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技术落后于产业的发展煤化工挥发性有机物治理需跟进
《中国煤化工》杂志 张丽 邹松林 / 时间:2017-02-09 08:15:54

  据国家煤化工网2017年1月18日讯 煤化工产品在生产、储存、装卸、运输过程都会有挥发性有机物(VOCs)排放出来,污染大气环境、浪费物质资源,所以必须采取措施进行治理控制。但是,笔者在挥发性有机物治理的实践中发现,对于来自煤化工的挥发性有机物,采用与石油化工同样的工艺方法或工艺材料,会出现因为废气源头的不同导致治理效果发生很大差异。这种情况令人担忧。
  煤所含元素主要成分是碳。不同品种的煤含碳量(含碳质量分数)也不一样,如无烟煤为80~95%、烟煤70~85%、褐煤50~70%和泥煤约50%等。
  煤除了主要含碳外,还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。煤化工是以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品或半产品,而后进一步加工成化工、能源产品的过程。煤化工主要包括煤的气化、液化、干馏以及焦油加工、电石乙炔化工等。煤化工产业不同的加工工艺以及在生产、储存、运输、装卸等不同的过程,挥发性有机物的排放状态及组成也有差异。
  煤化工生产过程的挥发性有机物主要有煤炭破碎筛分和转运中的煤尘、煤气化灰水处理低压闪蒸槽的闪蒸气、变换汽提的酸性尾气、低温甲醇洗尾气、硫回收冷凝器尾气、空分装置排放的污氮和分子筛吸附再生气、火炬燃烧废气、气化炉烘炉气和汽车尾气等,这些挥发性有机物具有种类繁多、组分复杂等特点。
  随着环保法规越来越严格,煤化工液态产品挥发性有机物对治理设备采用的工艺材料适应性及兼容性不良,直接影响到治理效果,难以达到排放限值的指标要求。以内蒙古伊泰煤制油有限责任企业200万吨/年间接液化煤制油项目为例。该项目年耗原料煤883.28万吨、燃料煤219.39万吨,项目采用干煤粉加压气化技术产生粗合成气,通过变换、净化、费托合成和油品加工等工序,在储存、装卸、运输环节,年排放高浓度挥发性有机物高达846.57吨。这仅仅是一个项目的排放数据,全国煤化工行业总体的挥发性有机物排放数据就更高。
  煤化工液态产品的蒸气中呈现组分复杂、高含碳量成分混合、合成过程产生有新生聚合物以及粘稠度大或有沉淀物等状态。到了环保治理环节,一些环保工艺和材料本来所持有的选择性好、分离能力强等优势变成劣势,反倒出现治理设备配置的工艺材料不能处理煤化工挥发性有机物,遇到的问题很多。
  如不适应膜元件的选择性而出现分离效果差、不适应活性炭孔容的选择范围而出现吸得进脱附不出来、不适应冷凝换热器狭窄通道而发生换热面被粘附物质(如萘等)堵塞致使循环换热不能正常运转,等等。这些问题轻则导致阻力大、能耗高、维护不便、产生二次污染等问题发生,重则导致工艺材料报废、治理设备损坏,造成严重经济损失。
  当然,煤化工挥发性有机物治理技术也在不断提高。江苏某回收处理苯蒸气的项目中,采用活性炭做吸附剂能正常吸附脱附。但之后利用同样的工艺和配置同样的吸附材料,却在辽宁某煤化工企业吸附苯蒸气尾气时遇到难以脱附的问题。后在山西同类项目中只好采用改性硅胶做吸附剂并增加升温吸附降温脱附措施来解决所遇到的问题。又如,针对液态煤化工产品蒸发气体,江苏中远环保科技有限企业改造了板式换热器的废气流道,加大片距、减小压降、延迟霜堵周期;吸附单元采用三罐两级吸附,确保处理挥发性有机物的效果达到排放限值指标。
  内蒙古伊泰煤制油有限责任企业二期200万吨/年煤制油项目环评报告于2016年7月8日获得环保部的批复,其中很重要的原因就是该企业在二期项目中废气处理方面采取了改造后的冷凝与吸附组合工艺,使得相关煤化工有机废气的治理能够达到《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)、《石油化学污染物排放标准》(GB31570-2015)中规定的排放限值。
  但就目前来看,煤化工挥发性有机物治理技术落后于煤化工产业的发展需要。据有关资料的数据,2015年我国煤化工产业发展势头仍然强劲。我国煤化工产品生产规模均居世界第一,合成氨、甲醇、电石和焦炭产量分别占全球产量的32%、28%、93%和58%。我国煤制甲醇产能超过3500万吨,产量为1824万吨。
  2013年1月~2015年5月,获得发改委“路条”的煤化工项目共计22个,总投资达5000亿元,而各地上报发改委欲获得“路条”的煤化工项目达104个,总投资额更是高达2万亿元。“十三五”期间,若按照拟、在建项目计算,总投资会达到将近1.56万亿元。预计到2020年,煤制油年产能将达到4000万吨,煤制气的年产能2800亿立方米,煤制烯烃产能也将达到4100万吨。虽然未来10年内,我国以煤炭为原料生产的替代石油和石油化工产品占总需求量的最高比例不会超10%,
  未来20年内,我国以煤炭为原料生产的替代石油和石油化工产品占总需求量的最高比例不会超20%,但是,煤化工高投资、高能耗、高环境污染的状况还难以整体改变。随着环保要求越来越严格、有机物气体排放限值越来越苛刻,及时跟进研究和完善煤化工液态产品挥发性有机物污染排放的治理技术,十分必要,应该引起煤化工企业高度重视。
  (编辑分别为江苏中远环保科技有限企业副总经理和总工程师)


2016年12月21日,2016年VOCs治理技术研讨会在北京召开

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