創新技術，從煤化工“三廢”中“淘金”
環保法規的一嚴再嚴，給煤化工企業造成了巨大壓力。現代煤化工只有解決了環保難題，才能真正成為煤炭清潔利用的主力軍，這已經成為業內共識。在環保重壓下，煤化工企業和科研單位變壓力為動力，在煤化工“三廢”的資源化利用上不斷取得突破，廢水、廢氣和廢渣正在通過創新技術變身為新產品，越來越多嘗到了甜頭的煤化工企業也開始將以往的被動治污升級為主動治污。隨著示范項目的運營，我國煤化工行業在各類廢水處理與近零排放、溫室氣體減排、脫硫脫硝與硫回收、固體廢棄物資源化利用等方面研發出了許多特色技術，積累了豐富經驗。
未來煤化工產業增量主要分布在蒙西、寧東、陜北、蒙東、新疆準東、新疆伊犁等西部地區，環境的承載力不容忽視，煤化工生產廢水雖然可實現達標排放，但西部地區的生態環境仍不允許外排，迫切需要采取新的減排技術和措施，提高產業環保水平。
圖為中煤陜西榆林能源化工有限公司180萬噸/年煤制甲醇項目。
廢水：追求零排放與廢水回用并舉探索高濃鹽水提取工業鹽
污水處理使煤化工項目在環保上飽受垢病。中國石化聯合會副秘書長兼煤化工專委會秘書長胡遷林表示，目前煤化工廢水處理難度較大，特別是高濃度難降解有機廢水。例如，固定床氣化和低階煤熱裂解工藝的廢水成分復雜，含有難降解的焦油、酚、多元酚等，采用一般生化工藝很難處理。此外，含鹽廢水處理也比較難，在缺少納污條件的區域要實現近零排放成為難題。
據記者了解，雖然近年來不少煤化工企業和科研單位針對煤化工污水開發出多項處理技術，但實際效果并不理想，成本也較高。煤化工廢水不僅成分復雜，處理難度極大，同時其污水處理裝置投資費用也很高，大概要占到裝置總投資的10%～20%才能解決污染問題。因此業界普遍認為煤化工污水的“零排放”只能是理想模式，現實中很難實現。
但哈爾濱工業大學韓洪軍教授發布的中煤鄂爾多斯圖克煤制氣項目廢水回用工程的一系列數據卻顛覆了這一觀點。該工程采用韓洪軍教授開發的BEA工藝，通過組合多項專利技術在裝置投資只占總投資1%的低投入情況下，最終實現了廢水的零排放。而該工程投運至今能夠穩定運行17個月的最重要的原因，就是企業在治污上有收益。采用BEA工藝獲得的回用水成本約為每噸3元，廢水處理后全部回用至原水系統統一調配，與每噸6元的水資源費相比，企業自然就有了治污的積極性，廢水的零排放、全回用也就不存在問題了。
就在不久前，大連瑞克科技有限公司研發的一項名為硝酸催化還原技術使長期困擾煤制乙二醇項目的廢水處理難題告破。該技術可使煤制乙二醇工藝廢水中的硝酸含量降至0.1%以下，亞硝酸鈉、硝酸、氫氧化鈉等原料單耗同時下降90%以上，目前已在濮陽永金化工有限公司和洛陽永金化工有限公司工業應用，每年可為企業節省原料成本4000多萬元。這一經濟效益顯著的污水處理技術正在引來更多的煤制乙二醇企業。
此外，新奧科技發展有限公司開發的新型高效一體化煤化工廢水處理技術、內蒙古通遼金煤化工有限公司采用的恩德爐污水處理站、雙良節能基于蒸發結晶技術開發的高鹽廢水零排放系統，也都在處理污水的同時為企業帶來了經濟效益。
對煤化工企業而言，廢水經處理得到回用只是一方面，環保部門以及企業重點關注的是煤化工實現“零排放”后最終得到的雜鹽的出路在哪里。對此，業內人士認為，煤化工項目所產生的濃鹽水因來源和預處理工藝不同，濃鹽水成分也不同，特別是其中的硫酸鈉和氯化鈉濃度差別也很大，所以高濃鹽水的資源化利用途徑不盡相同。但他們最終殊途同歸，都可以從廢水中提出工業鹽產品，為環保裝置創造經濟效益。
煤化工高濃鹽水處理的最后階段是蒸發結晶，這一過程產生的結晶鹽目前是按照危廢定性的，其處置費用成為企業沉重的經濟負擔，高濃鹽水難處理依然是煤化工企業的一大心病。如何才能把濃鹽水中的鹽以工業鹽的形式提煉出來進行銷售，讓環保裝置產生效益?煤化工企業和科研單位也提出了一些新的技術思路。
針對濃鹽水資源化利用最簡單的途徑就是直接結晶混鹽技術，它的工藝流程是最短的。哈爾濱工業大學正在探索的煤化工濃鹽水直接制取工業鹽的絡合分離技術就是其中的代表。該技術通過鈍化、絡合、吹脫、凈化等步驟后得到較為純凈的濃鹽水，最后再采用制鹽行業的雜鹽分離技術得到純凈的工業鹽實現回用，這種工業鹽產品可達到氯堿行業所要求的鹽的組成成分要求。目前這套非常有前景的工藝正在小試中。
在濃鹽水資源化利用上，鹽分質結晶技術則是更多煤化工企業和科研單位的主攻方向。鹽分質結晶技術首先要根據溶液中硫酸鈉和氯化鈉的濃度不同，結晶后分別得到硫酸鈉和氯化鈉的精鹽，同時產生少量的雜鹽。據石家莊工大化工設備公司副總工程師武彥芳介紹，他們開發的鹽分質結晶技術最終產生的雜鹽約占系統總鹽量的1%左右，無論是做危廢還是固廢處理，企業都能接受，而得到的硫酸鈉和氯化鈉精鹽都可創造可觀的經濟效益。
上海東碩環保科技有限公司開發的以ED離子膜濃縮+結晶分鹽為核心的煤化工廢水“零排放”結晶分鹽工藝也是一項很有前景的技術。這項工藝在內蒙古伊泰煤制油有限責任公司16萬噸示范廠完成中試試驗，得到的鹽達到工業鹽標準，可將廢水中絕大部分結晶鹽回收利用。2015年8月23日，該技術通過中國石油和化學工業聯合會主持的專家評估。
廢氣：回收硫聯產化肥濃硫酸創效大資源化利用緩解碳減排壓力
在煤化工廢氣處理利用方面，煙氣脫硫、克勞斯硫回收、靜電除塵技術已經非常成熟，并在新建裝置和技術改造中廣泛應用。脫硫本身并不是難事，氨法脫硫更加容易。但氨法脫硫的目的并不僅限于脫出二氧化硫，更重要的是要以二氧化硫作為化工原料，生產出合格的化肥產品，甚至復合肥料，這才是氨法脫硫的技術難點。
山東明晟化工工程有限公司憑借多年的化工經驗和技術，先后開發出五代氨法脫硫技術。其研發的氨法脫硫工藝集脫硫、脫硝、除塵一體化于一身，使二氧化硫排放穩定控制在5毫克之內，并直接生產出低氮多元復合肥，以最低的經營成本創造了最高的經濟效益。據該公司總經理張波介紹，該技術已在山東明水大化煙氣脫硫項目成功應用，可與原脫硫系統互為備用，目前已穩定運行6個月，脫硫塔出口在線監測SO2濃度始終保持在3mg/Nm3左右，達到了超低排放近零化。
“向環保裝置要效益”是科洋環境工程(上海)有限公司ECOSA濕法制酸硫回收技術最好的詮釋。科洋硫回收制酸技術以工業裝置排放的含H2S酸性氣體為原料，酸性氣體經過氧SO2，SO2濕法轉化為SO3，再冷凝為H2SO4，生產出工業級濃硫酸，同時副產大量蒸汽。
該工藝具有非常好的環境效益和可觀的經濟效益。據科洋公司銷售總監孫鳳俊介紹，經ECOSA裝置處理后的尾氣可滿足現行最嚴格的環保標準排放，濃硫酸產品濃度≥93%，品質達到國標優等品標準。該技術的的另一個亮點就是熱量回收。由于濕法制酸的產熱量大，且流程放熱梯度利用，平均1噸H2S可副產約6噸蒸汽(420℃、4.5MPa)，經濟效益非常可觀。
國家環保部頒布的《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》是煤化工項目大氣環境影響評估的重要依據之一。根據該規劃要求，要嚴格控制污染物新增排放量，把污染物排放總量作為環評審批的前置條件，以總量定項目。
2015年煤化工行業的CO2排放量約為4.7億噸，給我國碳減排帶來壓力。全國統一碳排放權交易市場計劃于2016年試運行，碳稅也將加快推出，這勢必增加煤化工項目投資成本，影響其綜合競爭力。一旦碳稅突破100元/噸，煤化工項目將難以承擔。因此，對煤化工項目中產生的二氧化碳進行資源化利用既能增加煤化工項目的經濟效益，同時也能緩解我國在碳減排上面臨的壓力。
新奧集團一直致力于微藻生物固碳技術。該技術通過微藻的光合作用可吸收煤化工生產過程中排放的二氧化碳等廢氣，再通過低成本收集和高效油脂提取等后處理技術，聯產生物柴油、保健品原料和飼料添加劑等高附加值產品。該項目已成功入選國家高技術研究發展計劃，并獲得專項基金支持。
目前，新奧集團已在內蒙古鄂爾多斯建設了化石能源和可再生能源循環生產基地，利用煤基能源生產過程中排放的二氧化碳和濃鹽水，在周邊的沙荒地養殖微藻生產生物質能源，實現能源生產的清潔高效和循環發展，該基地已成為國家級的低碳能源生態循環示范基地。在微藻生物固碳技術的研發上，新奧今后將主要開展三方面的研究工作，即高產油藻株的誘變育種與基因工程改造、微藻養殖工藝優化、高效低成本養殖后處理。
隨著研發的進一步深入，可以預期，未來該技術在與煤化工項目成功對接后，二氧化碳的資源化利用也將成為煤化工企業新的效益增長點。
在二氧化碳捕集方面，延長石油采用CERI工藝對煤化工排放的多余高濃度CO2實施低成本、低能耗捕集，并利用CO2排放源與油田同區發展的優勢，積極探索實踐CO2驅油。截至目前，延長石油已在靖邊油田和吳起油田建成兩個CO2驅油及埋存先導性試驗區，累計注入液態CO2超過5萬噸，試驗油井最終采收率可在水驅基礎上提高10%，取得明顯增油效果。今后他們還將進一步開展煤化工裝置不同濃度CO2類捕集工作，在實現煤化工行業碳近零排放的同時。利用CO2驅油提升采油模塊的經濟效益。
此外，神華寧夏煤業集團公司近幾年也已累計投入26億元環保資金，對于環保工藝全部采用“精細消化”，煤化工廢氣回收率達99.8%;河南中鴻實業集團應用焦化過程主要污染物控制關鍵技術后，焦化煙塵收集處理，用來發電或作為其他產品的原料，污染當量減排97%。此外，還有許多企業在工藝弛放氣、高熱能廢氣利用方面成效顯著。
廢渣：煤氣化細渣提精煤尾灰造綠粉煤灰提取氧化鋁受熱捧
近兩年，我國煤化工迅猛發展，固廢堆存量也越來越大，如何回收利用成為令業界頭疼的問題。面對日益增加的固廢排放量，一些煤化工企業在高附加值回收上做起了文章。
灰渣和污泥是煤化工裝置產生的兩種主要固廢。其中，灰渣包括粗渣(氣化爐渣)和細渣(黑水濾餅)兩部分，粗渣的成分與鍋爐灰渣相似,可以同鍋爐灰渣一并利用,作為建材、道路橋梁等摻混原料,但細渣和粗渣組分有較大差別,其燒失量往往超過20%，不能直接用作建材原料。目前我國每年產生的細渣總量約1億噸，主要集中在西部地區。
核工業煙臺同興實業有限公司經過近4年的研發，針對細渣的資源化利用已形成了成熟技術——細渣零非放提碳及造綠技術，通過脫碳技術把其中的碳提出來，制成精煤，剩下的廢棄物制成植物的培養基，用于綠化。其具體工藝過程是：細渣經篩分、改性后調成料漿，進入浮選柱，浮選柱底流收集分離出低于5%含碳量的廢灰漿，廢灰漿過濾脫水后制成綠培養基，分離的水回用;與此同時，浮選柱的溢流液精煤漿經過濾機或壓濾機分離，精煤收集后可直接作為燃料煤銷售，也可進一步深加工為炭黑或活性炭，水回用。
粉煤灰、煤矸石、氣化爐渣中含有硅、鋁、鎂、鐵、鈣的化合物及少量鈦、鉀、鈉、磷等，從中提取氧化鋁、空心微珠、分子篩以及稀有金屬，進行化工高值化利用近幾年發展很快。特別是粉煤灰提取氧化鋁被看成高效循環及高值化利用的新路線。目前，內蒙古等地有多條利用粉煤灰提取氧化鋁，同時用廢渣生產高標號水泥的項目開工。
其中，大唐內蒙古再生資源公司開發的我國第一個高鋁粉煤灰提取氧化鋁年產20萬噸循環經濟示范項目已于去年實現連續穩定生產，該示范項目創造了一條煤—電—灰—鋁—水泥獨特的循環經濟產業鏈。同時，此項技術還可將其他副產品和排污水全部消化處理掉。氧化鋁生產過程中產生的硅鈣渣可用來生產水泥，實現了對資源的充分合理利用。
同樣也是在去年，由內蒙古蒙西高新技術集團公司投資25億元建設的年產20萬噸的全國首條石灰石燒結法粉煤灰提取氧化鋁工業化生產線也于10月建成投產。該生產線采用堿溶法、拜耳法生產出一級砂狀氧化鋁，在氧化鋁提取過程中產生的廢渣、赤泥，全部用于生產水泥熟料和步道磚等建材產品，形成了低排放、低污染、低成本的循環產業鏈。據悉，項目投運后，蒙西集團將以粉煤灰提取氧化鋁技術為核心，逐步在蒙西工業園區打造高鋁粉煤灰資源綜合利用產業集群區。
此外，在廢渣綜合利用方面，各地將粉煤灰用于水泥生產和建筑材料已很常見。河南龍宇煤化工有限公司將煤泥輸送到公用工程鍋爐內二次焚燒，實現了大型煤氣化裝置生產資源的綜合利用;內蒙古伊東集團東方能源化工有限公司創辦靈武煤矸石綜合利用電廠，每年利用煤矸石、煤泥等廢棄物80多萬噸;寧夏賽馬實業在寧東建設的廢渣綜合利用項目，每年可消耗粉煤灰120萬噸。
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