煤炭清洁转化过程污染控制与治理

1.《煤炭转化过程污染控制与治理》是“煤炭清洁转化技术丛书”的分册之一，“煤炭清洁转化技术丛书”由谢克昌院士担任丛书主编。
2.《煤炭转化过程污染控制与治理》从煤化工产业链的角度全面论述了煤炭清洁转化利用中污染物的产生、转化与迁移、生态环境影响及其环保治理技术开发、应用情况。
3.《煤炭转化过程污染控制与治理》涵盖了煤炭洁净利用过程中污染物的产生、防控措施、环保技术的基础理论、应用研究、工程实践、装置运行等丰富的内容，体现了新近的科研成果和工程实践。

本书是“煤炭清洁转化技术丛书”的分册之一，从煤化工产业链的角度全面论述了煤炭清洁转化利用中污染物的产生、转化与迁移、生态环境影响及其环保治理技术开发、应用情况。全书首先梳理了煤化工产业、技术与环保政策现状，分析了煤炭元素的分布特点和迁移规律;在此基础上，按照煤炭洁净利用的主要产业路径，系统介绍了煤热解和焦化、煤气化、合成气处理、煤基化肥、煤制氢和天然气、煤制油、煤制化学品和煤炭转化过程配套装置等煤化工主要单元技术的工艺原理、流程特点、特色装备等情况，重点突出关键生态环境因素的管控思路，从先进催化剂、绿色工艺、流程配置、设备选型、自动化控制、装置与管道布置、开停车程序、检维修管理等方面提出了相应的清洁生产措施，并按照废气、废液、固体废物、噪声、VOCs和碳排放的顺序说明其产生的典型污染物排放和治理状况;本书还依据煤化工过程污染物的特征，设专章阐明了典型废气、废水、固体废物、噪声与其他污染的治理技术及其在煤炭清洁转化中的应用状况，并列举了典型大型煤化工装置污染物综合治理案例;最后分析了煤炭洁净利用环保技术现状、面临的挑战和机遇，展望了煤转化过程污染控制和治理的发展方向。
本书涵盖了煤炭洁净利用过程中污染物的产生、防控措施、环保技术的基础理论、应用研究、工程实践、装置运行等丰富内容，体现了最新的科研成果和工程实践，是煤洁净利用行业专业技术人员和管理者的良师益友，也是相关行业教学、培训的重要参考。

亢万忠，教授级高工，石油和化工行业勘察设计大师。现任中国石化集团炼化工程领域首席专家、中石化宁波技术研究院有限公司总经理、中国石化集团气化技术中心主任、脱硫脱硝技术中心主任、华东理工大学工程硕士企业导师，《大氮肥》《石油化工自动化》主编，《石油化工设计》编委会副主任，《化工进展》《煤化工》《能源化工》编委。先后承担了兰州石化大化肥、九江大化肥、湖北化肥煤气化、华能天津绿色煤电IGCC、中安联合煤制烯烃、中煤新能源煤制油、晋煤项目群等二十余项国家重点石油化工、煤化工项目。 承担和组织开发了以煤、天然气、气态烃、渣油、脱油沥青、生物质等不同原料的11套气化技术，以及一氧化碳变换技术、酸性气体脱除技术、烟气脱硫脱硝除尘技术、短程硝化反硝化污水处理技术、催化裂化除尘脱硫污水处理技术、高含氰污水处理技术、百万吨级甲醇合成反应器、固定床和浆态床FT合成油技术。 在不同原料的气化和转化技术、气体净化技术、碳一化工产业链技术和环保技术等领域获省部级以上科技进步奖、优秀设计奖16项，取得专利授权40件，参编国家标准2项，出版著作2部，发表技术、管理类论文50余篇。
周彦波，华东理工大学资源与环境学院教授，博士生导师。主要研究水污染控制理论及治理技术（环境功能材料、吸附、高 级氧化、水体修复等），开发了多种环境功能材料、污染物催化降解技术应用于多环芳烃、重金属、环境激素等多种高风险污染物的吸附、分离与净化过程，在Chem.Eng.J.，Appl.Catal.B，J.Hazard.Mater.等期刊发布SCI论文90余篇。承担上海市科技启明星、国家自然科学基金、国家重点研发计划等国家和省部级项目十余项，获得上海市杰出技术领军人物、上海市课程思政教学名师、 国际先进材料协会 “IAAM Fellow”等荣誉称号。

1 绪论001
1.1 概述001
1.2 煤炭转化技术及发展历程002
1.2.1 洁净煤技术002
1.2.2 煤炭清洁转化发展历程005
1.3 污染控制技术进步与装备升级008
1.3.1 工艺技术与装备008
1.3.2 废气治理技术与装备010
1.3.3 废水治理技术与装备010
1.3.4 固体废物治理技术及装备011
1.3.5 其他污染物治理技术012
1.4 与煤炭转化过程相关的环保标准与法律、法规013
1.4.1 大气污染控制015
1.4.2 水污染物控制017
1.4.3 固体废物控制017
1.4.4 噪声控制018
1.4.5 其他污染物控制018
参考文献020

2 煤炭转化过程中元素的迁移与控制022
2.1 煤炭的元素组成022
2.1.1 煤的元素组成、分析方法022
2.1.2 煤中微量元素的含量与分布025
2.1.3 煤中微量元素的赋存形态025
2.2 煤炭转化过程中硫的迁移与控制026
2.2.1 煤中硫的含量与分布特征026
2.2.2 煤炭转化过程中硫的化学变化与迁移027
2.2.3 煤炭转化过程中硫的控制037
2.3 煤炭转化过程中氮的迁移与控制045
2.3.1 煤中氮的形态、含量与分布特征045
2.3.2 煤炭转化过程中氮的化学变化与迁移047
2.3.3 煤炭转化过程中氮的控制058
2.4 煤炭转化过程中微量元素的迁移与控制061
2.4.1 煤中微量元素的种类、含量与分布特征061
2.4.2 煤中微量元素的赋存形态062
2.4.3 煤炭转化过程中微量元素的迁移064
2.4.4 煤炭转化过程中微量元素的控制070
参考文献075

3 煤热解、焦化过程污染控制与治理077
3.1 煤热解078
3.1.1 煤热解技术概述078
3.1.2 煤热解工艺过程及清洁化生产措施080
3.1.3 热解工艺过程污染物排放及治理098
3.2 焦化104
3.2.1 焦化技术概述105
3.2.2 典型焦化工艺过程106
3.2.3 焦化工艺过程及清洁化生产措施113
3.2.4 焦化生产其他防控措施134
3.2.5 焦化工艺过程污染物排放及治理137
3.3 煤焦油加工147
3.3.1 煤焦油加工技术概述147
3.3.2 煤焦油加工工艺过程及清洁化生产措施148
3.3.3 煤焦油加工工艺过程污染物排放及治理151
参考文献155

4 煤气化过程污染控制与治理158
4.1 固定床气化159
4.1.1 固定床气化工艺概述159
4.1.2 固定床气化工艺过程及清洁化生产措施160
4.1.3 固定床气化工艺过程污染物排放及治理167
4.2 流化床气化1704.2.1 流化床气化工艺概述170
4.2.2 流化床气化工艺过程及清洁化生产措施172
4.2.3 流化床气化工艺过程污染物排放及治理176
4.3 气流床气化178
4.3.1 气流床气化工艺概述178
4.3.2 水煤浆气化工艺过程及清洁化生产措施180
4.3.3 水煤浆气化工艺过程污染物排放及治理188
4.3.4 粉煤气化工艺过程及清洁化生产措施191
4.3.5 粉煤气化工艺过程污染物排放及治理200
4.4 其他气化技术204
4.4.1 概述204
4.4.2 熔浴床气化工艺过程及污染物排放205
4.4.3 催化气化工艺过程及污染物排放208
4.4.4 地下煤气化工艺过程及污染物排放208
4.4.5 等离子体气化工艺过程及污染物排放210
4.4.6 超临界水煤气化工艺过程及污染物排放211
4.4.7 核能余热气化工艺过程及污染物排放212
参考文献212

5 合成气处理过程污染控制与治理216
5.1 一氧化碳变换216
5.1.1 一氧化碳变换技术概述216
5.1.2 变换工艺过程及清洁化生产措施218
5.1.3 变换工艺过程污染物排放及治理225
5.2 酸性气体脱除228
5.2.1 酸性气体脱除技术概述228
5.2.2 酸性气体脱除工艺过程及清洁化生产措施228
5.2.3 酸性气体脱除工艺过程污染物排放及治理244
5.3 合成气分离249
5.3.1 合成气分离技术概述249
5.3.2 合成气分离工艺过程及清洁化生产措施249
5.3.3 合成气分离工艺过程污染物排放及治理254
5.4 合成气精制255
5.4.1 合成气精制技术概述255
5.4.2 合成气精制工艺过程及清洁化生产措施255
5.4.3 合成气精制工艺过程污染物排放及治理260
参考文献261

6 煤基合成氨、尿素、硝酸及硝酸铵生产过程污染控制与治理264
6.1 合成氨264
6.1.1 合成氨概述264
6.1.2 合成氨工艺过程及清洁化生产措施265
6.1.3 合成氨工艺过程污染物排放及治理275
6.2 尿素280
6.2.1 尿素概述280
6.2.2 尿素工艺过程及清洁化生产措施280
6.2.3 尿素工艺过程污染物排放及治理286
6.3 硝酸及硝酸铵288
6.3.1 硝酸及硝酸铵概述288
6.3.2 硝酸及硝酸铵工艺过程及清洁化生产措施289
6.3.3 硝酸及硝酸铵工艺过程污染物排放及治理293
参考文献300

7 煤制氢、天然气过程污染控制与治理302
7.1 煤制氢302
7.1.1 煤制氢过程技术概述302
7.1.2 煤制氢工艺303
7.1.3 煤制氢工艺过程及清洁化生产措施304
7.1.4 煤制氢工艺过程污染物排放及治理308
7.2 煤制天然气311
7.2.1 煤制天然气技术概述311
7.2.2 煤制天然气工艺312
7.2.3 煤制天然气工艺过程及清洁化生产措施313
7.2.4 煤制天然气工艺过程污染物排放及治理315
参考文献319

8 煤基合成油过程污染控制与治理320
8.1 间接合成油320
8.1.1 间接合成油技术概述320
8.1.2 间接合成油工艺过程及清洁化生产措施323
8.1.3 间接合成油工艺过程污染物排放及治理325
8.2 直接合成油328
8.2.1 直接合成油技术概述328
8.2.2 直接合成油工艺过程及清洁化生产措施330
8.2.3 直接合成油工艺过程污染物排放及治理333
8.3 粗油品后处理335
8.3.1 粗油品后处理技术概述335
8.3.2 粗油品后处理工艺过程及清洁化生产措施335
8.3.3 粗油品后处理工艺过程污染物排放及治理337
8.4 煤焦油加氢341
8.4.1 煤焦油加氢技术概述341
8.4.2 煤焦油加氢工艺过程及清洁化生产措施342
8.4.3 煤焦油加氢工艺过程污染物排放及治理344
8.5 甲醇制汽油346
8.5.1 甲醇制汽油技术概述346
8.5.2 甲醇制汽油工艺过程及清洁化生产措施346
8.5.3 甲醇制汽油污染物排放及治理349
参考文献349

9 煤制化学品过程污染控制与治理351
9.1 煤焦油基化学品351
9.1.1 煤焦油基化学品技术概述352
9.1.2 煤焦油基化学品工艺过程及清洁化生产措施355
9.1.3 煤焦油基化学品工艺过程污染物排放及治理357
9.2 乙炔制化学品359
9.2.1 电石乙炔361
9.2.2 醋酸乙烯酯367
9.2.3 1，4-丁二醇369
9.3 合成气制化学品374
9.3.1 甲醇374
9.3.2 醋酸386
9.3.3 烯烃392
9.3.4 乙二醇397
9.3.5 芳烃400
9.3.6 其他化学品402
参考文献403

10 煤炭转化过程配套装置污染控制与治理405
10.1 空分装置与空压站405
10.1.1 技术概述405
10.1.2 工艺过程及清洁化生产措施406
10.1.3 污染物排放及治理412
10.2 化学水处理413
10.2.1 技术概述413
10.2.2 工艺过程及清洁化生产措施414
10.2.3 污染物排放及治理416
10.3 循环冷却水制备417
10.3.1 技术概述417
10.3.2 工艺过程及清洁化生产措施418
10.3.3 污染物排放及治理422
10.4 煤输送及储存423
10.4.1 技术概述423
10.4.2 工艺过程及清洁化生产措施423
10.4.3 污染物排放及治理426
10.5 燃煤、燃气锅炉428
10.5.1 技术概述428
10.5.2 工艺过程及清洁化生产措施429
10.5.3 污染物排放及治理434
10.6 整体煤气化联合循环发电451
10.6.1 技术概述451
10.6.2 工艺过程及清洁化生产措施452
10.6.3 污染物排放及治理458
10.7 液体罐区及其装卸461
10.7.1 技术概述461
10.7.2 工艺过程及清洁化生产措施461
10.7.3 污染物排放及治理462
10.8 其他设施464
10.8.1 净水处理装置污染控制464
10.8.2 固体废物堆场污染控制466
参考文献469

11 煤炭转化过程废气、粉尘治理及碳排放控制473
11.1 废气、烟气来源与特征473
11.2 尾气治理474
11.2.1 物理-化学法474
11.2.2 生物法475
11.3 烟气处理475
11.3.1 烟气脱硫476
11.3.2 烟气脱硝478
11.3.3 脱硫脱硝一体化479
11.4 特定组分治理479
11.5 粉尘治理480
11.5.1 粉尘排放特征480
11.5.2 沉降法除尘482
11.5.3 湿法除尘482
11.5.4 过滤法除尘483
11.5.5 电除尘484
11.6 挥发性有机物处理485
11.6.1 挥发性有机物排放特征485
11.6.2 冷凝法487
11.6.3 吸收法488
11.6.4 吸附法489
11.6.5 生物处理法490
11.6.6 催化燃烧法491
11.6.7 挥发性有机物处理技术选择492
11.7 二氧化碳减量化与处置492
11.7.1 二氧化碳排放特征493
11.7.2 二氧化碳减量化495
11.7.3 二氧化碳处置500
11.8 硫回收503
11.8.1 硫回收特点504
11.8.2 克劳斯工艺504
11.8.3 克林萨尔夫直接氧化工艺505
11.8.4 斯科特工艺505
11.8.5 生物脱硫工艺506
11.8.6 硫回收工艺的选择及污染物控制与治理507
参考文献507

12 煤炭转化过程废水处理511
12.1 废水的来源与特点511
12.1.1 废水来源511
12.1.2 废水水质特点512
12.1.3 废水处理工艺概述514
12.2 废水的主要处理方法515
12.2.1 物理法515
12.2.2 化学与物理化学法517
12.2.3 生物法518
12.2.4 典型废水处理方案519
12.3 预处理520
12.3.1 除酚、脱氨、破氰、除硬处理520
12.3.2 悬浮物、油类物质的去除525
12.3.3 难降解有机物的去除527
12.4 生化处理529
12.4.1 生物处理基本原理529
12.4.2 好氧生物法532
12.4.3 厌氧-好氧联合生物法534
12.5 深度处理538
12.5.1 混凝沉淀法538
12.5.2 芬顿或类芬顿氧化法539
12.5.3 臭氧催化氧化法544
12.5.4 催化湿式氧化法545
12.5.5 超临界水氧化法546
12.5.6 吸附法548
12.5.7 膜分离法548
12.5.8 复合工艺550
12.6 近零排放废水处理552
12.6.1 高盐废水的处理现状553
12.6.2 高盐废水分盐工艺556
参考文献557

13 煤炭转化过程固体废物处理与处置563
13.1 固体废物的性质563
13.1.1 煤的初级转化固体废物563
13.1.2 合成气利用过程固体废物571
13.1.3 配套设施固体废物574
13.1.4 环保设施固体废物574
13.2 固体废物处理与处置577
13.2.1 固体废物处理578
13.2.2 煤焦化残渣579
13.2.3 煤气化灰渣583
13.2.4 煤直接液化残渣584
13.2.5 锅炉灰渣585
13.2.6 废催化剂589
13.2.7 甲醇制烯烃废碱液590
13.2.8 生化污泥591
13.2.9 化学污泥593
13.2.10 结晶盐和杂盐594
13.2.11 其他598
参考文献600

14 煤炭转化过程噪声与其他污染防治604
14.1 噪声污染与控制604
14.1.1 噪声来源604
14.1.2 典型噪声源605
14.1.3 噪声控制标准605
14.1.4 噪声控制方法606
14.1.5 典型应用612
14.2 辐射污染防治614
14.2.1 辐射污染来源614
14.2.2 辐射污染防治措施614
14.3 土壤及地下水污染控制616
参考文献616

15 煤炭转化过程污染控制与治理集成案例617
15.1 180 万吨/年煤基烯烃工程617
15.1.1 装置概述617
15.1.2 污染物控制集成优化618
15.1.3 主要环保治理流程620
15.1.4 污染物排放621
15.2 100 万吨/年间接液化工程624
15.2.1 装置概述624
15.2.2 污染物控制集成优化625
15.2.3 主要环保治理流程626
15.2.4 污染物排放627
15.3 10 亿米3 /年煤制天然气工程629
15.3.1 装置概述629
15.3.2 污染物控制集成优化630
15.3.3 主要环保治理流程631
15.3.4 污染物排放633
15.4 20 万吨/年煤制乙二醇工程635
15.4.1 装置概述635
15.4.2 污染物控制集成优化636
15.4.3 主要环保治理流程637
15.4.4 污染物排放638
15.5 10 万米3 /时煤（焦）制氢工程640
15.5.1 装置概述640
15.5.2 污染物控制集成优化641
15.5.3 主要环保治理流程642
15.5.4 污染物排放643
15.6 250MW 煤气化联合循环发电工程645
15.6.1 装置概述645
15.6.2 污染物控制集成优化645
15.6.3 主要环保治理流程647
15.6.4 污染物排放648
15.7 煤化工和其他产业的耦合649
参考文献650

16 煤炭转化过程环保技术发展展望651
16.1 近十年取得的成就652
16.2 挑战和机遇656
16.3 发展展望658
参考文献662