量的限制；应用范围广泛等。

在石灰石－石膏湿法脱硫过程中，主要化学反应如反应式（1）和（2）。

3.1.4.2 烟尘的防治

本项目锅炉烟气配套采用布袋除尘器，处理后的烟尘经石灰石－石膏脱硫法脱硫，总除尘效率可达99.6%以上，处理后烟尘质量浓度52mg／m3，排放量21.6t／a，完全满足标准和总量控制指标的要求。

3.1.5 破碎系统粉尘的防治

在原煤破碎筛分起尘点以及石灰石破碎起尘点均安装单元袋式除尘器，除尘效率达99.0%以上，粉尘排放质量浓度低于50mg／m3。

3.2 废水治理措施

1）生化污水处理

车间冲洗水、气柜水封水、甲醇精馏废水和生活污水共计12t／h，全部收集到生化污水处理站，经过A2／O2的工艺处理达标后，全部用于熄焦。污水处理站进、出水情况及处理效果见表5。

表5 污水处理效果一览表

2）控制跑、冒、滴、漏

为加强对全厂无组织废液的控制，项目在物料储槽和输送机泵等车间设置废液收集筒，并在车间道路旁建设集水管网，统一收集废液后送至生化污水站处理。同时，项目区内不存留裸露地面，除装置占地外，或水泥硬化，或绿化。另外，在甲醇生产与储存区域四周专门建造围堰墙，防止因甲醇意外泄漏而污染环境。

3）全厂防渗要求

项目防渗处理部位包括甲醇各生产装置区、物料输送泵房、储罐区、厂区内所有地下工程。项目严格按照《地下工程防水技术规范》（GB 50108）中有关规定施工建造。

3.3 固体废物防治措施

本项目产生的各种固体废物都采取了合理有效的综合利用或处置措施，主要的固废锅炉灰渣送选定的渣场填埋储存，少量脱硫石膏送建材厂生产石膏板，脱硫、转化、甲醇合成工段的废催化剂由有资质的生产厂家负责回收，少量生活垃圾由当地环卫部门统一处理。

3.4 噪声防治措施

本项目的主要噪声源有各类气体压缩机、气体放空系统、循环水泵等。

1）在选择设备时，尽量选用低噪音设备。

2）在总平面布置时，合理布局，将主要噪声源或装置远离办公楼，或将高噪声设备集中，便于控制。

3）对气体放空系统安装消声器。

4）压缩机及各种泵类都采取建筑屏蔽或半屏蔽措施；室内墙壁宜粗糙，使吸声效果更好。

5）对压缩机、空压机、风机等采取独立基础、与混凝土地面分离等措施，防止共振；电机的底垫下垫入隔振橡胶、隔振垫等，以减小振动的产生。

6）操作室、控制室等工作场所的建筑上进行噪音吸声处理，采用隔音门、窗以及防噪声材料，使室内噪声级达到GBJ87－85要求。各噪声源的防治措施见表6。

3.5 非正常排放的污染物防治措施

本项目虽然选用了较先进的生产技术，亦采用了新设备、新材料，但考虑到各种废气、废水非正常排放的可能性，也为了防止厂内事故排水对当地地表水环境造成影响，故本项目同时建造了一座容量为3 000m3的事故池。

表6 主要噪声污染源及防治措施［2］

事故池的作用如下：

1）当污水处理厂出现故障而无法正常运行时，厂内的外排废水可暂存在事故池中。待污水处理厂恢复正常运行后，再将事故池中的水排往污水处理系统，满足24h的储存量。

2）下雨时收集的初期地表水进入事故池，然后一并送污水处理厂处理，不允许直接排放，以避免跑、冒、滴、漏的甲醇随地表雨水排放。

3）对于发生火灾时使用的消防水，因其中含有可燃烧的甲醇，不能直接外排，应当全部收集到事故池中，最后送污水处理站处理。

3.6 绿化措施

根据各污染源排放特点，因地制宜合理选择绿化树种，公司先后投入10多万元在厂区空地及道路两侧进行了专业绿化，厂区绿化系数达到了20%，对美化环境、滞尘降噪、吸臭杀菌起到了积极的作用。

4 结论

山西焦煤集团五麟煤焦开发公司10万t／a焦炉煤气制甲醇项目建设起点高，选择的工艺、设备先进，且对各污染环节的污染物，能资源化利用的首先进行资源化利用，不能利用的采取了较为完善具体的防治措施，各项污染物排放完全达到标准和总量控制指标的要求，值得同行借鉴。

［1］杜鹃，高建军，刘伟军.焦炉煤气制甲醇项目的环境影响问题及防治对策［J］.山西化工，2010，30（5）：61.

［2］冯元琦，李关云.甲醇生产操作问答［M］.北京：化学工业出版社，2008：540.