煤制乙二醇项目废水特点及处理思路

宋玲玲

(阳煤集团平定化工有限责任公司，山西 平定 045200)

引 言

随着可持续发展观在国内不断深入，当前我国对新能源的开发及对环境的保护进一步加强。现阶段，煤制乙二醇在化工生产领域广泛运用，单就应用效果来看，煤制乙二醇确实能帮助减少对石油乙烯的消耗。石油乙烯属于有毒物质，且对周边环境的影响较为严重。通过多年的努力研究，我国中科院与众多企业联手开发了“万吨级CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇”技术，即为煤制乙二醇技术。

1 煤制乙二醇项目工艺技术路线

乙二醇(俗名甘醇)是一种重要的有机化工原料，分子式为C2H6O2，是具有黏性、无色、无臭及不易挥发特性的液体，其吸水性强，有甜味。较之其他国家，我国的煤炭资源储备量较大，因此，煤制乙二醇逐渐成为我国煤化工行业未来的重要发展内容，同时也是生产乙二醇的主要途径。随着科研水平的不断提升，我国现已掌握了3种不同的煤制乙二醇生产技术路线，主要包括直接合成路线、甲醇甲醛路线以及草酸酯路线[1]。

1) 直接合成路线。技术人员将煤作为原料制取合成气体，包括CO、H2等，再通过合成气体进一步合成乙二醇。这种直接合成的生产技术最先出现在美国的杜邦公司，该技术的所有反应条件均非常苛刻，必须给予催化剂、温度及压力等因素高度的重视。

2) 甲醇甲醛路线。技术人员通过气化、变换以及净化等环节后，得到合成气体，收集合成气体制取甲醇，再由甲醇制取乙烯，待到乙烯氧化后即可得到环氧乙烷，最终通过环氧乙烷水合法制取乙二醇。该项生产技术虽然步骤复杂且毒副作用大，但是制取效率相对较高，在制取过程中需要技术人员全程穿戴防护服及防毒面具。

3) 草酸酯路线。较之甲醇甲醛路线的初始阶段，草酸酯路线增加分离提纯环节，并排在气化、变换、以及净化等环节之后，而分离提纯的实际目的就是为了得到CO与H2。一氧化碳可通过催化偶联合成草酸酯，草酸酯与氢合成乙二醇。相对于其他两种合成路线，草酸酯合成工艺最简短，且成本较低，成为目前国内应用范围最广的煤制乙二醇生产技术[2]。

2 煤制乙二醇项目废水来源

在实施草酸酯合成工艺的过程中，其生产乙二醇所产出的工艺废水主要源自于煤的气化、变换及DMO等环节，包括生产中的酯化与乙二醇的精馏环节。在以上各项生产工艺环节中存在许多污染物，如，气化装置工艺废水中的COD、BOD、挥发酚、氰化物、总氮、氨氮以及硫化物；变换冷凝液中的NH3-N、H2S等。

草酸酯法生产乙二醇过程中的工艺废水对工厂周边的生态环境影响巨大，如甲醛、甲醇、硫化物以及酯化废水中的硝酸盐类均属有毒物质。不仅草酸酯合成工艺，其他两种合成路线的工艺废水均可破坏水环境平衡，大幅度降低水的质量，从而给人们的正常生活带来极大的困扰。

3 煤制乙二醇项目废水处理思路

3.1 气化废水预处理

随着化工行业的多元化发展，煤制乙二醇的合成方式各种各样，且由于各种煤制乙二醇的合成方式及煤质的不同，其合成过程中所产生的污染物数量及种类也存在一定差异。如，鲁奇气化工艺的污染程度远超德士古气化工艺；以烟煤、褐煤为原料的气化工艺的污染程度明显高于以无烟煤及焦炭为原料的气化工艺；流化床与气流床工艺的废水水质优于固定床等。由此可见，结合不同煤质、气化工艺类型，即可选择最为合理的气化废水预处理工艺。

首先，固定床气化工艺的气化温度低，废水成分相对复杂，且有机污染物的COD普遍较高，对周边环境的破坏程度较大。总体上看，固定床气化工艺具备高氨氮、高COD、高酚及高石油类的工艺特性。固定床气化工艺的废水成分复杂，处理难度相对较高，应对酚氨回收设施进行回收预处理，主要目的是去除其中的酚类及氨氮。技术人员应选用以去除COD、BOD以及氨氮等物质为主体的生化处理工艺及后处理强化工艺。

其次，流化床气化工艺所产出的废水以高浓度的煤气含量为特征，同时还包含了大量的酚氰化合物、油类以及氨氮等有毒物质，因此不管是固定床气化还是流动床气化，均对自然环境造成严重破坏。在气化废水预处理的过程中发现其中含量最高的是氨氮，其次是COD，还包括少量的酚类、多环芳香族以及含氮、硫的杂环化合物等多种物质。对于流化床气化工艺而言，其产出的废水应结合液态排渣特性设计渣水分离系统，通过去除废水中的大块渣提高气化预处理效率。

最后是气流床气化工艺，该种气化工艺的温度较高，且碳转化率随着温度的提升而提升，并无焦油液态排渣现象。前文提到的德士古气化工艺即为典型的气流床气化工艺，主要采用水煤浆气化技术，废水特性是高悬浮物、高氨氮等。因为德士古气化工艺采用的是高温气化技术，水质在不断的精馏下变得愈发纯净，有机污染物的含量相对较低。

3.2 变换工艺废水

变换工艺环节是合成煤制乙二醇的重要组成部分，但是在变换工艺环节中会产生大量的工艺废水。从来源上分析，这些工艺废水均由变换过程中的冷凝液转化而成，主要包括含氨氮物质等。技术人员可以利用汽提去除废水中的氨、氮等有毒物质，实施后续的生化处理。

截至目前，国内化工行业的酯化含盐废水预处理方法包括膜分离技术、热蒸发技术以及两种技术的组合型工艺。乙二醇酯化废水的含盐量相对较高，基本保持在2%～4%，且组成成分较为复杂，色度较深，pH值低，COD以及BOD指数高。若利用热蒸发技术，蒸汽消耗过大，不符合节能标准；若利用膜分离技术，较易引发膜堵塞、膜污染等问题，不符合环保标准。由此可见，煤制乙二醇的合成生产必须采取全新的酯化工序含盐废水预处理手段，因此“机械介质过滤+二级反渗透+二效蒸发”组合工艺应运而生[3]。

4 结语

综上所述，国内最常见的煤制乙二醇合成工艺包括直接合成路线、甲醇甲醛路线以及草酸酯路线，其中最简单的是草酸酯，最复杂的是甲醇甲醛，并且两种路线合成过程中所产生的工艺废水均具备各自的水质特征。另一方面，结合各种合成路线所产生的废水特征即可制定针对性的气化废水预处理思路，减少合成煤制乙二醇对周边水环境的污染及破坏。