煤化工课程论文

《科技写作及文献检索》

课程论文

专业班级：化工1102

姓名：刘卫强

学号：110830206

任课老师：田宇红

西安建筑科技大学

2014年3月

目录

摘要： ............................................................................................................ 错误！未定义书签。关键词： ........................................................................................................ 错误！未定义书签。Abstract: . (2)

Keyword: (2)

引言: (2)

煤化工工业 (2)

煤化工工艺简介 ............................................................................................ 错误！未定义书签。煤化工行业污染分析 .................................................................................. 错误！未定义书签。污染防治对策 ................................................................................................ 错误！未定义书签。存在的问题及建议. (7)

总结 (7)

参考文献 (7)

煤化工环境污染分析与防治

摘要：本文简要介绍了煤化工及其产业情况，并对煤化工产品生产过程中产生的主要污染物来源及危害进行了说明，提出了煤化工污染的防治措施，并给出了发展煤化工的几点建议。

关键字：煤化工环境污染防治措施建议

Abstract：This paper briefly introduces the coal chemical industry and its industry,and the problem of environmental pollution of coal chemical productsproduction process were analyzed, pointed out the source and harm ofcoal chemical industry pollutant, the coal chemical industry pollution prevention and control measures, and puts forward some suggestions forthe development of coal chemical industry.

Keyword：coal chemical industry Environmental pollution Prevention and control measures Suggestions

引言

煤炭是我国非常重要的能源资源，也是许多重要化工品的主要原料，因此煤化工过程的污染备受关注。煤的主要成分包括无机物和有机物，在生产过程中会产生废水，废气，废渣构成了严重的环境污染。因此，解决煤化工产业发展中的环境污染问题，走清洁生产道路，是关系到我国煤化工产业可持续发展的重大课题。

1 煤化工产业

煤化工是指煤炭经过化学加工处理转化为洁净能源、化工产品和材料的过程，煤化工工艺包括煤的低温干馏、高温干馏(炼焦)、煤的气化、煤的直接液化和间接液化，以及电石乙炔化学、生产甲醇及其衍生煤基化学品等。煤化工是重要的化工产业，通常将煤化工产业的发展分为传统煤化工和现代煤化工两个阶段。

用于冶金行业的煤炭焦化和用于制取合成氨的煤炭气化是传统的煤化工产业，近年来随着社会经济的不断发展，煤化工市场对传统煤化工产品的品质和用途提出了更高的要求，传统煤化工产业正处于不断发展之中，其技术进步主要体现在煤炭气化和工程大型化两个方面。

现代煤化工是我国中长期能源发展战略的重点，以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主；现代煤化工与能源、化工等技术相结合，即形成了煤炭一能源化工一体化的新兴产业。传统煤化工与现代煤化

工结合，形成了新的煤炭一能源一化工产业链。

2 煤化工工艺简介

2.1煤的干馏

煤的干馏就是将煤置于隔绝空气的密闭炼焦炉内加热，随着温度的升高，煤中有机物逐渐分解，得到气态的焦炉气、液态的煤焦油和固态的焦炭，挥发性的产物中有许多重要化学品并获得重要应用。按照最终温度的不同，干馏方法有低温干馏（500～600℃）、中温干馏（750～800℃）和高温干馏（1000～1100℃）之分。

2.2煤炭气化

煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。

2.3煤的液化

煤液化包括直接液化和间接液化。直接液化是煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（CO和H2的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。

2.4煤气化联合循环发电（IGCC）

IGCC的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气轮机作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电系统发电。

2.5多联产技术

所谓煤炭多联产，是指通过煤炭转换，利用技术的有机集成，获得多种二次能源(电、甲醇等液体燃料、城市煤气、氢等气体燃料)和多种高附加值的化工副产品，以及用于工艺过程产生的有效能量的过程。

3 煤化工行业的污染分析

煤是由有机质和无机质两大部份组成的复杂物质，要把一个构成复杂的不清洁的物质经过多过程的物理、化学加工转化为清洁能源和化工品，必然会产生一些污染物。

3.1废气

煤化工项目废气主要来源于备煤和气化、净化、变换、合成、精制等生产过程中，以及中间物料罐和成品罐呼吸产生的无组织排放挥发性有机废气。主要污染物有粉尘、烟尘、NO X、H2S、SO2、CO、CO2、HCN 和有机污染物等。其中备煤产生的粉尘和气化、净化的尾气是污染防治的重点。

3.2废水

煤化工项目综合废水来自气化、净化、变换、合成、精制等生产装置，废水中有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等。

根据不同煤种采用不同的气化工艺技术，产生废水中污染物组成和数量也大不相同。与固定床工艺相比，流化床和气流床工艺的废水水质较好；而固定床炉内温度较低，煤干馏出的焦油、酚类、苯类、氨等物质留在粗煤气中，通过洗涤进入废水处理系统。

其他进入综合废水处理系统的废水还有低温甲醇洗甲醇水塔精馏废水、低温甲醇洗甲醇水塔底部排水、变换工艺冷凝液(煤气冷却排水)、氨回收装置排水等，主要污染组分为COD、BOD5、总氨、总酚、挥发酚、石油类、氰化物、硫化物、SS等，其COD可达5000mg/L、氨氮在200～500mg/L，，是一种典型含有较难降解有机化合物的工业废水，是煤化工产业的污染防治重点对象之一。

3.3 固体废弃物

煤化工项目产生的固废主要为气化炉渣和飞灰、废催化剂、锅炉炉渣、污水处理生化剩余污泥等。废液有煤化工产业延续产品在精制过程中的精馏残液等。

焦化厂的废渣废油包括备配煤、推焦、装煤、熄焦及筛焦工段除尘器收回的煤尘，焦油氨水澄清分离过程中产生的焦油渣，硫铵饱和器中产生的酸焦油，粗苯再生渣以及剩余污泥等。这些废物成份复杂，如露天堆置，随风飘散或被雨水冲刷会对大气、土壤和水体产生污染。

4 污染防治对策

4.1废气治理措施

4.1.1 备煤系统

采取筒仓或室内煤库贮存原煤，在卸煤处、输送机转运点和下料点设抽风除尘和水喷淋。

4.1.2 气化系统

(1)对在生产过程中间歇排放、事故排放及开停车检修排放的废气，设置火炬系统。气化炉开、停车尾气应直接引人火炬系统处置；固定床气化炉煤锁卸压弛放气经旋风除尘后引入火炬燃烧处置。

(2)为减少造气污水渠道和沉灰池上方氰、酚、硫的无组织排放量，应在渠道和沉灰池上方加活动盖板抑制污染物挥发，并在冷却塔上部设

冷水喷淋段以吸收污染物，减少对大气排放。

(3)Shell干煤粉加压气化装置气化飞灰通过高温高压飞灰过滤器截留收集。

4.1.3 净化、变换和回收系统

(1)低温甲醇洗工艺脱碳尾气主要成分为CO ，应考虑回收进行综合利用。如利用空分排出的氮气和变换制得的氢气合成氨，再和CO反应制碳铵或尿素；也可用作为原料制可降解塑料(其中CO2占42%)等，形成循环经济产业链。

(2)低温甲醇洗工艺脱硫尾气、预洗闪蒸塔排放气和酚回收酸性气送硫回收装置。硫回收装置尾气采用克劳斯+Scot的方法进一步回收处理。

(3)氨回收吸收塔排放气采用软水吸收处理生成氨水。

(4)根据环保要求，应将贮罐呼吸尾气送火炬系统处理。

4.2废水治理措施

4.2.1 预处理

预处理常用的方法：隔油、气浮等。因过多的油类会影响后续生化处理的效果[4]，气浮法在煤化工废水预处理中的作用是除去其中的油类并回收再利用，此外对后续的生化处理还起到预曝气的作用。

4.2.2 生化处理

对于预处理后的煤化工废水，一般采用缺氧－好氧生物法处理（A/O 工艺或A2/O 工艺），但由于煤化工废水中的多环和杂环类化合物，好氧生物法处理后出水中的COD 和氨氮指标难以稳定达标。

因此，近年来出现了一些新的生物处理技术，如生物炭法（PACT）、生物流化床处理法（PAM）等。

（1）生物炭法（PACT）

在生化进水中投加粉末活性炭与回流的含炭污泥一起在曝气池内混合，从污泥浓缩池中排出的剩余污泥进污泥脱水装置。在曝气池内，活性污泥附着于粉末活性炭的表面，由于粉末活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了污泥的吸解基质浓度有了很大幅度的提高，从而也提高了COD 的降解去除率[5]。一般来说在PACT 系统内，活性炭吸附处理COD 的动态吸附容量在100%~350%（重量百分比），即一公斤粉末活性炭可吸附去除1.0~3.5KgCOD。而且，PACT 法能处理生物难以降解的有毒有害的有机污染物质。对煤化工废水中的高浓度大分子有机物具有良好的处理效果。

（2）生物流化床处理法（PAM）

PAM法实际上是一种基于特殊结构填料的生物流化床技术，该技术在同一个生物处理单元中将生物膜法与活性污泥法有机结合，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，通过在活性污泥池中投加特殊载体填料使微生物附着生长于悬浮填料表面，形成一定厚度的微生物膜层[6]。附着生长的微生物可以达到很高的生物量，因此反应池内生物浓度是悬浮生长活性污泥工艺的2~4 倍，可达8~12g/L，降解效率也因此成倍提高。由于微生物为附着生长方式（不同于活性污泥的悬浮生长），流动床载体表面的微生物具有很长的污泥龄（20d~40d），非常有利于生长缓慢的硝化菌等自养型微生物的繁殖，填料表面有大量的硝化菌繁殖，因此系统具有很强的硝化去除氨氮能力。

硝化过程：NH+4 + 3/2O2→2H++NO2－+H2O

NO2－+1/2 O2→NO3－

反硝化过程：6NO3－+5CH3OH→5CO2+2N2+7H2O+6OH—

4.2.3 深度处理

煤化工废水经生化处理后，出水的COD、氨氮等浓度虽有极大的下降，但由于难降解有机物的存在使得出水的COD、色度等指标仍未达到排放标准。因此，生化处理后的出水仍需进一步的处理。深度处理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技术、吸附法催化氧化法及反渗透等膜处理技术。

4.3固废治理措施

(1)炉渣(包括锅炉炉渣)作为固废应落实处置或综合利用的出路，可作为建筑材料水泥、制砖原料，生产的水泥配制的砂浆流动性能好，输送方便，常作为高层建筑用料，在长三角一带已成为较紧俏的建材原料。炉渣也可以作为筑路的路基。在厂内应设有固定炉渣外运的临时堆场，并设置水雾喷洒设施防止扬尘。

(2)飞灰由于粒径小，危害性很大，但目前被忽视大都没有妥善处置。可将其作建材原料考虑，或加入水泥固化成砌块作道路路基，对此应开展必要的研究工作。

(3)一般将废催化剂送回制造厂商进行回收处理。

(4)废水预处理产生的污泥，应作危废处置；生化处理剩余污泥干化后一般可外运作填埋处置。

(5)精馏残液除部分加工作副产外，其余应作危废处置。

5存在的问题及建议

5.1存在的问题

目前，我国煤化工行业普遍存在如下问题：

（1）污染防治能力建设滞后，环保治理设施不健全，运行效率低，环境治理欠账多；

（2）技术装备水平低；

（3）管理水平相对落后；

（4）以牺牲环境为代价盲目发展煤化工；

（5）产业发展缺乏统筹规划，传统煤化工产业出现结构性过剩，现代煤化工产业化发展态势有过热倾向。

5.2建议

煤化工是资源消耗型行业，传统的煤化工是高能耗、高排放、高污染的行业。发展现代煤化工必须坚持降污优先，节能优先的方针。煤化工健康发展的途径就是以科学发展观为指导，以改革开放为动力，以可持续发展为基石，以提高科技创新能力为手段，以增强国际竞争力为目标，以节能降耗、治污减排为突破口转变发展方式，进行战略性结构调整。努力提高可持续发展能力，把煤化工建设成为资源节约型、环境友好型行业。

发展煤化工产业，应把环境保护摆上更加重要的战略位置，增强环境忧患意识和做好环保工作的责任意识。正确处理环境保护与经济发展和社会进步的关系。在发展中落实保护，在保护中促进发展，实施可持续的科学发展。

我国煤化工产业决不能走单一的煤转化之路，必须走高效、节能和环境友好的可持续发展之路，应将防范和解决环境保护问题贯穿于煤化工项目的规划、设计、建设、运行和管理等全过程之中。清洁生产和清洁生产技术是煤化工产业防范和解决环境保护问题的重点和核心，必须予以高度重视，煤化工产业应选用成熟的清洁生产技术，认真实行清洁生产制度。

6结语

我国贫油、少气、多煤的能源结构决定了现阶段煤仍然是我国的主要能源形式，煤化工可从煤中提取多种产品，这大大提高了煤的综合利用价值[9]，适度发展煤化工是必要的。但决不能让煤化工产业所产生的污染物破坏我们的生存环境，我们要齐心协力，用我们的智慧和远见，主动调整和控制自身的行为。在生态、环境可承载的能力和条件下，把煤化工产业建设成为具有社会责任感、可信赖的资源节约型、环境友好型行业，真正为经济发展和子孙后代造福。

参考文献：

[1] 陈孝娥，煤化工行业环境污染现状及对策建议[J] .攀枝花学院学报，2008，25（6）；

[2] 程新源，试论我国煤化工发展中的环境保护问题[J]. 化工设计，2009，19(6)；

[3] 季惠良，煤化工污染及治理措施探讨[J]. 化工设计，2009，19(6)；

[4] 刘丽娟等，煤化工精馏废水预处理方法研究[J].天津化工，2007，(3)；

[5] 丁士兵，煤化工废水治理技术探讨[D].2008年全国石油石化企业节能减排技术交流会论文集，2008.

[6] 江铁男等，煤化工技术的发展与环保[J].黑龙江环境通报，2001，(1)；

[7] 刘东河，应用A-A-O 生物脱氮工艺进行焦化废水处理的实践[D].中国金属学会冶金焦化废水治理利用先进工艺与设备交流研讨会，2007.

[8]“煤化工”坚持走可持续发展之路，中国化工报，2009/12/17；

[9] 王京，浅析煤化工废水处理工艺[J]. 广西轻工业，资源与环境，2009年第11期。

[10]Li Lin, Songhu Yuan, Jing Chen, Linling Wang, Jingzhong Wan, Xiaohua Lu.

Treatment of chloramphenicol-contaminated soil by microwave radiation.

Chemosphere, 2010, 78, 66-71. SCI