现代煤化工技术及废水处理工程实践

第1章现代煤化工的现状及发展趋势1

1.1现代煤化工简介1

1.2现代煤化工的分类2

1.2.1煤制天然气2

1.2.2煤制油4

1.2.3煤制甲醇7

1.2.4煤制烯烃13

1.3现代煤化工行业现状分析13

第2章现代煤化工主要产品16

2.1天然气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甲醇的物理性质21

2.3.2甲醇的化学性质22

2.3.3甲醇合成对原料气的要求23

2.3.4合成甲醇催化剂24

2.3.5甲醇合成反应原理24

2.3.6甲醇的应用领域25

2.3.7甲醇的毒性26

2.4烯烃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章现代煤化工生产工艺及废水产排污分析31

3.1煤气化工艺31

3.1.1固定床气化工艺31

3.1.2流化床气化工艺33

3.1.3气流床气化工艺36

3.1.4煤气化工艺废水水质状况37

3.2煤液化40

3.2.1煤直接液化40

3.2.2煤间接液化46

3.3煤制甲醇54

3.3.1合成工艺54

3.3.2甲醇合成的工艺技术进展63

3.3.3实例分析65

3.4煤制烯烃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章现代煤化工废水处理技术83

4.1现代煤化工废水单元处理技术83

4.1.1高浓度有机废水83

4.1.2低浓度有机废水84

4.1.3含盐废水85

4.1.4催化废水87

4.1.5回用水处理技术88

4.2现代煤化工废水处理最新技术进展89

4.2.1生物倍增技术（BDP）89

4.2.2放电低温等离子体高级氧化技术89

4.2.3超临界水氧化技术90

4.2.4Gaia-BAF工艺90

4.2.53T-IB固定化微生物技术91

4.2.63T-BAF技术92

第5章煤气化废水处理工程实践94

5.1化工废水及生活污水处理95

5.1.1废水及污水水质95

5.1.2工艺方案95

5.1.3处理效果预测95

5.1.4废水回用的可行性分析96

5.2循环水系统和化学水处理装置含盐废水处理回用措施97

5.2.1处理工艺方案97

5.2.2处理流程可行性分析97

5.2.3反渗透产生的浓盐水的处理99

第6章煤液化废水处理工程实践101

6.1煤直接液化废水处理工程实践101

6.1.1低浓度废水处理系统101

6.1.2高浓度废水处理系统103

6.1.3含盐废水处理系统106

6.1.4催化剂制备废水处理系统108

6.2煤间接液化废水处理工程实践110

6.2.1工厂排水体系及废水处理系统组成110

6.2.2废水综合利用方案110

6.2.3项目废水处理方案111

6.2.4污水处理厂方案112

6.2.5生活污水预处理112

6.2.6含油废水预处理113

6.2.7合成废水预处理116

6.2.8综合废水处理118

6.2.9全厂废水收集与储存方案123

6.2.10污水处理厂总工艺流程简述125

6.2.11污泥及浮渣处理126

第7章煤制甲醇废水处理工程实践130

7.1陕北某能化公司煤制甲醇项目130

7.1.1废水水质及排放标准130

7.1.2废水处理工艺流程131

7.2陕西某化学工业有限公司二期40万吨/年甲醇项目132

7.2.1建设项目内容132

7.2.2生产工艺及产污环节简述133

7.2.3废水主要污染源、污染物及防治措施141

第8章煤制烯烃废水处理工程实践144

8.1生产工艺流程144

8.2产排污环节145

8.3废水的水量和水质146

8.4废水处理工艺流程148

参考文献1522100433B

《现代煤化工技术及废水处理工程实践》全书共8章。第1章～第3章对我国现代煤化工的发展现状及趋势进行了分析，详细介绍了目前市场上的主要煤化工产品，详细分析了现代煤化工主要生产工艺及各种典型工艺的废水产排污节点，给出了结合多个企业的现场调研获得的较可靠的废水水质相关数据。第4章介绍了各类废水的处理方法现状及新技术进展。第5章～第8章结合多个典型煤化工企业实际案例，详细分析了煤气化、煤液化、煤制甲醇、煤制烯烃四个产业链在生产各个环节产生废水的规律及水质特征，归纳了其主要处理工艺，讨论了各处理工艺的可行性及处理效果。

本书实用性较强，可供煤化工企业管理人员、工程技术人员、煤化工科研人员阅读，也可供高等院校相关专业师生参考阅读。

煤化工新技术、新工艺的产业化离不开整体考虑和合理设计，而设计基础来源于全面的知识和成功的实践。张庆庚、李凡、李好管编著的《煤化工设计基础》从化工工艺的角度出发，系统阐述了煤化工设计所涉及的各个领域和技术，特别是对设计要点进行了介绍。

《现代煤化工技术丛书:煤化工设计基础》内容涵盖煤化工的项目设计、煤化工项目与煤质的关系、煤焦化设计、煤气化装置的设计、煤气净化技术、煤制化学品的设计、煤化工过程的节能减排等煤化工主要组成部分。

《现代煤化工技术丛书:煤化工设计基础》可供从事化工设计的工程技术人员，特别是煤化工项目工程设计人员，以及高校化工工艺专业师生阅读参考。

中国是一个幅员辽阔，资源相对短缺的国家。特别是在能源占有方面，各类主要能源人均拥有量均低于世界平均水平。其中煤炭的人均拥有量为世界人均的50%，石油和天然气则仅为15%。正是由于这一不可改变的禀赋条件，决定了中国的能源结构在过去和将来的一段时间内必须以煤炭为主。

作为化工原料，在2004年之前，煤化工产业一直是以传统的煤化工产品为主，主要是尿素、甲醇、PVC、焦炭等产品。到了最近几年，随着中国研发能力和工程化能力的全面提升，无论煤化工的产品种类，还是生产规模，都有了本质的变化，形成了新型煤化工的雏形。煤直接液化、煤间接液化、煤制烯烃、煤制丙烯、甲醇制汽油等工业化装置的投入运行，以及指日可待的煤制天然气工厂的建成，呈现出中国煤化工产业前所未有的局面。

由以上的产品变化可以看出，煤化工产品正在经历着由传统的化工产品向补充石油化工产品的方向转变，在国民经济中的作用也发生了根本性的转变。

随着中国实现现代化步伐的不断加快，中国能源短缺的现象也越来越严重。石油的对外依存度已经超过了50%，绝对值也超过了2亿吨/年,天然气的短缺更为严重，必将会制约中国社会工业化、城市化的进程。

我国的西北和东北（内蒙古东部）地区煤炭储量巨大，大多属于比较年轻的煤种。这些地区一般地广人稀，距离能源的最终用户较远，交通运输能力较弱。因此，将煤炭加工成化工产品就成了这些地区发展地方经济的必然选择。各煤化工企业基本上都是选择了新型煤化工产品。

由此可以看出，目前，煤化工在中国的主要作用除了继续扮演化肥、焦炭、PVC等化工产品的主力军之外，又承担了缓解石油化工产品短缺和天然气供应不足的角色。

任何工业的发展都离不开设计,工程设计能力体现了一个国家工业体系的整体水平。没有高水平的工程设计企业，就无法理解现代工业的发展理念，无法体会颇具匠心的先进技术的独到之处，也就无法消化吸收先进技术并最终为自己的国家服务。

在工业领域，中国是后来者，总是有人说“后发优势”，而后发的优势就是可以直接面对世界上最先进的技术而无需像发达国家一样去耗费几百年的历程。但是后发也意味着我们必须在先发者制定的规则下运行，先发者可以利用先发优势限制我们的发展。他们不断地提高产业门槛，力图将我们关在发展尖端产业的门外。此时，保证国家的持续发展，便成了工程设计行业的一项重要任务。我们可以看到某些先进的技术把持在某些跨国企业的手中被作为牟取暴利的工具，而我们却无能为力。没有过硬的设计能力就不会有好的产品。

产品的质量是产品能否进入市场的关键，不能想象不合格的产品能够在竞争中取胜。此时，设计便显得格外重要。在中国，建设国际型工程公司的倡导始于二十多年前，其目的无非是通过提高设计水平来改善工厂的控制和管理。记得我的前辈们说过，“不要把产品的质量不高全部归罪于工厂的管理，我们的设计起着举足轻重的作用”。没有考虑周详的设计，就不会有好的产品质量。

产品的竞争力不仅仅是质量的竞争，还是能耗的竞争。高能耗也应当是技术落后的体现，有些能耗问题恰恰体现的是工程设计水平。当我们以高成本的产品到市场上去竞争时，无论质量如何，失败都是必然的。

有经验的工程师都知道，不同化工单元的组合，会有不同的结果。利用各种不同的组合去改变工厂的规模、产品的组合甚至改变产品的品种等都是工程设计的主要内容。

煤化工产业的发展对高水平的工程设计的依赖是显而易见的。如果由于工程设计水平的低下造成工厂不能正常开工，必然会给工厂带来损失。企业的重要功能之一是为投资者带来利润，这是低下的设计水平所无法达到的。

“科学研究是生产力”这在中国是大家都认可的，但是少有人去深究科研成果是如何变为生产力的。实际上，科研成果的工程化一直是技术进步的十分关键的一步。在计划经济年代，科研与工程设计是完全脱节的。科研不管市场需求，设计只是简单的重复。设计与科研的结合基本上都是政府部门的“拉郎配”，双方都没有积极配合的欲望。到了今天，从事设计的工程公司更清楚市场的需求，会主动寻求与科研机构的合作。这种合作为科研成果走向市场带来了机遇，在科研成果与生产力之间搭起了桥梁。没有这个桥梁，就没有今天中国新技术层出不穷的大好局面。

工程公司不仅仅是将科研成果转化成生产力，还可以通过自己的不断创新为市场提供越来越多的新产品。同时通过自己敏锐的市场观察力，洞察市场需求，开创新的工艺、新的技术。

最典型的事例是中国新型煤化工产学研联盟，在这个联盟中处于领导地位的是中国化学工程集团公司，而这个集团的核心是中国的大型工程公司。这些工程公司利用自己在市场前沿的地位，不断寻求产品和技术的创新，使当今的煤化工产业能够不断地推陈出新。

编写本书的目的是想使读者能够通过本书对煤化工设计所涉及的领域和技术有一个大概的了解。由于篇幅所限，仅从化工工艺专业的角度对设计要点和内容进行简要介绍，不可能涉及太多的化工单元知识，也不可能涉及所有专业。选择的各章节内容的组合就是一个煤化工工厂工艺装置的主要组成部分。由于有些设计内容受知识产权保护，同时受我们知识范围局限，不可能对所有的煤化工技术都能详细论述。因此，有很多技术在本书中只是进行文字介绍，没有设计计算及其他设计过程的描述，敬请读者谅解。

本书主要由张庆庚编写，其中第2章由李凡编写并负责全书统稿;第7章由李好管编写;郭光宙、马英民、李刚参加了部分章节的编写。李小红、程柱、左永飞、郝巧铃、张京、白永辉、王培和孔娇等参加了文献资料收集整理、图表绘制、辅助计算和文字处理等工作。在本书付梓之际感谢谢克昌院士、李大尚设计大师对本书编写工作的指导，感谢所有在本书编写过程中给予关心和帮助的同事、朋友，感谢化学工业出版社编辑们的辛勤工作。

由于本书编写在工作之余，时间仓促，加之水平有限，书中不足和欠妥之处敬请读者见谅并批评指正。

编者

2012年1月2100433B