正确处理煤化工与水的关系.doc

正确处理煤化工与水的关系 (2014-03-10 10:53:21) 发表于化工设计通讯2014年1期 摘要：水的重要性是人人知道的；叙述了中国的水资源、煤化工工厂的用水、节水的途径、产品新鲜水耗的基本要求和水权置换等问题；叙述煤化工装置的用水问题；推荐系统节水优化分析方法；认为煤化工与水是一个经济与环境的矛盾对立与统一问题，处理好这两者的关系，是煤化工发展的健康之路。 关键词：煤化工，水，系统节水优化分析方法 1　中国的水资源 　　我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一。1993年全国总取用水量与1980年相比增加18.43%，达到5255亿m3，人均用水量为450 m3。用水结构发生很大转变，自1980年以来，全国农业灌溉和农村生活用水(统称农村用水)基本持平，而工业用水和城镇生活用水则有较大的增长。 　　1993年黄、淮、海河三流域人均占有水资源量分别为543、500和351 m3，而人均用水量为393、301和347 m3。国外学者认为，人均占有水资源量1 000 m3是实现现代化的最低标准，从现状和未来发展来看，我国北方黄、淮、海河三流域要达到人均占有水资源量1000 m3是极其困难的，即使要达到500 m3也需进行很大的投入。　　从全国情况看，目前城市缺水严重，已造成严重的经济损失和社会环境问题。缺水城市分布将由目前集中在三北(华北、东北、西北)地区及东部沿海城市逐渐向全国蔓延。　　节约用水、治理污水和开发新水源具有同等重要的意义。 　　南水北调是缓解中国北方水资源严重短缺局面的重大战略性工程。南水北调工程规划最终调水规模448亿立方米，其中东线148亿立方米，中线130亿立方米，西线170亿立方米，建设时间约需40-50年。南水北调中线干线河北段主体工程全线贯通，为明年南水北调中线汛后通水奠定了基础。东线一期工程任务就是从长江下游调水到山东半岛和鲁北地区，已经完工并开始供水。西线工程因为有不同的意见，前期工作推迟了，就算现在开工，也得15年以后才能通水。因此，西部缺水问题没有解决。 西部大开发战略的实施，加大了西部地区资源的开发力度，使得西部地区资源开发与环境保护的矛盾更加突出。近年来，在西部地区，与如火如荼的投资热潮形成反差的是煤化工下游产业遭遇的水资源短缺。 　　目前，水资源过载、地下水污染、生态退化等生态环境问题在西部地区煤炭富集区普遍存在。如果对西部地区诸如煤化工等高耗能、高耗水的重化工产业发展不加以有效引导，将对区域生态安全造成严重影响。 煤水逆向分布一直是我国资源禀赋的突出特点和重化工发展的主要制约因素。然而，近几年来，西部的内蒙古、宁夏、甘肃、陕西以及新疆等省区都将重化工作为拉动GDP增速的引擎，规划了众多包括煤化工产业在内的重化工基地。煤化工的耗水量是很大的，例如以内蒙为例:每生产1吨甲醇要耗水17吨，每生产1吨二甲醚要耗水14吨，每生产1吨合成氨要耗水18吨，每生产1吨煤制油要耗水13吨，每生产1吨聚烯烃甲醇要耗水32吨。一个年产60万吨聚烯烃的煤化工装置年耗水量约2000万吨，各地计划要建设同类厂共计2800万吨/a，总共要耗水9.3亿吨，这是西北地区无法承受的。 　　西北地区是全国降水最低值的区域，自然生态脆弱，水资源对产业发展的约束性强，生态对水分依存度高，生态需水刚性大，水资源的工业可利用量相对较少。 　　节水是西北地区的头等大事！ 2 煤化工工厂的用水 　　一个煤化工装置中的用水地方很多，例如：工艺用水、补充冷却用循环水、补充制盐用水、生活用水、消防用水、基建与绿化用水、其它(漏损)等。 　　大部分可以回收的水经过处理，有的直接回用，有的作为污水排放。 　　这些水的去向大致上可以分为：蒸发、分解、排污、携带等几个方面。 　　蒸发：在凉水塔中挥发掉。煤化工工厂中这部分是主要的去向。 　　分解：在工艺过程中消失，水的分解为H和O元素，与其它物质形成新的化合物。 　　排污：包括工艺的污水、生活污水、非工艺污水等，分为直接清净的污水和处理后的污水。这部分污水一般总是存在的，完全消除是很难做到的。 　　携带：在一些固体排放物中携带出系统的，例如渣浆和滤饼中携带的水。 　　每一个煤化工装置中，这些各部分水的量是不同的，具体情况要视工艺过程而定。表1是一个典型装置的数据，可以看出循环水蒸发约占一半以上。 表1　典型煤化工装置中水的去向 项目 比例 循环水蒸发 53％ 工艺过程分解水 4％ 直排清净污水 27％ 处理后外排污水 9％ 随固体物携带排水 7％ 　　减少上述各分项中水的量，就是煤化工装置节水的着手点。 3　节水的途径 　　一个化工装置要节水，主要有两个方面。一个是装置内现有水源的优化利用，另一个是装置内工艺过程的优化。 3.1 现有水源的优化利用--夹点技术 　　装置内