浅谈煤化工环保思路及工艺技术

彭晶晶

(山西潞安温庄煤业有限责任公司，山西 长治 046307)

引 言

我国具有非常丰富的煤炭资源，但石油资源和天然气资源却相对比较少，所以，我们一定要合理开发、利用煤炭资源，充分发挥先进科技优势，有效提高煤炭资源的利用率[1]。通过对煤化工技术进行充分利用，创造更多的能源，不断推动我国社会经济的发展，不断减小国内能源进口量，有效降低对能源出口国的依赖性，促使完善的能源保障系统的形成，以更好地应对能源危机[2]。

1 煤化工环保思路

针对煤炭资源，将其作为基础，运用先进的煤化工技术将我国紧缺能源生产出来，如，煤油、天然气等，从某种程度上来说，能够对国内能源结构的不合理进行有效缓解。因此，在整个煤炭产业链中，煤化工技术的地位是非常重要的。不过，随着我国社会的不断发展，我们亟待解决的问题，就是要采取有效措施，促进环境的可持续发展，对能源进行有效协调。在对煤化工工艺技术和环保思路进行深入分析时，我们必须要对能源供应进行有效保证，并以此为基础和条件，不断提高煤化工技术的创新性，能够使煤化工技术变得更具减排性、节能性，进而能够促使煤化工企业逐渐发展成为环境友好、资源节约型的企业，进而能够对煤化工行业的可持续发展起到一定的推动作用。

在构建环境友好型煤化工企业时，首先，应从源头开始进行，即，在生产煤化工产品时，应对清洁标准给予高度重视，将生产实际情况作为主要依据，对清洁标准进行严格制定，同时，对其进行认真执行，以便在源头上对污染进行有效控制。第二，在煤化工企业生产过程中，应有效控制、妥善处理生产附带的一些污染物，如，废气、废水等，同时，应详细检测生产出来的产品，特别是副产品和半成品，如果这些产品能够重复利用，则需对其进行最大程度的重复利用，如果部分产品没有使用价值，则应对其进行合理处理。不但要对废弃物的排放进行有效控制，同时还要对产品质量进行有效保证。第三，有效治理污染物，针对煤化工企业生产过程中排出来的废弃物，应对其进行合理处理，使其达到国家排放标准后，再进行有效排放。第四，循环利用废物，综合处理废物以后，再对其进行循环利用，不但能够有效提高经济效益，而且能够有效节约生产成本。第五，除了要有效管理产品和排放物，还应有效提高工作人员的环境保护意识和责任意识，树立节能减排、低碳环保理念[3-4]。

2 煤化工环保工艺技术

2.1 活性焦烟气净化技术

2.1.1 工艺原理

一般情况下，燃煤烟气中包含多种不同成分的气体物质，如，烟尘、SO2、NO2、O2、水蒸气、CO2、N2等。活性焦内孔隙非常多，能够对污染物进行选择性吸附。另外，活性焦表面官能团非常丰富，这是活性焦的另一种特性。

1) 活性焦脱硫。烟气排放窗口温度应控制在110 ℃～180 ℃；SO2吸附于活性焦表面，通过和O2、水蒸气共同产生化学反应，产物为H2SO4，并在活性焦孔隙中得以吸附。具体原理见第219页式(1)～式(6)。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

2) 活性焦脱硝。将NH3喷入后，出现吸附现象；NOx与吸附态的NH3二者产生化学反应，生成无污染性的N2，同时，随着烟气向外进行排放。其中，涉及的主要化学反应方程式为式(7)～式(10)

(7)

(8)

(9)

(10)

3) 活性焦除尘。针对活性焦床层结构，它能够充当烟尘颗粒过滤器。在活性焦床层中有烟气通过时，便会过滤到烟尘。

4) 活性焦再生。在再生反应器中加入吸附饱和的活性焦，进行加热再生，在加热再生过程中，便会有SO2释放出来，进而能够促使活性焦的脱硫活性得以恢复。其化学反应式为式(11)。

(11)

在所释放出来的气体中，具有非常丰富的SO2气体，因而能够将其作为化工原料，以有效回收利用。和硫铁矿制硫酸相比，该气体中O2的浓度会更高一些，在对硫酸进行生产时，选用这种气体是比较合适的。

2.1.2 工艺流程

图1为活性焦烟气净化技术工艺流程。针对脱除反应器，大致划分为两大段，即上段和下端，下段是烟气的主要进口，先进行脱硫，脱硫完成以后，同氨气进行有效混合，然后进入上段中，以进行脱硝，最终获取净化后的烟气。在其达到排放标准后，便对其进行排放。从上段的顶部，送入活性焦，先进行脱硝，在自重作用下，进入下端，以进行脱硫。经过脱硫的活性焦，应实行再生，利用输送机，将其送至再生反应器进行加热再生。通过筛分后，再生后的活性焦返回到脱除反应器内，进行循环使用，因为小于3 mm的粉料会被筛分掉，所以应对新鲜活性焦进行在线补充。在整个再生过程中，生产出来的SO2气体被送至副产品加工单元，进而生产出商品级硫产品。

2.1.3 活性焦烟气净化技术的特点

1) 具有比较高的脱除效率。针对烟气中的污染物浓度，并没有提出特殊要求，能够对各种浓度的污染物进行脱除，同时，能够使地方排放标准或者国家排放标准得以满足，其中，脱硝效率不低于75%，脱硫效率高达95%～98%。例如，硫含量高于3%的高硫煤，在燃烧烟气内SO2含量质量非常大，在采用活性焦烟气净化技术后，SO2质量浓度降至400 mg/L时，达到环保排放标准，进而能够对外进行排放。

图1 活性焦烟气净化技术工艺流程

2) 对水资源进行有效节约。该技术属于干法净化，对水资源并不会产生消耗，能够对企业水耗指标起到一定的降低作用。

3) 具有比较强的烟气适应性。脱硝、活性焦脱硫的窗口温度就是烟气排放温度，和当前SCR脱硝技术比较，该技术属于低温脱硝。

4) 占地面积小。采用活性焦烟气净化技术，能够同时进行脱硝和脱硫，装置非常紧凑，占地面积不大。和湿法脱硫比较，这种技术的优势更大。

5) 活性焦能够循环再生。活性焦在对污染物进行吸附后，能够再生，并且能够回收利用再生时释放的SO2，能够资源化利用污染物。

2.2 硫回收技术

新型煤化工中包含很多技术，如，煤间接液化、煤制烯烃等，其中，将煤炭气化作为主要源头，这是该技术的主要特点，转化煤炭为合成气，然后再经过各种反应后，最终合成化工产品。在各种反应过程中，需要加入一定的催化剂。一般而言，催化剂对原料气的纯度要求是非常高的，所以一定要净化合成气。对于当前的合成气净化工段，主要选用低温甲醇洗工艺，以对合成气中的H2S进行吸收，然后加热闪蒸甲醇，进而获取充满H2S气体的尾气。其中，硫回收技术流程如第220页图2所示。

采用低温单醇洗工艺时，能够获得体积分数为15%～50%的H2S。在回收硫时，常选用Claus工艺，其具体工艺流程为：在高温燃烧炉内加入1/3尾气，将充足的空气投入其中进行燃烧，保证全部H2S都能够转化成SO2，接下来剩余2/3 H2S尾气和这部分气体一同进入催化转化反应器中，产生氧化还原反应，生成液态硫。其具体的化学反应式为式(12)。

图2 硫回收技术工艺流程

(12)

对于产生的液态硫，选用冷凝器进行冷却，然后进行回收，使其成为副产品硫磺，便能够成为商品销售。对于硫回收装置尾气，在排放之前，一定要进行焚烧脱硫。

3 结语

在我国，煤化工产业的地位是非常高的，除了在工业上可以产出更加环保的工业产品以外，还能够生成新能源，以有效保障人们的工作和生活。不过，需要注意的是，必须要对煤化工造成的环境污染问题给予高度重视，应有效增大污染整治力度，另外，还应深入研究新型煤化工技术，有效提高煤化工工艺技术水平。