煤化工過程是將煤炭轉(zhuǎn)換為氣體、液體和固體產(chǎn)品或 半產(chǎn)品，而后進(jìn)一步加工成化工、能源產(chǎn)品的工業(yè)。包括 焦化、煤氣化、煤液化等。

煤的各種化學(xué)加工過程中，焦化是應(yīng)用最早且至今 仍然是最重要的方法。其主要目的是制取冶金用焦炭，同 時副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。

煤氣化在煤化工中也占有很重要的地位，用于生產(chǎn)城 市煤氣及各種燃料氣（廣泛用于機械、建材等工業(yè)），是 潔凈的能源，有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護；也用 于生產(chǎn)合成氣（作為合成氨、合成甲醇等的原料），是合 成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。

煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油 和化學(xué)產(chǎn)品。在石油短缺時，煤的液化產(chǎn)品可以替代目前 的天然石油。

環(huán)保小蜜蜂我國的能源稟賦特點是“缺油、少氣、煤炭資源相對 豐富”，而且煤炭價格相對低廉，煤化工行業(yè)在中國面臨 著巨大的市場需求和發(fā)展機遇。

新型煤化工產(chǎn)業(yè)將在中國能源的可持續(xù)利用中扮演重 要的角色，是今后二十年的重要發(fā)展方向，這對于中國減 輕燃煤造成的環(huán)境污染，降低對進(jìn)口石油的依賴保障能源 安全有著重大意義。

新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn) 品為主，如天然氣、柴油、汽油、航空煤油、液化石油 氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚 ）等，它與能源、化工技術(shù)結(jié)合，可形成煤炭——能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。

目前，我國的新型煤化工項目呈現(xiàn)迅速發(fā)展、遍地 開花之勢，僅新疆一個省區(qū)，在建和擬建的煤制天然氣 項目就達(dá)14個。據(jù)不完全統(tǒng)計全國煤制烯烴的在建及擬 建產(chǎn)能達(dá)2800萬噸，煤制油達(dá)4000萬噸，煤制天然氣接 近1500億立方米，煤制乙二醇超過500萬噸。這些項目全 部建成之后，我國將是世界上產(chǎn)能最大的新型煤化工國家。

新型煤化工耗水量巨大，大型煤化工項目，噸產(chǎn)品耗 水在十噸以上，年用水量通常高達(dá)幾千萬立方米。 煤化工的快速發(fā)展引發(fā)了區(qū)域水資源供需的失衡。我 國煤炭資源主要集中在北方和西北，恰恰這些地方水資源 嚴(yán)重不足。目前這些地方已出現(xiàn)了水權(quán)紛爭，這種情況如 果發(fā)展下去，會影響當(dāng)?shù)毓I(yè)和農(nóng)業(yè)的正常發(fā)展，而且還 會帶來很多社會問題。

煤化工污水零排放，將污水最大限度回用，可節(jié)約水 資源，緩解水資源嚴(yán)重短缺的困境。

煤化工企業(yè)用水量大，其排放的廢水主要來源于煤煉 焦、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收精制等過程。該類廢水水量 大，水質(zhì)復(fù)雜，含有大量的有機污染物、酚、硫和氨等， 并且含有大量的聯(lián)苯、吡啶吲哚和喹啉等有毒污染物，毒 性大。在煤炭資源豐富的地域，往往是既缺水又無環(huán)境容 量、生態(tài)脆弱的地方，如新疆伊犁地區(qū)、寧夏、內(nèi)蒙等煤 化工基地，實施零排放能有效保護生態(tài)環(huán)境，避免水體和 地下水污染。

 “零排放”即對煤化工在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水、 污水、清凈下水等經(jīng)過處理，全部用于回用，對外界不排 放廢水，稱作為“零排放”。對于目前西北地區(qū)在建和擬建的煤化工項目，“零排 放”尤其重要，既解決一部分水資源問題，又不對當(dāng)?shù)氐?環(huán)境和生態(tài)造成污染和破壞。

氣化廢水的來源及特性：在煤的氣化過程中，煤中 含有的一些氮、硫、氯和金屬，在氣化時部分轉(zhuǎn)化為氨 、氰化物和金屬化合物；一氧化碳和水蒸氣反應(yīng)生成少 量的甲酸，甲酸和氨又反應(yīng)生成甲酸氨。這些有害物質(zhì) 大部分溶解在氣化過程的洗滌水、洗氣水、蒸汽分流后 的分離水和貯罐排水中，一部分在設(shè)備管道清掃過程中 放空等。

對于煤氣化工藝技術(shù)，目前主要有固定床、流化床 和氣流床三種；對于爐型，有固定床間歇氣化爐、灰熔 聚、德士古、恩德爐等多種。固定床、流化床和氣流床 三種氣化工藝的排水水質(zhì)情況見下表： 

三種氣化工藝產(chǎn)生的廢水，氨含量均很高；固定床工 藝產(chǎn)生的酚含量高，其它兩種較低；固定床工藝焦油含量 高，其它兩種較低；氣流爐工藝中產(chǎn)生的甲酸化合物較高 ，其它兩種工藝基本不產(chǎn)生；氰化物在三種工藝中均產(chǎn)生 ；有機污染物COD，固定床工藝產(chǎn)生最多，污染最嚴(yán)重，其 它兩種工藝污染較輕。

上述三種工藝的廢水如不經(jīng)過預(yù)處理直接進(jìn)行生化處 理是不行的，尤其是氨特別高，魯奇爐的酚含量也很高。

對于魯奇爐廢水需要進(jìn)行酚氨回收裝置進(jìn)行回收預(yù)處理； 流化床和氣流床工藝煤氣化廢水需要進(jìn)行氨回收預(yù)處理。 經(jīng)過預(yù)處理后的各廢水水質(zhì)如下：

固定床工藝煤氣化廢水CODcr濃度高，屬有機污水，含 有大量氨氮和酚，有一定的色度，具有如下特點：

（1）污水中有機物濃度高，B/C值約0.33，可采用生化處 理工藝。

（2）污水中含有難降解有機物如單元酚、多元酚等含苯環(huán) 和雜環(huán)類物質(zhì)，有一定的生物毒性，這些物質(zhì)在好氧環(huán)境 下分解較困難，需要在厭氧/兼氧環(huán)境下開環(huán)和降解。

 （3）污水中氨氮濃度高，處理難度較大，需要選用硝化和 反硝化能力均很強的處理工藝。煤氣化廢水處理技術(shù)

（4）污水中含有浮油、分散油、乳化油類和溶解油類物質(zhì) ，溶解油的主要組分為苯酚類的芳香族化合物。乳化油需 要采用氣浮方式加以去除，溶解性的苯酚類物質(zhì)需要通過 生化、吸附的方法去除。

 （5）含有毒性抑制物質(zhì)，污水中酚、多元酚、氨氮等毒性 抑制物質(zhì)，需要通過馴化提高微生物的抗毒能力，需要選 擇合適的工藝提高系統(tǒng)抗沖擊能力。

（6）非正常污水排放的影響，當(dāng)工藝生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題時 ，會導(dǎo)致污染物濃度高的非正常污水排放，該污水不能直 接進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，需要設(shè)置事故調(diào)節(jié)等措施。

（7）污水色度較高，含有一部分帶有顯色基團的物質(zhì)。

由此，為確保工藝污水處理出水水質(zhì)，工藝污水選用 以去除CODcr、BOD 5 、氨氮等為主體的生化處理工藝（主要 考慮硝化和反硝化），選用以除油、脫色為主要目的的預(yù) 處理工藝，選用以物化為主的后處理強化工藝。采用的工 藝如下：

流化床及氣流床工藝產(chǎn)生的廢水，其COD并不高，生化性較好（尤其是氣流床工藝產(chǎn)生的廢水），這些廢水主要特點是氨氮高，應(yīng)選用硝化和反硝化效果好的處理工藝。

但生化處理僅去除污水中的有機污染、油、氨、酚、氰化物等，其污水中鹽并不能去除。

煤化工在生產(chǎn)中的排水包括：生產(chǎn)污水、生活污水、 清凈下水、初期雨水等。生產(chǎn)污水主要是氣化污水；清凈 下水主要來自循環(huán)水排污以及脫鹽水站排放的濃鹽水；初 期雨水主要是受污染區(qū)域的前十分鐘收集雨水。

上述排水中水量較大的是清凈下水和生產(chǎn)污水，一般 考慮將清凈下水與生產(chǎn)污水、生活污水、初期雨水等分開收集，即分為清凈水和污水兩大類。

煤化工生產(chǎn)過程中需要大量的循環(huán)水，循環(huán)水站的規(guī) 模一般很大，需要的補充水量很大。在考慮將清凈下水和 污水處理的出水回用時，一般考慮回用于循環(huán)水站的補充水。

污水處理站的出水雖然去除了大量的有機污染、氨、 酚等物質(zhì)，但其鹽分并沒有減少。而清凈下水以及脫鹽水 站的濃鹽水中的鹽分較高，一般是原水的4～5倍。故要將污水回用，就需要對污水進(jìn)行脫鹽處理，否則鹽會在系 統(tǒng)中循環(huán)累積。

 目前在我國已經(jīng)應(yīng)用的水的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽（即離子交換法除鹽）、膜分離技術(shù)、蒸餾法除鹽水處理 以及膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝等。

（1）離子交換法除鹽工藝

離子交換法水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，適合用于水中含 鹽量不高的場合，但在處理高氯高鹽高硬水、苦咸水、海水時，該技術(shù)有樹脂再生過程中需消耗大量酸、堿，其排 放液又會污染環(huán)境的缺點。

（2）膜除鹽工藝

隨著膜研究的進(jìn)展，膜分離技術(shù)已迅速發(fā)展，膜使用 領(lǐng)域愈來愈廣，現(xiàn)已成為產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)，它有操作方便，設(shè)備緊湊，工作環(huán)境安全，節(jié)約能耗和藥劑的優(yōu)點， 其主體分離工藝是反滲透技術(shù)，為反滲透作預(yù)處理工藝的 有超濾和精濾技術(shù)。可以根據(jù)原水不同的水質(zhì)組合成各種不同的流程。

（3）膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝

反滲透膜法與離子交換法聯(lián)合組成的除鹽系統(tǒng)是目前 使用較為廣泛的除鹽水處理系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，反滲透 作為離子交換的預(yù)脫鹽系統(tǒng)，除去原水中約95%以上的鹽分 和絕大部分的其他雜質(zhì)，如膠體、有機物、細(xì)菌等；反滲 透產(chǎn)水中剩余的鹽分則通過后繼的離子交換系統(tǒng)除去。

將污水處理站的出水和清凈下水的混合水進(jìn)行回用，其水量一般較大，鹽含量不高一般為1000～3000mg/L之間。若直接采用蒸餾法，需要大量的熱源浪費能源，不合適。由于污水中仍含有一定的有機污染物，若采用離子交換樹 脂，會污堵樹脂，且由于回用水循環(huán)水補充水，水質(zhì)要求并不高，采用離子交換不合適；隨著膜分離技術(shù)和膜生產(chǎn) 工藝的提高，膜的使用壽命在不斷提高，而且使用價格在 不斷降低，膜的使用越來越普及，推薦污水回用的主體工 藝中優(yōu)先采用雙膜法（超濾+反滲透），根據(jù)水質(zhì)的不同特 點對污水進(jìn)行預(yù)處理，以滿足雙膜的使用條件。

國內(nèi)外有不少公司在研究將雙膜法產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)行 膜再濃縮，使鹽含量達(dá)到6～8萬mg/L，即盡可能將污水中 鹽分提高，減小后續(xù)蒸發(fā)器的規(guī)模，減少投資以及節(jié)約能 源。

目前國際上常用的工藝有阿奎特的HERO膜濃縮工藝、 GE公司納濾膜濃縮工藝、威立雅的OPUS膜濃縮工藝、麥王公司的震動膜濃縮工藝。上述工藝在國外的鹽濃縮中均有業(yè)績。 國內(nèi)也有部分公司在研究膜濃縮工藝，但目前尚未有使用的業(yè)績和工程實例。

將濃鹽水中的鹽分達(dá)到6～8萬mg/L后再進(jìn)行蒸發(fā)，國 外對廢水的蒸發(fā)工藝一般采用“降膜式機械蒸汽壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)”， 是目前世界上處理高鹽分廢水最可靠、最 有效的技術(shù)解決方案。采用機械壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)處理 廢水時，蒸發(fā)廢水所需的熱能，主要由蒸汽冷凝和冷凝水 冷卻時釋放或交換的熱能所提供。在運行過程中，沒有潛熱的流失。運行過程中所消耗的僅是驅(qū)動蒸發(fā)器內(nèi)廢水、 蒸汽、和冷凝水循環(huán)和流動的水泵、蒸汽壓縮機、和控制 系統(tǒng)所消耗的電能。

利用蒸汽作為熱能時，蒸發(fā)每千克水需消耗熱能554千 卡。采用機械壓縮蒸發(fā)技術(shù)時，典型的能耗為處理每噸含鹽廢水需20至30度電，即蒸發(fā)每千克水僅需28千卡或更少的熱能。即單一的機械壓縮蒸發(fā)器的效率，理論上相當(dāng)于 20效的多效蒸發(fā)系統(tǒng)。采用多效蒸發(fā)技術(shù)，可提高效率， 但是多效蒸發(fā)增加了設(shè)備投資和操作的復(fù)雜性。蒸發(fā)器一般可將廢水中鹽含量提高至20%以上。通常被 送往蒸發(fā)塘進(jìn)行自然蒸發(fā)、結(jié)晶；或送至結(jié)晶器，結(jié)晶干 燥成固體，外送處置。