煤制油企业污染物治理探讨

石琛，霍瑜姝

（天津现代职业技术学院 生物工程学院，天津 300350）

煤制油企业污染物治理探讨

石琛，霍瑜姝

（天津现代职业技术学院 生物工程学院，天津 300350）

我国煤制油项目在最近几十年发展很快，企业规模越来越大，数量不断增多。但煤制油项目会产生大量的固体粉尘、污水和有毒有害气体。探讨了这些污染物的种类及治理方法和现阶段存在的一些问题，并对煤制油项目未来的发展趋势进行展望。

煤直接液化；大气污染；水污染；固体废物污染

石油作为一种重要的战略资源，每个国家对于石油的需求都非常旺盛，全世界围绕石油资源的争夺战争从未停止过，同时，石油作为一种不可再生资源，它的获得也非常宝贵，我国的石油资源相对来说比较短缺，大部分都靠进口，工业发展又离不开石油，为了让有限的石油资源发挥更大层面的作用，就必须找到可替代的能源，维护我国经济和社会的安全平稳发展。我国对煤制油等的项目研究在不断的进行，开发了多种煤化工项目，在国际油价高企的今天，以煤炭为原料的新型煤化工工程不仅成为可以获利的商业项目，对我国经济发展提供能源储备，确保了国家的政治安全，意义巨大[1]。

2004 年，内蒙鄂尔多斯的神华煤直接液化项目启动建设，4 年后，第一条油品年产能 100 万 t的生产线试车成功，并于 2009 年正式投产。作为国内首个煤直接液化示范工程以及世界目前唯一的工业规模的煤直接液化厂，其成功的运行将为我国乃至世界石油替代能源技术创造新的途径。与此同时，2008 年，我国内蒙古伊泰煤制油公司也开发了煤液化，生产规模每年达到 16 万 t，这个项目是我国第一次将煤间接液化进行工业化生产[2]。

煤制油项目生产过程中会产生煤渣、煤粉、CO2、SO2、杂醇、含油污水等气体、液体、固体污染物，还需要耗费大量的水和能源，对所在地的环境可能会造成一定影响，因此都采取了大量的环保措施。本文以煤制油项目为例，分析其对环境可能造成的影响，制订有针对性的环境保护方法。

1 煤制油工艺污染物分析

煤制油工艺有两种加工方法，煤的直接液化和间接液化的工艺稍有不同[3]。以直接液化为例，加工的时候先把煤进行研磨，形成粉状后，对其进行干燥，将水分蒸发，形成油煤浆，经过加氢一系列反应后，在催化剂的作用下转化成石脑油液化石油气等各种石油产品，见图 1。加上制氢用煤，约 3～4 t无水无灰原煤产 1t石油产品，其油煤渣还可用作燃料。

图1 煤直接液化工艺流程示意图Fig.1Schematic diagram of coal direct liquefactionprocess

煤间接液化的工艺是先气化煤粉生成氢气或一氧化碳，添加催化剂后可生成液体油，见图 2。虽然间接液化适用的煤种比直接液化广，技术简单成熟，但油收率低（需 5～7 t煤产 1t油），产品油成本比直接液化高出较多，且生产的环保性也不如直接液技术。

图2 煤间接液化工艺流程示意图Fig.2 Schematic diagram of indirect coal liquefactionprocess

煤制油企业在生产过程中会对环境造成各种形式的污染，主要类型如下：

（1）粉尘污染

煤制油企业均采用煤炭为原料，根据煤气化工艺的不同，需要将原煤加工成为粒径数十微米至数毫米的煤粉，有的煤粉还与铁系催化剂混合制成催化剂煤粉。这些煤粉的粒径极细，含水量低，带来严重的粉尘污染。此外，煤粉气化后还会形成灰分和煤渣，灰分在煤气化框架内回收、外输，煤渣经捞渣机捞出后外输，灰分的粒径极细，为数十微米，煤渣中可能携带部分未转化完全的煤粉，干燥后也会造成粉尘污染[4]。

上述粉尘可随空气进入人体肺部，在肺泡壁上进行附着，通过血液循环，这些污染物质会到达全身，还能加剧呼吸道病的恶化。尤为重要的是，煤制油企业中部分涉及煤粉的工艺装置还位于开放的高大框架内，如发生煤粉泄漏，煤粉可以随风飘散，污染范围可能扩大。煤制油企业中涉及煤粉的工艺装置见表1所示。

表1 煤制油企业中产生粉尘污染的部位及污染物种类Table 1Theparts of dustpollution and the kinds ofpollutants in the coal-oilproducing enterprises

（2）水污染

煤制油企业中，根据污水中污染物种类及含量的不同，可以分为高浓度污水、低浓度污水、含盐污水和催化剂污水四种[5]。

煤制油项目过程中会产生各种形式的污水，高浓度废水和低浓度的含酚废水，含盐废水，催化剂废水等，某煤直接液化企业中各类污水的情况见表2所示。

表2 煤制油企业中产生污水的部位及污染物种类Table 2 The types of sewage andpollutantsproduced in coal-oilproducing enterprises

（3）空气污染

煤制油企业中煤气化、净化、变换、硫磺回收等工艺均会产生 CO2、SO2、H2S、CS2等气体污染物[6]。按规定进行操作的话，物料密封管理，不会有泄露的危险，也不会对空气环境产生严重污染；但在事故情况下，上述有害气体可能泄漏到空气中，对环境和人员生命安全造成威胁。此外，在事故情况下，汽油、柴油、石脑油等油品的燃烧也会产生未完全燃烧的烃类物质、SOx、NOx等污染物。以某煤直接液化企业为例，气体污染物的种类及分布见表3所示。

综上所述，煤制油企业在日常的生产过程中会产生大量的污水、固体粉尘污染物及气体污染物，在事故情况下污染物的数量和种类还可能会急剧增加，因此需要重视煤制油企业的环境保护，避免对周边生态环境造成破坏。

表3 煤制油企业中产生气体污染物的部位及种类Table 3parts and types of gaspollutantsproduced in coal-oilproducing enterprises

2 煤制油工艺污染物的处理

煤制油企业采取了多种工艺手段，在设计之初就考虑到对气体污染物及固体粉尘污染物的处理，在正常操作条件下不会对环境产生影响，故本文重点针对污水的处理方法进行讨论。

以直接液化为例，由于工艺流程的限制，每生产1t油品大约需要消耗 10 t水参与反应，其他用于冲洗、冷却的水量更大，因此煤制油企业日常生产中产生的污水数量是十分惊人的，在污水处理的过程中，考虑工艺先进性的同时，还需要考虑其处理能力。

（1）处理工艺的对比

煤制油企业不同装置产生的污水中，污染物的种类和含量有所不同，但与 COD、硫化物、石油类污染物相比，氨氮类污染物最难以脱除，也是目前煤化工企业污水治理的关键。煤制油企业中污水的氨氮含量一般多在 200～300 mg/L，适宜采用物化结合生化工艺或纯生化工艺[7]。

目前比较常见的污水生化处理工艺见表4所示。

表4 常用污水生化处理工艺的比较Table 4 Comparison of common biochemical treatmentprocesses of wastewater

这些生化处理工艺中会受到各种环境因素的影响，比如温度，DO，pH 值的变化都会对污水处理工艺产生影响，尤其是各工艺对废水中的氨氮污染物脱除效果不尽如人意，还需要进行深入的研究，并不断积累在实际工程中的应用经验。

（2）曝气生物流化床技术

煤制油企业中的污水多采用“隔油+气浮+推流鼓风曝气+二级曝气生物流化床（3T-BAF）+二级生化处理改性纤维球过滤+活性炭吸附”处理工艺。其中，曝气生物流化床技术能够在污染物浓度较高、污染物种类复杂的情况下，保证出水水质的稳定，还可实现多种污染物的同步降解，是今后一个重要的发展方向[8]。

从本质上说，曝气生物流化床技术同时具有活性污泥法、生物膜法和固定化微生物技术的优点。作为一种新工艺，它具有污水处理效果极佳，表面积大，压降低，传质快等特点，该技术通过在床层内的载体上均匀布置生物降解膜，当污水流过床层时，污染物被生物降解。床层上的载体开有大小不一的孔洞，并且由强极性集团分子构成，能够对微生物产生较强的吸附性，从而在保证污水快速流动通过生物降解膜的同时，还能防止生物降解膜被污水冲刷破坏。该技术中的活性生物量为常规生物污水处理技术生物量的 5 倍以上，达到 8～40 g/L，故具有极高的污染物降解活性。

以某煤制油企业为例，当采用以曝气生物流化床技术为主体的污水处理工艺后，污水中主要污染物的脱除率见表5所示。

表5 煤制油企业中污水处理前后数据汇总Table 5 Data collection before and after wastewater treatment in coal-oilprocessing enterprises

3 总 结

随着煤化工项目在我国各地的陆续投产，迫切需要在煤化工企业污染物处理方面展开更加深入的研究。探索适合我国发展的煤炭的清洁转化的方式，减少我国的碳排放量，目前污水、有毒有害气体和固体粉尘污染物方面的处理工艺还存在着一些问题，但是煤制油也是我国能源产业进行调整的重要方向，本文介绍的集中环保工艺也并不是适用于所有的煤化工企业，在实际应用中，还需要考虑企业采用的煤质、工艺流程、规模大小等因素，具体问题具体分析，在掌握污染物种类和浓度的基础上，选择和开发有针对性污染物处理技术，保证煤化工项目在获得经济效益的同时，也不会对环境造成难以承受的负担。

［1］王璐.煤制烯烃工程火灾风险探讨[J].现代化工，2014，34（4）:14-16.

［2］王璐.我国煤化工产业的技术发展现状[J].煤炭与化工，2013，36（7）:138-143.

［3］任 相 坤 ,等 .煤 直 接 液 化 技 术 开 发 新 进 展 [J].化 工 进 展 ， 2010（2）:198-204.

［4］柴玉生,等.框架通风除尘设备降尘方法的探讨[J].环境工程，2008（2）:14-16.

［5］丛轮刚,等.煤化工综合废水处理技术及应用进展[J].环境工程，2015（33）:20-24.

［6］季惠良.煤化工污染及治理措施探讨[J]. 化工设计，2009（6）:28-31.

［7］许德超, 等. 静置/好氧/缺氧序批式反应器(SBR)脱氮除磷效果研究[J]. 环境科学学报，2014（1）:155-162.

［8］任源,等.生物流化床 A/O2工艺处理焦化废水过程中有机组分的GC/MS 分析[J].环境科学学报，2006（11）:31-37+37-40．

Discussion on thepollution Control of Coal-oil Enterprises

SHI Chen, HUO Yu-shu
(College of Bioengineering, Tianjin Modern Vocational Technology College, Tianjin 300350, China)

China's coal-oilprojects rapidly developed in recent decades, the size of the enterprise is growing, the number is increasing. But the coal-oilproject canproduce a lot of sewage and solid dust,poisonous and harmful gas. In thispaper, the types and treatment methods of thesepollutants were discussed as well as someproblems existing in thepresent stage, and the future development trend of coal-oilproject was analyzed.

Direct coal-to-oil industry; Airpollution; Waterpollution；Solid wastepollution

TQ 530

： A

： 1671-0460（2017）02-0250-03

2016-08-03

石琛（1984-），女，湖南娄底人，讲师，硕士，2011年毕业于暨南大学环境工程专业，研究方向：从事环境工程研究工作。E-mail：shichen1124@126.com。