一、什么是煤液化?
煤液化(Coal-to-liquids, CTL)是以煤炭为原料,通过化学加工生产油品和石油化工产品的技术,包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
煤直接液化:煤的直接液化工艺是将煤在高温高压条件下,通过催化加氢直接液化合成液态烃类燃料,并脱除硫、氮、氧等原子。
煤间接液化:煤的间接液化工艺是先对原料煤进行气化,再经过变换和净化处理后,得到CO/H₂比值合适的原料气,在一定温度、压力及催化剂的作用下,经过费托合成反应生产出有关油品或化工产品。
国内已建成并运行的煤制油项目如下:
(1)神华鄂尔多斯煤直接液化项目
(2)国家能源集团宁夏煤业400万吨/年煤炭间接液化示范项目
(3)陕西未来能源100万吨/年煤间接液化示范项目
(4)山西潞安煤基合成油有限公司年产16万吨/年煤基合成油示范项目
(5)山西潞安180万吨/年高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目
(6)内蒙古伊泰16万吨/年煤制油工业化示范项目
(7)内蒙古伊泰120万吨/年精细化学品示范项目
除神华鄂尔多斯煤直接液化项目外,其他已建成并运行的项目均采用煤间接液化制油工艺。
图:内蒙古伊泰120万吨/年精细化学品示范项目
二、煤间接液化制油废水的特点
煤制油生产过程中产生的废水含有复杂的油、有机物、氨氮、硬度等。
油:主要来自合成废水带出的油分
有机污染物种类多,难降解:合成废水中含有大量的有机酸,以及多种难降解的有机物,如醇、醛、酮等污染物,增加了处理难度;气化污水中氨氮浓度高
硬度:气化污水中含有钙、镁离子硬度,需要有效去除以避免堵塞设备或影响后续处理效果
水质波动大:煤制油项目生产工艺流程复杂、生产装置数量多,各装置运行工况的变化可能导致废水水质波动,这对稳定有效的废水处理系统设计提出挑战
三、煤间接液化废水集成处理技术
根据合成废水、气化污水和其他废水的特性,采用各自的预处理工艺进行处理后,再进入后续的生化处理系统。
含油污水预处理:预处理主要去除废水中的油类物质,避免对后续厌氧、好氧、MBR等工艺造成影响,主要采用隔油气浮工艺。
厌氧处理:主要去除合成废水中的高浓度有机物,大幅降低后续好氧及MBR等工艺的COD处理负荷。
好氧处理:主要处理经厌氧工艺处理后的合成废水,经除硬处理后的气化污水以及其他经过预处理的废水。废水的主要污染物为COD、BOD、悬浮物、氨氮、总氮。通常采用AO工艺进行脱碳脱氮。
深度处理:可采用膜生物反应器(MBR)或曝气生物滤池(BAF)等工艺,强化COD和氨氮去除效果,保证水质达标。
四、经典案例
“国内首套百万吨级煤间接液化示范项目”
未来能源100万吨煤间接液化示范项目污水处理场
项目概况:此项目废水来源包括气化污水、净化污水、含硫污水、合成废水、含碱污水等生产废水及全厂地面冲洗水、污染雨水、生活污水等。废水中主要污染物为各种有机污染物和氨氮;污水的可生化性良好,但合成废水COD、BOD浓度高、气化污水氨氮浓度高,需要同时考虑COD、BOD 以及氨氮的去除,处理难度较大。
项目规模: 污水处理装置设计处理能力820m³/h
进水水质: COD ≤6600mg/L;氨氮≤ 540mg/L
出水水质: COD ≤30mg/L;氨氮≤5mg/L
工艺流程:预处理+OAAO+MBR