创新技术，从煤化工“三废”中“淘金”
环保法规的一严再严，给煤化工企业造成了巨大压力。现代煤化工只有解决了环保难题，才能真正成为煤炭清洁利用的主力军，这已经成为业内共识。在环保重压下，煤化工企业和科研单位变压力为动力，在煤化工“三废”的资源化利用上不断取得突破，废水、废气和废渣正在通过创新技术变身为新产品，越来越多尝到了甜头的煤化工企业也开始将以往的被动治污升级为主动治污。随着示范项目的运营，我国煤化工行业在各类废水处理与近零排放、温室气体减排、脱硫脱硝与硫回收、固体废弃物资源化利用等方面研发出了许多特色技术，积累了丰富经验。
未来煤化工产业增量主要分布在蒙西、宁东、陕北、蒙东、新疆准东、新疆伊犁等西部地区，环境的承载力不容忽视，煤化工生产废水虽然可实现达标排放，但西部地区的生态环境仍不允许外排，迫切需要采取新的减排技术和措施，提高产业环保水平。
图为中煤陕西榆林能源化工有限公司180万吨/年煤制甲醇项目。
废水：追求零排放与废水回用并举探索高浓盐水提取工业盐
污水处理使煤化工项目在环保上饱受垢病。中国石化联合会副秘书长兼煤化工专委会秘书长胡迁林表示，目前煤化工废水处理难度较大，特别是高浓度难降解有机废水。例如，固定床气化和低阶煤热裂解工艺的废水成分复杂，含有难降解的焦油、酚、多元酚等，采用一般生化工艺很难处理。此外，含盐废水处理也比较难，在缺少纳污条件的区域要实现近零排放成为难题。
据记者了解，虽然近年来不少煤化工企业和科研单位针对煤化工污水开发出多项处理技术，但实际效果并不理想，成本也较高。煤化工废水不仅成分复杂，处理难度极大，同时其污水处理装置投资费用也很高，大概要占到装置总投资的10%～20%才能解决污染问题。因此业界普遍认为煤化工污水的“零排放”只能是理想模式，现实中很难实现。
但哈尔滨工业大学韩洪军教授发布的中煤鄂尔多斯图克煤制气项目废水回用工程的一系列数据却颠覆了这一观点。该工程采用韩洪军教授开发的BEA工艺，通过组合多项专利技术在装置投资只占总投资1%的低投入情况下，最终实现了废水的零排放。而该工程投运至今能够稳定运行17个月的最重要的原因，就是企业在治污上有收益。采用BEA工艺获得的回用水成本约为每吨3元，废水处理后全部回用至原水系统统一调配，与每吨6元的水资源费相比，企业自然就有了治污的积极性，废水的零排放、全回用也就不存在问题了。
就在不久前，大连瑞克科技有限公司研发的一项名为硝酸催化还原技术使长期困扰煤制乙二醇项目的废水处理难题告破。该技术可使煤制乙二醇工艺废水中的硝酸含量降至0.1%以下，亚硝酸钠、硝酸、氢氧化钠等原料单耗同时下降90%以上，目前已在濮阳永金化工有限公司和洛阳永金化工有限公司工业应用，每年可为企业节省原料成本4000多万元。这一经济效益显著的污水处理技术正在引来更多的煤制乙二醇企业。
此外，新奥科技发展有限公司开发的新型高效一体化煤化工废水处理技术、内蒙古通辽金煤化工有限公司采用的恩德炉污水处理站、双良节能基于蒸发结晶技术开发的高盐废水零排放系统，也都在处理污水的同时为企业带来了经济效益。
对煤化工企业而言，废水经处理得到回用只是一方面，环保部门以及企业重点关注的是煤化工实现“零排放”后最终得到的杂盐的出路在哪里。对此，业内人士认为，煤化工项目所产生的浓盐水因来源和预处理工艺不同，浓盐水成分也不同，特别是其中的硫酸钠和氯化钠浓度差别也很大，所以高浓盐水的资源化利用途径不尽相同。但他们最终殊途同归，都可以从废水中提出工业盐产品，为环保装置创造经济效益。
煤化工高浓盐水处理的最后阶段是蒸发结晶，这一过程产生的结晶盐目前是按照危废定性的，其处置费用成为企业沉重的经济负担，高浓盐水难处理依然是煤化工企业的一大心病。如何才能把浓盐水中的盐以工业盐的形式提炼出来进行销售，让环保装置产生效益?煤化工企业和科研单位也提出了一些新的技术思路。
针对浓盐水资源化利用最简单的途径就是直接结晶混盐技术，它的工艺流程是最短的。哈尔滨工业大学正在探索的煤化工浓盐水直接制取工业盐的络合分离技术就是其中的代表。该技术通过钝化、络合、吹脱、净化等步骤后得到较为纯净的浓盐水，最后再采用制盐行业的杂盐分离技术得到纯净的工业盐实现回用，这种工业盐产品可达到氯碱行业所要求的盐的组成成分要求。目前这套非常有前景的工艺正在小试中。
在浓盐水资源化利用上，盐分质结晶技术则是更多煤化工企业和科研单位的主攻方向。盐分质结晶技术首先要根据溶液中硫酸钠和氯化钠的浓度不同，结晶后分别得到硫酸钠和氯化钠的精盐，同时产生少量的杂盐。据石家庄工大化工设备公司副总工程师武彦芳介绍，他们开发的盐分质结晶技术最终产生的杂盐约占系统总盐量的1%左右，无论是做危废还是固废处理，企业都能接受，而得到的硫酸钠和氯化钠精盐都可创造可观的经济效益。
上海东硕环保科技有限公司开发的以ED离子膜浓缩+结晶分盐为核心的煤化工废水“零排放”结晶分盐工艺也是一项很有前景的技术。这项工艺在内蒙古伊泰煤制油有限责任公司16万吨示范厂完成中试试验，得到的盐达到工业盐标准，可将废水中绝大部分结晶盐回收利用。2015年8月23日，该技术通过中国石油和化学工业联合会主持的专家评估。
废气：回收硫联产化肥浓硫酸创效大资源化利用缓解碳减排压力
在煤化工废气处理利用方面，烟气脱硫、克劳斯硫回收、静电除尘技术已经非常成熟，并在新建装置和技术改造中广泛应用。脱硫本身并不是难事，氨法脱硫更加容易。但氨法脱硫的目的并不仅限于脱出二氧化硫，更重要的是要以二氧化硫作为化工原料，生产出合格的化肥产品，甚至复合肥料，这才是氨法脱硫的技术难点。
山东明晟化工工程有限公司凭借多年的化工经验和技术，先后开发出五代氨法脱硫技术。其研发的氨法脱硫工艺集脱硫、脱硝、除尘一体化于一身，使二氧化硫排放稳定控制在5毫克之内，并直接生产出低氮多元复合肥，以最低的经营成本创造了最高的经济效益。据该公司总经理张波介绍，该技术已在山东明水大化烟气脱硫项目成功应用，可与原脱硫系统互为备用，目前已稳定运行6个月，脱硫塔出口在线监测SO2浓度始终保持在3mg/Nm3左右，达到了超低排放近零化。
“向环保装置要效益”是科洋环境工程(上海)有限公司ECOSA湿法制酸硫回收技术最好的诠释。科洋硫回收制酸技术以工业装置排放的含H2S酸性气体为原料，酸性气体经过氧SO2，SO2湿法转化为SO3，再冷凝为H2SO4，生产出工业级浓硫酸，同时副产大量蒸汽。
该工艺具有非常好的环境效益和可观的经济效益。据科洋公司销售总监孙凤俊介绍，经ECOSA装置处理后的尾气可满足现行最严格的环保标准排放，浓硫酸产品浓度≥93%，品质达到国标优等品标准。该技术的的另一个亮点就是热量回收。由于湿法制酸的产热量大，且流程放热梯度利用，平均1吨H2S可副产约6吨蒸汽(420℃、4.5MPa)，经济效益非常可观。
国家环保部颁布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》是煤化工项目大气环境影响评估的重要依据之一。根据该规划要求，要严格控制污染物新增排放量，把污染物排放总量作为环评审批的前置条件，以总量定项目。
2015年煤化工行业的CO2排放量约为4.7亿吨，给我国碳减排带来压力。全国统一碳排放权交易市场计划于2016年试运行，碳税也将加快推出，这势必增加煤化工项目投资成本，影响其综合竞争力。一旦碳税突破100元/吨，煤化工项目将难以承担。因此，对煤化工项目中产生的二氧化碳进行资源化利用既能增加煤化工项目的经济效益，同时也能缓解我国在碳减排上面临的压力。
新奥集团一直致力于微藻生物固碳技术。该技术通过微藻的光合作用可吸收煤化工生产过程中排放的二氧化碳等废气，再通过低成本收集和高效油脂提取等后处理技术，联产生物柴油、保健品原料和饲料添加剂等高附加值产品。该项目已成功入选国家高技术研究发展计划，并获得专项基金支持。
目前，新奥集团已在内蒙古鄂尔多斯建设了化石能源和可再生能源循环生产基地，利用煤基能源生产过程中排放的二氧化碳和浓盐水，在周边的沙荒地养殖微藻生产生物质能源，实现能源生产的清洁高效和循环发展，该基地已成为国家级的低碳能源生态循环示范基地。在微藻生物固碳技术的研发上，新奥今后将主要开展三方面的研究工作，即高产油藻株的诱变育种与基因工程改造、微藻养殖工艺优化、高效低成本养殖后处理。
随着研发的进一步深入，可以预期，未来该技术在与煤化工项目成功对接后，二氧化碳的资源化利用也将成为煤化工企业新的效益增长点。
在二氧化碳捕集方面，延长石油采用CERI工艺对煤化工排放的多余高浓度CO2实施低成本、低能耗捕集，并利用CO2排放源与油田同区发展的优势，积极探索实践CO2驱油。截至目前，延长石油已在靖边油田和吴起油田建成两个CO2驱油及埋存先导性试验区，累计注入液态CO2超过5万吨，试验油井最终采收率可在水驱基础上提高10%，取得明显增油效果。今后他们还将进一步开展煤化工装置不同浓度CO2类捕集工作，在实现煤化工行业碳近零排放的同时。利用CO2驱油提升采油模块的经济效益。
此外，神华宁夏煤业集团公司近几年也已累计投入26亿元环保资金，对于环保工艺全部采用“精细消化”，煤化工废气回收率达99.8%;河南中鸿实业集团应用焦化过程主要污染物控制关键技术后，焦化烟尘收集处理，用来发电或作为其他产品的原料，污染当量减排97%。此外，还有许多企业在工艺弛放气、高热能废气利用方面成效显著。
废渣：煤气化细渣提精煤尾灰造绿粉煤灰提取氧化铝受热捧
近两年，我国煤化工迅猛发展，固废堆存量也越来越大，如何回收利用成为令业界头疼的问题。面对日益增加的固废排放量，一些煤化工企业在高附加值回收上做起了文章。
灰渣和污泥是煤化工装置产生的两种主要固废。其中，灰渣包括粗渣(气化炉渣)和细渣(黑水滤饼)两部分，粗渣的成分与锅炉灰渣相似,可以同锅炉灰渣一并利用,作为建材、道路桥梁等掺混原料,但细渣和粗渣组分有较大差别,其烧失量往往超过20%，不能直接用作建材原料。目前我国每年产生的细渣总量约1亿吨，主要集中在西部地区。
核工业烟台同兴实业有限公司经过近4年的研发，针对细渣的资源化利用已形成了成熟技术——细渣零非放提碳及造绿技术，通过脱碳技术把其中的碳提出来，制成精煤，剩下的废弃物制成植物的培养基，用于绿化。其具体工艺过程是：细渣经筛分、改性后调成料浆，进入浮选柱，浮选柱底流收集分离出低于5%含碳量的废灰浆，废灰浆过滤脱水后制成绿培养基，分离的水回用;与此同时，浮选柱的溢流液精煤浆经过滤机或压滤机分离，精煤收集后可直接作为燃料煤销售，也可进一步深加工为炭黑或活性炭，水回用。
粉煤灰、煤矸石、气化炉渣中含有硅、铝、镁、铁、钙的化合物及少量钛、钾、钠、磷等，从中提取氧化铝、空心微珠、分子筛以及稀有金属，进行化工高值化利用近几年发展很快。特别是粉煤灰提取氧化铝被看成高效循环及高值化利用的新路线。目前，内蒙古等地有多条利用粉煤灰提取氧化铝，同时用废渣生产高标号水泥的项目开工。
其中，大唐内蒙古再生资源公司开发的我国第一个高铝粉煤灰提取氧化铝年产20万吨循环经济示范项目已于去年实现连续稳定生产，该示范项目创造了一条煤—电—灰—铝—水泥独特的循环经济产业链。同时，此项技术还可将其他副产品和排污水全部消化处理掉。氧化铝生产过程中产生的硅钙渣可用来生产水泥，实现了对资源的充分合理利用。
同样也是在去年，由内蒙古蒙西高新技术集团公司投资25亿元建设的年产20万吨的全国首条石灰石烧结法粉煤灰提取氧化铝工业化生产线也于10月建成投产。该生产线采用碱溶法、拜耳法生产出一级砂状氧化铝，在氧化铝提取过程中产生的废渣、赤泥，全部用于生产水泥熟料和步道砖等建材产品，形成了低排放、低污染、低成本的循环产业链。据悉，项目投运后，蒙西集团将以粉煤灰提取氧化铝技术为核心，逐步在蒙西工业园区打造高铝粉煤灰资源综合利用产业集群区。
此外，在废渣综合利用方面，各地将粉煤灰用于水泥生产和建筑材料已很常见。河南龙宇煤化工有限公司将煤泥输送到公用工程锅炉内二次焚烧，实现了大型煤气化装置生产资源的综合利用;内蒙古伊东集团东方能源化工有限公司创办灵武煤矸石综合利用电厂，每年利用煤矸石、煤泥等废弃物80多万吨;宁夏赛马实业在宁东建设的废渣综合利用项目，每年可消耗粉煤灰120万吨。
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