山西省煤化工行业节能减排初探

山西省煤化工行业节能减排初探摘要山西是我国重要的能源和重化工基地之一，煤化工也是山西多年来发展的支柱产业。“十一五”以来，山西省煤化工围绕“肥、醇、炔、苯、油”五条特色发展主线，产业规模进一步增加，产业集中度明显提升，技术装备水平也有很大提高。但是，不能忽略的是，在发展的过程中，山西煤化工产业仍存在着大型化程度低、污染重、能耗高、精细化水平差的问题。在提倡节能减排和政府整治的背景下，节能减排对煤化工行业的发展有着现实和长远的意义。本文通过对山西现有煤化工行业现状进行分析，找出其节能减排的问题所在，并针对这些问题，提出了解决的设想，进行了探索。关键词环境科学；煤化工；节能减排ANALYSISOFCOALCHEMICALINDUSTRYENERGYSAVINGANDEMISSIONREDUCTIONINSHANXIPROVINCEABSTRACTSHANXIPROVINCEISONEOFCHINESEIMPORTANTENERGYANDCHEMICALBASES,ANDITSCOALCHEMICALINDUSTRYISALSOKEYTOTHEDEVELOPMENTOFINDUSTRYFORMANYYEARSSINCETHE“ELEVENTHFIVEYEAR“,THECOALCHEMICALAROUND“FERTILIZER,ALCOHOL,ALKYNE,BENZENE,OIL“FIVEMAINCHARACTERISTICDEVELOPMENT,INDUSTRYSCALETOFURTHERINCREASE,INDUSTRIALCONCENTRATIONENHANCED,TECHNICALEQUIPMENTLEVELALSOHASGREATLYIMPROVEDBUTINTHEPROCESSOFDEVELOPMENTTHECOALCHEMICALINDUSTRYSTILLHASTHEPROBLEMOFLOWDEGREEOFLARGESCALE,HEAVYPOLLUTION,HIGHENERGYCONSUMPTIONANDREFINEMENTLEVELDIFFERENCEUNDERTHEBACKGROUNDOFENERGYSAVINGEMISSIONREDUCTIONANDGOVERNMENTREGULATION,ENERGYSAVINGEMISSIONREDUCTIONONCOALCHEMICALINDUSTRYDEVELOPMENTHASREALITYANDLONGTERMSENSETHISARTICLEANALYZESEXISTINGCOALCHEMICALINDUSTRYSITUATIONOFSHANXIPROVINCE,FINDOUTTHEENERGYSAVINGEMISSIONREDUCTIONPROBLEMS,THENPUTFORWARDSUGGESTIONSANDEXPLORATIONKEYWORDSENVIRONMENTALSCIENCE,COALCHEMICALINDUSTRY,ENERGYSAVINGANDEMISSIONREDUCTION1引言山西是煤炭资源蕴藏大省和开发大省，长期以来，山西形成的以自然资源大规模开发为先导，以资源原材料输出为依托，以资源原材料产品增值加工为主线的粗放型发展模式及靠外延扩张的经济增长方式，随着资源枯竭、环境恶化、经济效益降低，导致山西越来越接近“资源枯竭城市”的概念。若山西再按照传统粗放型经济增长方式发展，不仅难以满足经济社会可持续发展的需求，且巨大环境负荷也会成为制约山西未来经济、社会发展的瓶颈1。作为山西省重点培育发展的支柱产业之一，煤化工产业其涉及面广，产业关联度大，对拉动全省经济增长、促进工业结构优化升级发挥着重要作用。但是，煤化工业的性质决定了它和污染无法避免的关系，在提倡节能减排、政府出重拳整治重污染行业企业的大背景下，节能减排对于煤化工行业来说则更显重要。在这此情况下，了解山西省煤化工行业现有水平，对实现煤化工行业节能减排任务有着重要意义。2山西省煤化工行业发展现状和存在问题21山西省煤化工行业资源环境现状山西省2010年煤炭产量74亿吨（占我国煤炭产量的228），为发展煤化工产业奠定了良好的基础。“十一五”以来，山西省煤化工围绕“肥、醇、炔、苯、油”五条特色发展主线，产业规模进一步增加。至2010年底，全省煤化工产业年销售收入达到850亿元，主要产品产能尿素、甲醇分别达到800万吨/年、600万吨/年；煤焦油加工、粗苯精制分别达到300万吨/年、100万吨/年；PVC、苯胺、1，4丁二醇、醋酸、己二酸、TDI、有机硅等其他大宗煤化工产品合计达到200万吨/年。开工建设百万吨级的煤制合成油、甲醇制汽油项目，完成60万吨级甲醇制烯烃项目前期工作。随着行业的发展，产业集中度明显提升，技术装备水平也有很大提高，其中煤焦油加工、粗苯加工、烧碱、电石法PVC的有些装置和关键设备达到国内领先水平；榆社化工、太化等骨干氯碱企业技术装备水平达到国内先进。建立了国家级煤化工工程中心1个，国家级企业技术中心5个，省级企业技术中心20个，自主创新能力明显增强。经多年发展，山西积聚了中科院山西煤化院、太原理工大学国家级煤化工工程实验中心、赛鼎工程公司（原化工第二设计院）、山西省化工设计院、山西大学煤化工研究所等一大批在国内知名的煤化工专业研究机构，在煤基合成油、焦炉煤气制甲醇等碳一化学领域的科研成果在国内居领先水平，这些为山西煤化工发展提供了强有力的技术支持。22山西省煤化工行业存在的问题煤化工业因为行业性质的原因，污染是无法逃避的问题。在提倡节能减排、政府出重拳整治重污染行业企业的大背景下，节能减排对于化工行业来说则更显重要。节能减排关系到化工行业经济可持续发展，也是实现产业升级的重要环节。但是随着煤化工行业的发展，山西煤化工还存在着很多问题1存在焦炉大型化程度低，技术水平落后；配煤技术水平差，主焦煤资源浪费严重；炼焦副产品的资源化利用程度低或技术落后；不能满足日益严格的环保要求。2山西省煤化工主要产品尿素、甲醇、硝酸磷肥等，以煤为原料通过气化可以生产甲醇、乙烯、丙烯、醋酸、甲醛、二甲醚等基础化工产品和化工原料，在这些生产工艺中排放出大量的气体污染物，主要有H2S、NOX、SO2、NH3、粉尘、有机物等，排放量大、影响范围广，对人类环境威胁较大。常规净化技术成本高、投资大，甚者难以实现达标排放。化工生产气体净化处理关系到我国节能、减排、降耗的可持续发展战略的实施。3精细煤化工的水平低、差距大，具体表现在一是精细化工产值占煤化工总产值的比率（精细化率）不高；二是产量规模不大，人均消费水平不多；三是产品品种少、档次低（目前许多精细煤化工产品要依靠进口；4精细化工发展不平衡，虽然在医药、农药、染料、涂料、香料、化妆品等领域的有一定发展，但在橡胶助剂、塑料助剂、饲料添加剂、食品添加剂、金属表面处理剂、宾馆专用化学品、电子化学品、精细陶瓷、阻燃剂、催化剂、水处理剂、工业表面活性剂等高新技术专用化学品方面差距仍很大。3煤化工生产工艺流程及节能减排技术分析31工艺流程煤化工是经化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业，主要包括煤的气化、液化、干馏以及焦油加工和电石乙炔化工等。整个煤化工行业工艺流程见图1。而以粗苯为例的工艺流程可以看出其产污环节，可知在生产过程中有大量的能量消耗、余热排放、废水、废气和废渣产生，存在许多可以进行节能减排的环节（见图2）。图1煤化工行业工艺流程概要图图2粗苯工艺流程及产污环节示意图32山西煤化工行业节能减排技术1煤炭高效洁净利用的化工技术。加大煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等煤洁净利用的化工技术的研究，加大对煤气化技术、煤液化技术、煤炭气化联产技术等洁净煤利用的核心技术的研发，推动以煤气化为“龙头”的多种煤炭转化技术，通过对化工过程和热工过程集成优化整合实现煤基多联产,同时获得多种高附加值的化工产品包括脂肪烃和芳香烃和多种洁净的二次能源气体燃料、液体燃料、电等，使能源动力系统既达到合理利用能源和低污染排放,又使化工产品或清洁燃料的生产过程变得低能耗与低成本,达到煤炭资源的梯级综合利用,实现多领域功能需求和能源资源高增值目标的可持续发展能源利用系统，为洁净煤技术产业化提供高技术支撑。2煤层气、焦炉煤气洁净转化及优化利用。加大发展煤层气化工技术研发，积极推进煤层气非催化转化制甲醇工艺技术，进一步完善煤层气转化制合成气工艺技术。开发煤层气生产合成氨及其相关产品、合成油及和甲烷氯化物等有机化学品、合成甲醇及其下游产品乙烯、丙烯、二甲醚、碳酸二甲酯、醋酸等以及煤层气深加工产品（树脂、维尼龙、聚甲醛）的技术研发。通过对高效脱硫、脱氰、除尘等焦炉煤气洁净利用的基本技术研发和创新，推进焦炉煤气制备天然气创新工艺，即集净化、合成、分离为一体的工艺以及焦炉煤气高温热裂解制氢与部分氧化重整制氢技术，焦炉煤气用于生产化肥技术，焦炉煤气用于生产甲醇及其衍生物化学品技术。3煤焦油深度加工及产品多元化技术。针对煤焦油加工工艺相对落后、环境污染严重、分离技术水平低、加工深度不够等问题，加强分离技术理论研究，加快新技术应用转化，延伸煤焦油加工产业链，重点加工沥青类产品，发展向精细化工、染料、医药等方面延伸的高附加值深加工产品。研发常减压多塔装置，研究采用空冷、冷热流体换热、多级循环水、低温减压蒸馏、热量回收等技术，降低煤焦油加工过程中水、蒸汽、煤气消耗指标；加大对焦油加工过程中减少污染物产生或对其加工过程所产生的废水、废气、废渣的处理技术的研发，从而形成更有效地从煤焦油中提取更多有价值的组分、低消耗、资源综合利用率高的新技术。4现代化工过程强化新技术及其节能环保新技术。以大幅度减小设备尺寸、节省投资、降低能耗、资源化回收和减少环境污染为目标，结合山西煤化工特点，加大对化工过程强化技术的研究，一是开发新型反应器、新型热交换器、高效填料、新型塔板等化工装备技术；二是强化生产工艺过程，如反应和分离的耦合反应精馏、膜反应、反应萃取等、分离过程的耦合膜吸收、膜精馏、膜萃取等。实现煤化工过程强化新技术及新工艺，达到环保、节能、低炭、高效的目标。4山西煤化工行业节能减排发展方向1可持续发展战略煤化工作为资源消耗型产业，可持续发展是其产业发展的基础。可持续发展对煤化工产业而言主要集中在，节约矿产资源，降低能源消耗、减少污染物排放、对有害物进行治理及循环利用实现经济效益。同时，煤化工产业也是投资和技术密集型企业，扩大规模效应，提高技术含量才可是有利于提高能效、节约资源、保护生态、降低污染、提高效益的建设和运行方式，实现产业可持续发展和集约经营，承受国际市场化竞争的冲击2。2转变传统煤化工发展方式高污染、高排放、高能耗、低效益使得煤化工行业成为三高一低行业，其主要原因是传统煤化工行业产品的低附加值和低技术含量，这不仅使得经济效益低下，更加让资源和环境承受了巨大的压力。因此为了发展整个产业，必须改变发展方式，推进先进煤转化、洁净煤技术，同时，在生产中利用降耗、节能、治污、减排、节水等技术，发展具有有竞争力的产品领域。3把握环境和资源的承载能力生态环境和资源的承载力是煤化工产业发展的基础。大型煤化工是个庞大的系统工程，它对资金、技术、煤炭资源、水资源、生态环境、环境生态和社会配套的要求很高。为了从开始就贯彻可持续发展战略，整项工程应从环境评价开始，评估企业运行过程中资源和环境承载力，并针对这些承载力采取相应的节能减排措施。4搞好区域协调,优化资源配置煤化工产业，技术含量高、工艺流程长、过程复杂，生产过程有的风险性。资源、能源和生态环境承载力都是有限的，若同一地区同时发展多个煤化工项目、结构相似、产品相同、市场相同这样就会在一定程度内造成设备的重复，资源的浪费、产品的竞争以及对周边环境的污染，因此，发展煤化工，应在做出承载力评估后，对发展规模有所限定，对已经存在的企业竞相结构的优化、协调和落实，依托优势资源，经过认真选比，并依托综合实力强、素质高、有良好发展前景且社会依托条件较好的大型企业来承担。实现以市场为基础的资源优化配置，把紧缺重要资源向优势大型企业集中，促使生产要素向更有效的领域和企业转移。山西省煤化工行业能源消耗和环境污染问题比较严重，为了缓和资源、环境和经济发展之间的矛盾，走低碳经济和可持续发展之路，大力实行节能减排成为山西省煤化工行业的必然选择。国家“十二五”环保规划