現(xiàn)代煤化工技術(shù)及廢水處理工程實(shí)踐

第1章現(xiàn)代煤化工的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1

1.1現(xiàn)代煤化工簡介1

1.2現(xiàn)代煤化工的分類2

1.2.1煤制天然氣2

1.2.2煤制油4

1.2.3煤制甲醇7

1.2.4煤制烯烴13

1.3現(xiàn)代煤化工行業(yè)現(xiàn)狀分析13

第2章現(xiàn)代煤化工主要產(chǎn)品16

2.1天然氣16

2.2油品18

2.2.1汽油18

2.2.2柴油19

2.2.3航空煤油20

2.3甲醇21

2.3.1甲醇的物理性質(zhì)21

2.3.2甲醇的化學(xué)性質(zhì)22

2.3.3甲醇合成對原料氣的要求23

2.3.4合成甲醇催化劑24

2.3.5甲醇合成反應(yīng)原理24

2.3.6甲醇的應(yīng)用領(lǐng)域25

2.3.7甲醇的毒性26

2.4烯烴26

2.4.1乙烯26

2.4.2丙烯27

2.4.3聚乙烯28

2.4.4聚丙烯29

第3章現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)工藝及廢水產(chǎn)排污分析31

3.1煤氣化工藝31

3.1.1固定床氣化工藝31

3.1.2流化床氣化工藝33

3.1.3氣流床氣化工藝36

3.1.4煤氣化工藝廢水水質(zhì)狀況37

3.2煤液化40

3.2.1煤直接液化40

3.2.2煤間接液化46

3.3煤制甲醇54

3.3.1合成工藝54

3.3.2甲醇合成的工藝技術(shù)進(jìn)展63

3.3.3實(shí)例分析65

3.4煤制烯烴68

3.4.1乙烯68

3.4.2丙烯70

3.4.3聚乙烯72

3.4.4聚丙烯78

第4章現(xiàn)代煤化工廢水處理技術(shù)83

4.1現(xiàn)代煤化工廢水單元處理技術(shù)83

4.1.1高濃度有機(jī)廢水83

4.1.2低濃度有機(jī)廢水84

4.1.3含鹽廢水85

4.1.4催化廢水87

4.1.5回用水處理技術(shù)88

4.2現(xiàn)代煤化工廢水處理最新技術(shù)進(jìn)展89

4.2.1生物倍增技術(shù)（BDP）89

4.2.2放電低溫等離子體高級氧化技術(shù)89

4.2.3超臨界水氧化技術(shù)90

4.2.4Gaia-BAF工藝90

4.2.53T-IB固定化微生物技術(shù)91

4.2.63T-BAF技術(shù)92

第5章煤氣化廢水處理工程實(shí)踐94

5.1化工廢水及生活污水處理95

5.1.1廢水及污水水質(zhì)95

5.1.2工藝方案95

5.1.3處理效果預(yù)測95

5.1.4廢水回用的可行性分析96

5.2循環(huán)水系統(tǒng)和化學(xué)水處理裝置含鹽廢水處理回用措施97

5.2.1處理工藝方案97

5.2.2處理流程可行性分析97

5.2.3反滲透產(chǎn)生的濃鹽水的處理99

第6章煤液化廢水處理工程實(shí)踐101

6.1煤直接液化廢水處理工程實(shí)踐101

6.1.1低濃度廢水處理系統(tǒng)101

6.1.2高濃度廢水處理系統(tǒng)103

6.1.3含鹽廢水處理系統(tǒng)106

6.1.4催化劑制備廢水處理系統(tǒng)108

6.2煤間接液化廢水處理工程實(shí)踐110

6.2.1工廠排水體系及廢水處理系統(tǒng)組成110

6.2.2廢水綜合利用方案110

6.2.3項(xiàng)目廢水處理方案111

6.2.4污水處理廠方案112

6.2.5生活污水預(yù)處理112

6.2.6含油廢水預(yù)處理113

6.2.7合成廢水預(yù)處理116

6.2.8綜合廢水處理118

6.2.9全廠廢水收集與儲存方案123

6.2.10污水處理廠總工藝流程簡述125

6.2.11污泥及浮渣處理126

第7章煤制甲醇廢水處理工程實(shí)踐130

7.1陜北某能化公司煤制甲醇項(xiàng)目130

7.1.1廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)130

7.1.2廢水處理工藝流程131

7.2陜西某化學(xué)工業(yè)有限公司二期40萬噸/年甲醇項(xiàng)目132

7.2.1建設(shè)項(xiàng)目內(nèi)容132

7.2.2生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)簡述133

7.2.3廢水主要污染源、污染物及防治措施141

第8章煤制烯烴廢水處理工程實(shí)踐144

8.1生產(chǎn)工藝流程144

8.2產(chǎn)排污環(huán)節(jié)145

8.3廢水的水量和水質(zhì)146

8.4廢水處理工藝流程148

參考文獻(xiàn)1522100433B

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)及廢水處理工程實(shí)踐》全書共8章。第1章～第3章對我國現(xiàn)代煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行了分析，詳細(xì)介紹了目前市場上的主要煤化工產(chǎn)品，詳細(xì)分析了現(xiàn)代煤化工主要生產(chǎn)工藝及各種典型工藝的廢水產(chǎn)排污節(jié)點(diǎn)，給出了結(jié)合多個(gè)企業(yè)的現(xiàn)場調(diào)研獲得的較可靠的廢水水質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)。第4章介紹了各類廢水的處理方法現(xiàn)狀及新技術(shù)進(jìn)展。第5章～第8章結(jié)合多個(gè)典型煤化工企業(yè)實(shí)際案例，詳細(xì)分析了煤氣化、煤液化、煤制甲醇、煤制烯烴四個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈在生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生廢水的規(guī)律及水質(zhì)特征，歸納了其主要處理工藝，討論了各處理工藝的可行性及處理效果。

本書實(shí)用性較強(qiáng)，可供煤化工企業(yè)管理人員、工程技術(shù)人員、煤化工科研人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考閱讀。

煤化工新技術(shù)、新工藝的產(chǎn)業(yè)化離不開整體考慮和合理設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)基礎(chǔ)來源于全面的知識和成功的實(shí)踐。張慶庚、李凡、李好管編著的《煤化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》從化工工藝的角度出發(fā)，系統(tǒng)闡述了煤化工設(shè)計(jì)所涉及的各個(gè)領(lǐng)域和技術(shù)，特別是對設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書:煤化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》內(nèi)容涵蓋煤化工的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、煤化工項(xiàng)目與煤質(zhì)的關(guān)系、煤焦化設(shè)計(jì)、煤氣化裝置的設(shè)計(jì)、煤氣凈化技術(shù)、煤制化學(xué)品的設(shè)計(jì)、煤化工過程的節(jié)能減排等煤化工主要組成部分。

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書:煤化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可供從事化工設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員，特別是煤化工項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)人員，以及高校化工工藝專業(yè)師生閱讀參考。

中國是一個(gè)幅員遼闊，資源相對短缺的國家。特別是在能源占有方面，各類主要能源人均擁有量均低于世界平均水平。其中煤炭的人均擁有量為世界人均的50%，石油和天然氣則僅為15%。正是由于這一不可改變的稟賦條件，決定了中國的能源結(jié)構(gòu)在過去和將來的一段時(shí)間內(nèi)必須以煤炭為主。

作為化工原料，在2004年之前，煤化工產(chǎn)業(yè)一直是以傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)品為主，主要是尿素、甲醇、PVC、焦炭等產(chǎn)品。到了最近幾年，隨著中國研發(fā)能力和工程化能力的全面提升，無論煤化工的產(chǎn)品種類，還是生產(chǎn)規(guī)模，都有了本質(zhì)的變化，形成了新型煤化工的雛形。煤直接液化、煤間接液化、煤制烯烴、煤制丙烯、甲醇制汽油等工業(yè)化裝置的投入運(yùn)行，以及指日可待的煤制天然氣工廠的建成，呈現(xiàn)出中國煤化工產(chǎn)業(yè)前所未有的局面。

由以上的產(chǎn)品變化可以看出，煤化工產(chǎn)品正在經(jīng)歷著由傳統(tǒng)的化工產(chǎn)品向補(bǔ)充石油化工產(chǎn)品的方向轉(zhuǎn)變，在國民經(jīng)濟(jì)中的作用也發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變。

隨著中國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化步伐的不斷加快，中國能源短缺的現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重。石油的對外依存度已經(jīng)超過了50%，絕對值也超過了2億噸/年,天然氣的短缺更為嚴(yán)重，必將會(huì)制約中國社會(huì)工業(yè)化、城市化的進(jìn)程。

我國的西北和東北（內(nèi)蒙古東部）地區(qū)煤炭儲量巨大，大多屬于比較年輕的煤種。這些地區(qū)一般地廣人稀，距離能源的最終用戶較遠(yuǎn)，交通運(yùn)輸能力較弱。因此，將煤炭加工成化工產(chǎn)品就成了這些地區(qū)發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)的必然選擇。各煤化工企業(yè)基本上都是選擇了新型煤化工產(chǎn)品。

由此可以看出，目前，煤化工在中國的主要作用除了繼續(xù)扮演化肥、焦炭、PVC等化工產(chǎn)品的主力軍之外，又承擔(dān)了緩解石油化工產(chǎn)品短缺和天然氣供應(yīng)不足的角色。

任何工業(yè)的發(fā)展都離不開設(shè)計(jì),工程設(shè)計(jì)能力體現(xiàn)了一個(gè)國家工業(yè)體系的整體水平。沒有高水平的工程設(shè)計(jì)企業(yè)，就無法理解現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展理念，無法體會(huì)頗具匠心的先進(jìn)技術(shù)的獨(dú)到之處，也就無法消化吸收先進(jìn)技術(shù)并最終為自己的國家服務(wù)。

在工業(yè)領(lǐng)域，中國是后來者，總是有人說“后發(fā)優(yōu)勢”，而后發(fā)的優(yōu)勢就是可以直接面對世界上最先進(jìn)的技術(shù)而無需像發(fā)達(dá)國家一樣去耗費(fèi)幾百年的歷程。但是后發(fā)也意味著我們必須在先發(fā)者制定的規(guī)則下運(yùn)行，先發(fā)者可以利用先發(fā)優(yōu)勢限制我們的發(fā)展。他們不斷地提高產(chǎn)業(yè)門檻，力圖將我們關(guān)在發(fā)展尖端產(chǎn)業(yè)的門外。此時(shí)，保證國家的持續(xù)發(fā)展，便成了工程設(shè)計(jì)行業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。我們可以看到某些先進(jìn)的技術(shù)把持在某些跨國企業(yè)的手中被作為牟取暴利的工具，而我們卻無能為力。沒有過硬的設(shè)計(jì)能力就不會(huì)有好的產(chǎn)品。

產(chǎn)品的質(zhì)量是產(chǎn)品能否進(jìn)入市場的關(guān)鍵，不能想象不合格的產(chǎn)品能夠在競爭中取勝。此時(shí)，設(shè)計(jì)便顯得格外重要。在中國，建設(shè)國際型工程公司的倡導(dǎo)始于二十多年前，其目的無非是通過提高設(shè)計(jì)水平來改善工廠的控制和管理。記得我的前輩們說過，“不要把產(chǎn)品的質(zhì)量不高全部歸罪于工廠的管理，我們的設(shè)計(jì)起著舉足輕重的作用”。沒有考慮周詳?shù)脑O(shè)計(jì)，就不會(huì)有好的產(chǎn)品質(zhì)量。

產(chǎn)品的競爭力不僅僅是質(zhì)量的競爭，還是能耗的競爭。高能耗也應(yīng)當(dāng)是技術(shù)落后的體現(xiàn)，有些能耗問題恰恰體現(xiàn)的是工程設(shè)計(jì)水平。當(dāng)我們以高成本的產(chǎn)品到市場上去競爭時(shí)，無論質(zhì)量如何，失敗都是必然的。

有經(jīng)驗(yàn)的工程師都知道，不同化工單元的組合，會(huì)有不同的結(jié)果。利用各種不同的組合去改變工廠的規(guī)模、產(chǎn)品的組合甚至改變產(chǎn)品的品種等都是工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對高水平的工程設(shè)計(jì)的依賴是顯而易見的。如果由于工程設(shè)計(jì)水平的低下造成工廠不能正常開工，必然會(huì)給工廠帶來損失。企業(yè)的重要功能之一是為投資者帶來利潤，這是低下的設(shè)計(jì)水平所無法達(dá)到的。

“科學(xué)研究是生產(chǎn)力”這在中國是大家都認(rèn)可的，但是少有人去深究科研成果是如何變?yōu)樯a(chǎn)力的。實(shí)際上，科研成果的工程化一直是技術(shù)進(jìn)步的十分關(guān)鍵的一步。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代，科研與工程設(shè)計(jì)是完全脫節(jié)的?？蒲胁还苁袌鲂枨?，設(shè)計(jì)只是簡單的重復(fù)。設(shè)計(jì)與科研的結(jié)合基本上都是政府部門的“拉郎配”，雙方都沒有積極配合的欲望。到了今天，從事設(shè)計(jì)的工程公司更清楚市場的需求，會(huì)主動(dòng)尋求與科研機(jī)構(gòu)的合作。這種合作為科研成果走向市場帶來了機(jī)遇，在科研成果與生產(chǎn)力之間搭起了橋梁。沒有這個(gè)橋梁，就沒有今天中國新技術(shù)層出不窮的大好局面。

工程公司不僅僅是將科研成果轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，還可以通過自己的不斷創(chuàng)新為市場提供越來越多的新產(chǎn)品。同時(shí)通過自己敏銳的市場觀察力，洞察市場需求，開創(chuàng)新的工藝、新的技術(shù)。

最典型的事例是中國新型煤化工產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，在這個(gè)聯(lián)盟中處于領(lǐng)導(dǎo)地位的是中國化學(xué)工程集團(tuán)公司，而這個(gè)集團(tuán)的核心是中國的大型工程公司。這些工程公司利用自己在市場前沿的地位，不斷尋求產(chǎn)品和技術(shù)的創(chuàng)新，使當(dāng)今的煤化工產(chǎn)業(yè)能夠不斷地推陳出新。

編寫本書的目的是想使讀者能夠通過本書對煤化工設(shè)計(jì)所涉及的領(lǐng)域和技術(shù)有一個(gè)大概的了解。由于篇幅所限，僅從化工工藝專業(yè)的角度對設(shè)計(jì)要點(diǎn)和內(nèi)容進(jìn)行簡要介紹，不可能涉及太多的化工單元知識，也不可能涉及所有專業(yè)。選擇的各章節(jié)內(nèi)容的組合就是一個(gè)煤化工工廠工藝裝置的主要組成部分。由于有些設(shè)計(jì)內(nèi)容受知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，同時(shí)受我們知識范圍局限，不可能對所有的煤化工技術(shù)都能詳細(xì)論述。因此，有很多技術(shù)在本書中只是進(jìn)行文字介紹，沒有設(shè)計(jì)計(jì)算及其他設(shè)計(jì)過程的描述，敬請讀者諒解。

本書主要由張慶庚編寫，其中第2章由李凡編寫并負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿;第7章由李好管編寫;郭光宙、馬英民、李剛參加了部分章節(jié)的編寫。李小紅、程柱、左永飛、郝巧鈴、張京、白永輝、王培和孔嬌等參加了文獻(xiàn)資料收集整理、圖表繪制、輔助計(jì)算和文字處理等工作。在本書付梓之際感謝謝克昌院士、李大尚設(shè)計(jì)大師對本書編寫工作的指導(dǎo)，感謝所有在本書編寫過程中給予關(guān)心和幫助的同事、朋友，感謝化學(xué)工業(yè)出版社編輯們的辛勤工作。

由于本書編寫在工作之余，時(shí)間倉促，加之水平有限，書中不足和欠妥之處敬請讀者見諒并批評指正。

編者

2012年1月2100433B