苑玉骏
(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)
引 言近年来，随着化工业的迅猛发展，其造成的环境污染事故频发。煤制甲醇生产过程具有涉及气体有毒、有害等特点，各工艺环节皆可能产生环境风险源，使得该行业生产过程中存在大量的环境风险。本文通过对煤制甲醇工艺过程的分析，从工艺过程涉及的三态物质、工艺设备及装置等方面，判断各工艺环节可能产生的环境风险源及环境风险。
1 环境风险环境风险是由于人类活动、人类与自然界共同作用引起，对人类社会及生存环境等造成不良结果的事故发生的可能性。根据风险源潜在危害性大小，可划分为一般和重大危险源。随着我国经济近年的快速增长，同时也产生了大量的污染物，不断爆发的环境风险问题不得不让人重视。
2 某煤制甲醇项目概述及生产工艺流程某企业年产25万t甲醇，企业生活区建立在山脚下，占地共150万m2。本文以该企业煤制甲醇过程分析为对象，进行环境风险分析。甲醇合成一般在高温高压的条件下，通过含有少量CO2的合成气完成相关反应得到。煤制甲醇的工艺流程主要包括六个模块，流程简图如图1所示。
图1 煤制甲醇六个模块及生产简要过程
3 煤制甲醇工艺重要的生产过程3.1 煤炭的气化煤炭的气化是以煤为原料，在一定条件下将煤或煤焦中的有机物转化为煤气的过程。高温粗煤气是在高温高压反应下，由气化炉下部产出。
3.2 气化煤气脱硫以及硫的回收煤气的脱硫过程是甲醇生产过程中的一个非常重要的环节。H2S是水煤气中的主要硫化物，大约占硫总含量的90%。H2S会导致合成过程中催化剂的活性降低并中毒，故需对煤气进行清洗，去除其中的H2S等硫化物。时作为一种副产品，可回收单质硫[1]。
水煤气的脱硫过程需要分阶段、分步骤进行，煤气的脱硫及硫回收流程，如第104页图2所示。
3.3 CO的变换理想的甲醇合成气的碳氨比为2.05。水煤气变换单元实质是通过水蒸气作如下变换反应：CO+H2O→CO2+H2，以制氢或调整合成气的氢碳比，最后通过换热及脱水过程制得甲醇原料气，最终促进甲醇的合成。变换过程的流程简图，如第104页图3所示。
图2 煤气的脱硫及硫回收流程简图
图3 CO的变换过程简图
3.4 甲醇的合成工序来自煤气化、CO变换及净化处理后氢碳比约为2的甲醇合成气进入甲醇合成塔的顶部，在甲醇合成催化剂的作用下，有效组分发生反应生成甲醇。甲醇合成工序流程图，如图4所示。
图4 甲醇合成工序流程图
4 煤制甲醇生产工艺中主要的环境风险分析煤制甲醇过程较复杂，原煤的准备过程、煤炭的气化过程、液体/气体/固体输送过程、反应过程、蒸馏过程、吸收过程、干燥过程及换热过程等每个环节都存在一定的环境风险[2]。
4.1 原煤的准备过程原煤的准备过程包括筛分和破碎，主要风险源有原煤破碎及筛分装置、噪声、氨水及煤泥水等。这些风险源会造成火灾、爆炸、粉尘污染、噪声污染等，具体形式为：1) 由筛分机和破碎机产生的噪声污染。2) 气化前为调整煤浆pH值使用的氨水会造成环境污染及危害。3) 原煤的运输、破碎、筛分等环节都会不同程度地产生煤尘，其沉积在选煤设备上，易发生影响设备正常运转等机电事故；其达到一定浓度后，遇有明火，易产生爆炸和着火；同时会造成粉尘污染。4) 煤场仓库、煤堆表面粉尘颗粒的飘散会造成粉尘污染。5) 由于煤泥回收设备不完善，煤泥水难以管理等问题，会引发的环境风险问题和危害。
4.2 煤炭的气化过程煤炭的气化过程主要采用GSP干煤粉气化工艺，主要风险源有粗煤气、废水、废气及气废渣等。这些风险源会造成废气、废水等环境污染，具体形式为：1) 气化过程中的有害气体，主要为煤气的放散与泄露。2) 废水主要有煤气发生站废水、气化工艺废水，废水中主要污染物的成分为悬浮物、总固体、酪类、焦油等，这些废水中部分污染物有毒，处理不当会损害人的身体健康，废水中还含有部分易挥发性气体，也会给大气带来环境风险。
4.3 液体、气体、固体输送过程三态输送过程主要风险源为输送过程中的输送机械、输送管道及固体物料输送机械等。这些风险源会造成爆炸及废气、废水等环境污染，具体形式为：1) 若输送的是易燃体时，设备和管道没有良好的接地，将会有发生爆炸的环境风险。2) 当输送机械的轴封装置被输送体腐蚀时，若输送的是易燃、易爆、有毒体，会造成爆炸及使人类中毒。3) 原料储存仓库中原料堆表面粉尘颗粒的飘散和飞扬。4) 设备长期运行易在管道、气阀、缓冲罐中形成积炭，会在一定条件下引发自燃及爆炸。5) 皮带输送机的转动部位多，极易产生摩擦碰撞打火等引燃物料，在输送可燃粉尘时可能发生空间爆炸事故。
4.4 反应过程反应过程主要风险源为反应器。其会造成爆炸及有毒、有害物料外泄，对环境造成污染。具体形式为：1) 由于反应器是一个封闭的系统，随着反应的进行，达到反应器的最大许可工作压力，从而引起危险物质的释放，造成环境污染。2) 高压条件下，氢对金属的腐蚀加剧，产生氢脆，进而引起物料外泄，对环境造成污染。3) 多数化学反应是在有搅拌器的反应器中进行的放热反应，会存在反应温度急剧上升，可能发生爆炸事故。4) 由于进出反应器的气体或液体温度较高，会导致反应器尤其是其连接处受热变形出现泄漏，污染环境[3]。
4.5 蒸溜过程蒸溜过程主要风险源为待分离物质、蒸馈塔等。这些风险源会造成有毒物质泄漏，造成严重的环境风险，具体形式为：1) 进入蒸溜塔的物质温度高、压力大，且多数还具有腐蚀性，法兰、设备大盖等易受热变形出现泄漏，污染环境。2) 物料中含有挥发性的有毒气体，可能通过放空口排放到空气中，可造成一定的环境风险。3) 当蒸馏装置操作不当或者出现故障时，可能导致有毒物质泄漏，引发环境风险。
4.6 吸收过程此过程主要风险源为工艺过程涉及的化学物质及装置等。这些风险源会造成爆炸，有毒物质泄漏，造成严重的环境风险，具体形式为：1) 洗冷箱内气体泄漏有可爆气体时，可能引起爆炸事故。2) 生产过程中，存在跑、冒、漏，造成介质大量泄漏，可能发生着火，进而引起爆炸事故，还可能会造成人员中毒，造成一定的环境风险。3) 在停车过程中泄压速率过快及开停车过程中升温速率过快等，可能将有毒、有害气体排入环境，引发环境事故。
4.7 干燥过程此过程主要风险源为物料中含有的风险物质，干燥设备等。这些风险源会造成粉尘污染、爆炸、有毒物质泄漏，造成严重的环境风险，具体形式为：1) 物质经过喷雾干燥后编程粉末状产品，可能产生粉尘，对厂区环境造成污染。2) 物料中含有易挥发的有毒物质及易燃、易爆物质时，可能危害人体健康及引发爆炸事故。
4.8 换热过程此过程主要风险源为工艺中的化学物质及换热设备。这些风险源会造成水体环境污染，引起燃烧和爆炸等，具体形式为：1) 换热设备被腐蚀时，可导致物料泄漏到冷却介质水中，而这些物料中大多属于有毒有害的化学物质，会造成水体环境污染。2) 加热器进行加热可能造成温度失控，引起燃烧和爆炸。3) 氟利昂等低沸点介质，若发生泄漏，对环境造成风险。
5 结语综上所述，煤制甲醇项目属于较为危险的工艺流程，存在较多的环境风险。煤制甲醇主要环境风险包括可燃物质、有毒有害物质的泄露等，进而造成火灾、爆炸及环境污染等重大环境事故。因此，应根据煤制甲醇工艺生产特点，针对其环境因素，找出最佳的评价方法，以使其造成的环境风险降到最低。
