【珍藏】烟气脱硫设备及工艺流程，煤化工延伸产业链产业嫁接求共赢。煤化工行业含盐废水零排放探讨。

【珍藏】烟气脱硫设备及工艺流程，煤化工延伸产业链产业嫁接求共赢。煤化工行业含盐废水零排放探讨。

2017-01-11 能源行业综合服务平台

能源行业综合服务平台

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煤化工延伸产业链产业嫁接求共赢

在低油价冲击和部分产品产能过剩的重压下，现代煤化工进入了精细化发展的关键转折期。大量已建和在建的煤制烯烃项目该如何发展？煤制油项目如何实现产品的多联产和深加工？煤化工原料如何才能生产出更多的高附加值化工产品？

　　在中国化工学会上周主办的2015中国煤化工产业精细化发展高层论坛上，业界专家就煤化工产业的精细化发展之路到底该怎么走提出了多种技术路径。

　　煤制烯烃：延伸产业链

　　石油和化学工业规划院石化处处长郑宝山对煤化工主要产品进行了分析预测。他指出，未来几年乙烯行业供需缺口将长期存在，煤制烯烃将成为重要补充。

　　郑宝山同时指出，目前我国的煤制烯烃下游产品基本具备与除中东以外的世界其他地区相抗衡的成本竞争力。但由于单位烯烃固定资产投资规模巨大，油价低于80美元/桶情况下，煤制烯烃项目盈利能力已不能达到行业基准要求。因此他建议在物流不便地区，以发展聚烯烃为主，可考虑发展高端聚烯烃。

　　煤化工专委会秘书长胡迁林也提出同样观点。他认为，煤制烯烃领域要开发与α-烯烃共聚的聚乙烯等新牌号聚烯烃树脂，同时利用石油化工技术生产聚氯乙烯、环氧乙烷、乙二醇、二氯乙烷、苯酚、环氧丙烷等乙烯、丙烯下游产品。

　　煤制油：拓宽产品

　　我国目前的费托合成煤间接液化项目有十多个，年产能近2400万吨。然而这些项目几乎都以燃料油为目标，产品过于单一。对此多位专家表示，其实费托合成煤制油装置还可通过多联产和深加工获得大多数石油化工产品和高附加值的精细化学品，如高品质高碳醇、长链烯烃、高凝点石蜡等。

　　但由于费托合成油品与化石原油在组成上存在差异，现有原油加工技术不能完全满足费托合成油品精细化加工的要求，因此开发适合费托合成产品的精细化加工技术，形成以资源和能量利用最优，生产油品、化学品等多样化产品的费托合成产品精细加工技术，代表着煤间接液化技术未来的发展方向。

　　兖矿集团孙燕博士认为，要实现费托合成产品的精细化加工，首先费托合成煤制油的装置规模一定要上去，这样化工产品种类多了，又有了规模，才有精细加工提取的价值。其次，她建议费托合成间接煤制油应采取低温和高温费托合成煤间接液化多联产技术，大规模工业化装置则应以高温费托合成为主。此外，还应针对高温费托合成多联产产品的特点，面向市场，选择低柴汽比、市场销量好、经济效益佳的大型高低温费托合成产品精细化加工产品方案，以提高煤制油的整体效益。

　　据悉，中国石化石油化工科学研究院针对费托合成油加氢提质生产高档基础油及石蜡技术进行了专门研发，并开展了长流程生产润滑油基础油和石蜡的工业试验，完成了百万吨级费托合成油加氢提质工艺包的编制，采用该工艺的100万吨/年费托合成工业装置将于2015年8月开建。

　　煤制乙二醇：突破技术瓶颈

　　近期石油价格持续下探，煤制乙二醇对乙烯法乙二醇的成本优势几乎消失殆尽。但一些参会的煤化工企业仍对煤制乙二醇抱有希望。他们认为，我国乙二醇对外依存度达到67.3%，市场缺口很大。但从国内来看，乙烯法乙二醇装置未来几年的新增产能十分有限，市场投放量不会很大，因此煤制乙二醇在突破自身的技术瓶颈后仍具有较好的发展前景，可作为煤化工精细化发展的一个方向。

　　目前由于煤制乙二醇技术并未完全成熟，装置不能满负荷运行，削弱了其成本优势。除了装置不能达产的原因外，煤制乙二醇产品杂质含量及紫外透光率等指标也不能完全达到聚酯级的要求。

　　煤化工+：产业嫁接求共赢

　　论坛上有专家提出了可以通过将煤化工与其他产业的嫁接，推动煤化工的精细化发展的这一观点。上海应用技术学院教授黄茂松介绍的煤基聚氨酯（PU）就是其中的代表。

　　我国生产的高端聚氨酯原料与欧美等技术先进国家相比存在一定差距。黄茂松认为，这主要缘于此前我国PU产业都是走的油基PU路线，在油料炼制和深加工技术上落后于国外。而将我国蓬勃发展的现代煤化工与PU产业嫁接，通过煤基PU技术路线的开辟不仅可为PU产业发展提供充足的原料来源，同时也为煤化工精细化增添了一条重要的技术途径。

煤化工行业含盐废水零排放探讨

针对含盐废水处理而言，随着煤化工项目的快速建设与投用，工业用水量日趋增大，随之带来的废水排放问题日益突出。煤化工企业最终外排水主要为含盐废水。然而目前国内外对于含盐废水的处理并没有经济高效的解决方案，多采用就地排放的方式。大量含盐废水的排放不仅严重破坏河流水体的自净能力，同时对沿河流域水生态环境也会造成恶劣影响，浪费了大量废水资源。随着未来工业用水量日趋增大，水资源的紧缺及环保法律法规的严格要求，含盐废水的处理及回用问题已成为制约煤化工行业可持续发展的瓶颈问题。

1、含盐废水处理现状

煤化工项目一般包括生产污水、生活污水、初期雨水及含盐废水，其中初期雨水排污量非常少，排水类型以生产污水、生活污水及含盐废水3种类型为主。

某煤化工基地外排含盐水量1300～1500m3/h，处理程度为浓缩至TDS的质量浓度3～4g/L，未来处理目标为全部达到“零排放”要求，其中产水回用与工业循环冷却水系统和脱盐水系统必须满足GB50050－2007中规范对再生水回用于循环冷却水系统的回用要求。回用脱盐水工号则必须满足脱盐水工号对工业原水的要求。零排放最终干化结晶固体采用无害化填埋方式。各厂内部含盐废水来源一致，以煤化工项目甲醇厂为例，含盐废水最初主要来源于循环水工号排污、RO浓水和反洗水及锅炉工号的定排和连排排污水，此外聚甲醛厂得循环水排污水也汇入了甲醇厂的清净下水处理装置，含盐废水来源如图1所示。

2、零排放思路

2.1含盐废水特点

企业内部的用水工艺与取用水源水质关系密切，因原水盐份、硬度、碱度较高。因此它决定了后续回收处理含盐水的投资和运行成本的增加，以及处理难度加大。此外，煤化工含盐废水除了含盐量高、碱度和硬度高同时，还含有经浓缩后的无机有机等污染物质，属于高盐份难生物降解废水。煤化工工业原水pH为7.5～8.5，总硬度250～300mg/L，全碱度150～200mg/L，浊度0.7～1.5NTU，COD为10～30mg/L，SiO2、Cl-、SO42-、TDS的质量浓度分别为1～3、90～150、80～160、400～500mg/L，电导率600～800μS/cm。

TDS、Ca2+、Mg2+、硅酸含量和COD等污染物含量较高，但TSS含量、浊度较低，BOD很低导致可生化性极差，因此采用物理化学的方法实施处理较为高效。

2.2零排放处理总体思路

总体思路为预处理+浓缩减量化浓缩处理（反渗透）+蒸发结晶的方法。首先经预处理去除绝大多数影响膜运行的污染物质，再经碟管式反渗透DTRO膜浓缩至盐的质量分数10%～15%，最后进入蒸发塘或蒸发器进行蒸发结晶。其产水经过次优分级，分别回用于脱盐水处理和循环水处理系统。结晶的干化固体无害化填埋。最终达到液体零排放（ZLD）要求。

2.3关键技术点

1）前端工艺最大限度减量化。例煤化工含盐废水盐的质量浓度为3～4g/L，因此可回收利用空间很大。因为含盐废水零排放工艺缓解中投资和运行成本最高的为蒸发结晶工艺，因此前端工艺的减量化处理有利于降低后续蒸发结晶投资和整套工艺的综合运行成本。

2）完善预处理工艺设计。预处理工艺的合理和完善，有利于后续膜设备延长使用周期，减少化学清洗频次，延长UF及RO膜寿命，降低维护成本和药剂清洗成本，提高后续装置的经济性。预处理设计工艺必须合理和完善，避免预处理设计成为整套工艺的短板，也即避免产生木桶效应。

3）采用技术可靠、经济性好的浓缩减量装置。膜浓缩装置，是整套工艺的减量化重要工艺环节。推荐采用金正环保碟管式反渗透DTRO膜设备，将污染物高倍浓缩。相对于传统RO装置，碟管式反渗透DTRO具有耐盐性强、脱盐率高、稳定性强，pH范围宽，耐污染，可靠性高以及系统安全性高的特点。目前国内DTRO设备因为主要设备依赖进口，投资成本高，成为此技术发展制约主要原因，采用金正环保碟管式反渗透装置可以大幅降低投资成本，金正环保采用美国陶氏膜原材，国际一流生产设备加工完成，性价比高，可作为煤化工高盐废水的优选方案。膜浓缩装置是蒸发结晶工段之前投资和运行成本最高的部分，也是最重要的部分。

4）采用经济性好的蒸发结晶工艺。高度浓缩的含盐水，最后只有通过蒸发结晶方式进行物化处理才能实现零排放。然而，整套零排放工艺中蒸发结晶工艺的投资和运行成本最高。蒸发结晶工艺可以采取2种方式，一是利用蒸发结晶器设备，二是利用蒸发塘进行自然蒸发结晶。具体采用哪种形式，要视用水场合实际情况来决定。比如西部地区有大面积荒地，地价便宜且日照充足，则可以考虑充分地理和自然环境优势来降低蒸发结晶设备投资。东部沿海地区用地紧缺，且降雨量充沛，因此不适宜在东部采用蒸发塘蒸发结晶。然而无论采用何种蒸发结晶方法，必须充分利用企业内部蒸汽废热资源，最大限度降低蒸发结晶工艺的运行成本。

5）各单元工艺可靠且运行成本低。整套零排放工艺是由预处理+减量化工艺（DTRO）+蒸发结晶构成的有机整体。如何使得各处理单元协调一致尤为重要。这关乎整套工艺的可靠性和经济性。各个单元都能发挥其最大处理能力而没有繁冗，这就能保证整套工艺运行成本较低。理想的含盐废水处理零排放综合运行成本在10元/t水，越低越好。

3、常见工艺技术探讨

3.1预处理

预处理可以有效去除影响减量化处理运行的各类污染物质，以提高整体工艺可靠性。由于处理废水为含盐废水，加之工业原水硬度、碱度较高，因此含盐水零排放工艺中一定会有软化工艺，常见的软化工艺有石灰软化（包括其延伸工艺）、纳滤（NF）软化、弱酸阳离子交换软化等。

由于含盐废水经过管输或明渠输送，因此其中同样也含有SS、浊度和胶体等污染物质。处理这些污染物典型的设备有澄清池、机械过滤器、自清洗过滤器和超滤装置等。

3.2减量化

由于原水TDS的质量浓度为3～4g/L，采用碟管式反渗透DTRO技术将盐的质量分数浓缩至10%～15%。碟管式反渗透DTRO为典型的减量化浓缩工艺。具体工艺或设备选择必须经过理论比较、借鉴经验或者试验确定。对于DTRO膜设备的选型，参考浓水进水COD≤6000mg/L（回收率50%时）、NH3-N≤500mg/L、污染指数（SDI20）≤30、电导率30ms/cm（回收率50%时），而COD、NH3-N、NaCl、重金属的去除率应分别≥99%、≥95%、≥99.5%、≥99.0%，应用于含盐废水处理项目。

3.3蒸发浓缩

经过碟管式反渗透DTRO浓缩后的高盐废水可通过蒸发浓缩达到零排放目的。现有蒸发浓缩技术常见为多效蒸发、蒸汽压缩泵（MVR）及低温蒸发技术，它们的能耗分别为60、37.5、17.5元/t，即使用低温常压设备可以大大降低蒸发结晶运行费用，比机械蒸发结晶器的运行费用降低50%。

3.4零排放整体方案确定

零排放工艺方案为确保其可行性，必须考虑如下因素：

1）各处理单元工艺可靠且能够前后有效衔接与协调，各处理单元的运行本较低；

2）各处理单元的产水回用场所或工号必须经过论证，这样可以降低综合运行成本；

3）必须充分考虑企业可用地整体规划及基地的高程问题，以降低转动设备能耗；

4）集中或分散建厂处置必须经过经济比较，确定最经济处置方式；

5）考虑后续蒸发塘或蒸发设备所带来的运行风险问题，只用蒸发塘或者蒸发结晶器与蒸发塘共用等技术方案需要详细论证。最大限度降低企业运行风险及环境风险。

4、结论

综上所述，如何探究一条技术可靠、经济合理的含盐废水零排放技术方案，这就必须从含盐废水的原水水质分析、预处理工艺的优化选择、减量化工艺的膜法处理级数及设备选型、蒸发结晶工艺的投资和运行成本等多方面开展综合论证，同时从项目整体规划角度着手，充分论证其场地选择、公用工程配套及集中或分散处置方式，更兼顾项目运行风险的评估和论证，以逐渐完善整体技术方案。

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