"Какие технические проблемы необходимо решить в области угольной химии в рамках 13-й пятилетки?

Thread Content

"Какие технические проблемы необходимо решить в области угольной химии в рамках 13-й пятилетки? Автор/источник: Сайт Huahua Net по угольной химии. Дата: 18.03.2016. Количество кликов: 5. I. Обзор развития современной угольной химии в период «12-й пятилетки». В течение периода «12-й пятилетки» было общепризнано, что стремительное развитие современной угольной химии является одной из главных особенностей развития нефтехимической промышленности. С вводом в эксплуатацию ряда пилотных проектов в области угольной химии современные производственные установки для переработки угля, основанные на технологиях, имеющих собственную интеллектуальную собственность, перешли от стадии лабораторных испытаний к коммерческой эксплуатации. Это этап, имеющий важное значение: с одной стороны, были достигнуты значительные прорывы в основных технологиях инженерии, а с другой — произошло существенное расширение масштабов производства. С любой точки зрения, современная угольная химическая промышленность Китая уже находится в числе лидеров в мире. 1.1 Достигнуты значительные прорывы в ключевых технологиях. Технология газификации угля является важной составляющей угольной химии; обычно проблемы с производством на предприятиях угольной химии связаны с нестабильностью процесса газификации угля. Газификация: газификаторы с множеством форсунок и противоположным расположением. Было построено 109 таких газификаторов, из которых 40 уже введены в эксплуатацию ； Было построено 72 космических печи, из которых 24 уже введены в эксплуатацию ； Печи типа «Цинхуа», печи двухсекционного типа, разработанные в Сианьском институте термотехники, печи типа «Ухуань» и «Дунфан» добились значительных прорывов в области передовых технологий газификации угля. Согласно имеющейся информации, с использованием современных методов газификации можно переработать около 200 миллионов тонн угля в год. Производство нефти из угля: технология прямой ликвидации угля компании Shenhua с успешным применением на пилотном проекте по производству нефти из угля мощностью 1 млн тонн в год в Баотоу ； Технология косвенной ликвидации угля с производством нефти, совместно разработанная Институтом угольной химии при Китайской академии наук в Шаньси и компанией China Synthetic Oil, предусматривает использование высокотемпературных пастообразных реакторов для синтеза. Пилотные заводы по косвенной ликвидации угля мощностью по 160 тыс. тонн в год были построены компаниями Yitai, Lu’an и Shenhua Baotou; они уже введены в эксплуатацию. Метанол из угля, олефины, ароматические вещества: технология DMTO для производства олефинов из метанола, разработанная Институтом химии Далианя; на предприятии Shenhua в Ордосе была построена пилотная установка мощностью 600 тыс. тонн в год, что принесло значительную выгоду ； Завод по производству пропилена из метанола мощностью 600 тыс. т/год, построенный компанией Shenhua Ningmei, введен в эксплуатацию; он также принес значительную экономическую выгоду ； Университет Цинхуа добился успеха в разработке пилотных установок для производства ароматических веществ из метанола с использованием технологии FMTA, а также для производства пропилена из метанола с использованием технологии FMTP — эти технологии были разработаны компаниями Huadian и Sinochem соответственно. Кроме того, группа компаний Yanchang Petroleum успешно реализовала технологию гидрореформинга керосина; была построена пилотная установка мощностью 450 тыс. тонн в год, при этом коэффициент энергоэффективности превышает 70%. Этиленгликоль на основе угля: Институт Фуцзоу Китайской академии наук, компании Пуцзин, Дунхуа, Ухуань, а также Синьхуа Шиця под руководством этих организаций разработали технологии производства этиленгликоля из угля. Было построено более десяти заводов по производству этиленгликоля; общая мощность производства составляет 1,65 млн тонн в год. Природный газ на основе угля: первые мощности по производству природного газа в объеме 1,3 млрд м³ в год, построенные компаниями Датан Кэци и Синьцзян Цинхуа, уже введены в эксплуатацию. В общем, современная угольная химия внесла вклад в диверсификацию нефтехимической продукции нашей страны. 1.2 Увеличение масштабов производства угольной химии и формирование промышленных кластеров. В период «Двенадцатой пятилетки» современная угольная химия демонстрировала стремительное развитие как с точки зрения структуры, так и масштабов производства. Олефины из угля: уже построено и введено в эксплуатацию 10 установок для производства олефинов; производственная мощность каждой установки составляет примерно 600 тыс. тонн в год. Общая производственная мощность по производству олефинов приближается к 5 млн тонн в год ； Производство нефти из угля: уже построено и введено в эксплуатацию 5 установок для производства нефти из угля. Общая мощность производства составляет 2,4 млн тонн в год; мощность одной установки — 1 млн тонн в год ； Природный газ на основе угля: построено 5 установок для производства природного газа из угля; мощность одной установки составляет 1,3 млрд м³/год, 2 млрд м³/год и 4 млрд м³/год соответственно. Общая производственная мощность составляет 17 млрд м³/год ； Метанол из угля: уже построены установки для производства метанола с годовой мощностью примерно 40 миллионов тонн в год. Мощность отдельных установок составляет 600 тысяч тонн в год, 1 миллион тонн в год и 1,5 миллиона тонн в год ； Этиленгликоль из угля: уже построено более десяти пилотных установок для производства этиленгликоля; мощность одной такой установки составляет 200 тыс. тонн в год, а общая мощность всех установок — 1,65 млн тонн в год. 1.3 Достигнуты успехи в создании промышленных парков угольной химии. В создании таких парков был достигнут значительный прогресс, причем они располагаются в основном в регионах с добычей угля, таких как Внутренняя Монголия, Шэньси, Нинся, Шаньси и Синьцзян. В промышленных парках угольной химии стимулы в виде **государственной и местной поддержки**, а также гибких механизмов и планов развития способствовали созданию ряда довольно процветающих крупных баз по производству продуктов угольной химии и строительству энергетических объектов. Структура таких промышленных центров, как угольно-химический комплекс в Ордосе в Внутренней Монголии, крупный энергетический комплекс по переработке угля, производству электроэнергии и олефинов в Ниндине в провинции Нинся, а также промышленный парк угольно-химической промышленности в Цзюньдуне в Синьцзяне, в высокой степени способствует интеграции производственных цепочек современных угольно-химических предприятий на всех этапах их деятельности. II. Основные направления исследований в области угольной химии в рамках плана на 13-ю пятилетку. В области угольной химии существует множество тем для исследований; здесь приводится лишь некоторый из них, чтобы решить наиболее срочные проблемы. 2.1 Проблемы, связанные с планированием развития угольной химической промышленности **Для проектов современной угольной химической промышленности существуют строгие требования к местоположению. Приоритет должен отдаваться районам, где имеются запасы угля, а также ключевым зонам для развития промышленности ； Предпочтение следует отдавать регионам с относительно большим количеством водных ресурсов и хорошей экологической нагрузкой, которые соответствуют планам по охране окружающей среды ； При размещении проектов угольной химии в регионах, не имеющих достаточной экологической емкости, необходимо сначала провести корректировку экономической структуры, а также принять меры по замене угля другими источниками энергии в тех же объемах или с их сокращением, чтобы освободить экологическую емкость. Кроме того, следует использовать современные технологии производства и методы контроля за загрязнениями, чтобы свести к минимуму выбросы загрязняющих веществ. 2.2 Проблемы, связанные с ограничениями в использовании водных ресурсов. Китай является страной, сталкивающейся с нехваткой воды. Распределение угольных ресурсов и водных ресурсов в стране несбалансировано: в тех районах, где есть уголь, нет воды, а в тех районах, где есть вода, не хватает угля. Основные месторождения угля и площадки для проектов по переработке угля в основном расположены в регионах с относительно ограниченными запасами водных ресурсов и относительно уязвимой окружающей средой. Угольная химическая промышленность — это отрасль, которая потребляет огромное количество водных ресурсов. К ним относятся: пар, используемый в химических реакциях; вода, необходимая для пополнения системы из-за испарения или утечек воды при охлаждении; вода для деионизации, а также пресная вода для бытовых нужд. Кроме того, в этой отрасли образуется большое количество сточных вод, что представляет серьезную угрозу для окружающей среды. Если не принимать реально эффективных мер по экономии воды, таких как технологии экономии воды в системах открытого циркуляции охлаждающей воды, технологии воздушного охлаждения, технологии восстановления конденсата в замкнутом цикле, а также технологии поэтапного и повторного использования воды, то уровень потребления воды на единицу продукции и объемы сбросов сточных вод не смогут снизиться. Это, в свою очередь, повлияет на планирование проектов в области угольной химии. 2.3 Проблема загрязнения в результате сброса сточных вод с высокой концентрацией органических веществ. Сточные воды с высокой концентрацией органических веществ образуются в основном в процессе газификации угля и т. п. Основным загрязнителем в таких водах является COD; его концентрация обычно превышает 2 000 мг/л. Типичные сточные воды с высокой концентрацией органических веществ – нефтяные/химические сточные воды и т. п. Уровень концентрации COD в сточных водах, образующихся на основных производственных участках, как правило, составляет от 3 000 до 5 000 мг/л; в некоторых участках этот показатель даже превышает 10 000 мг/л ； Даже у смешанной воды из разных участков её концентрация обычно превышает 2 000 мг/л, а в некоторых случаях достигает десятков тысяч мг/л. BOD сточных вод нефтехимической/химической промышленности также довольно высок. Отношение BOD к COD у него превышает 0,3. Такие сточные воды относительно легко обрабатывать, однако из-за большого объема воды, неправильного выбора технологии очистки, недостаточных инвестиций или высокой концентрации загрязнителей получаемая вода не соответствует установленным стандартам. Поэтому большинство предприятий просто направляют такие воды на эвапорационные бассейны, что негативно сказывается на окружающей среде. 2.4 Проблемы обработки сточных вод, содержащих высокую концентрацию трудноразлагаемых органических веществ. Существует множество видов трудноразлагаемых органических веществ; их основными характеристиками являются высокая концентрация органических веществ, трудная разлагаемость, наличие токсичных веществ, большое содержание нефтепродуктов, а также высокое содержание аммиака и азота. Отношение BOD к COD значительно меньше 0,3. В сточных водах коксования, помимо высокой концентрации аммиака, также присутствуют фенол, гомологи фенола, такие как нафтален, антрен, бензопирен и другие полициклические соединения. Кроме того, в них содержатся сульфиды, сера и другие вещества. В таких стоках преобладают ароматические соединения и гетероциклические соединения среди органических веществ. Кроме того, в них содержатся сульфиды, нитриды, тяжелые металлы и токсичные органические вещества. У таких стоков высокий цвет, неприятный запах; они издают резкий, неприятный зловонный запах. Кроме того, они имеют высокую кислотность или щелочность ； Сточные воды, образующиеся в процессах низкотемпературной газификации угля низкого качества, пиролиза и т. подобных, имеют чрезвычайно сложный состав. Их трудно обработать с помощью обычных биохимических методов. Даже при использовании специальных устройств для удаления фенолов и аммиака из дегтя, а также для его рекуперации, уровень COD органических сточных вод после предварительной обработки остается высоким, а их биоразлагаемость — низкой. Причина сложности биологической обработки заключается по сути в характеристиках видов, которые трудно разлагать. Помимо того, что условия внешней среды во время обработки (такие как температура, pH и т. д.) не соответствуют оптимальным условиям для биологической обработки, существует ещё одна важная причина: химический состав и структура самого соединения чрезвычайно сложны. В микробиальной флоре отсутствуют ферменты, способные расщеплять это соединение, поэтому оно обладает устойчивостью к разложению ； В то же время сточные воды содержат вещества (органические или неорганические), токсичные для микроорганизмов или способные подавлять их рост, что препятствует быстрому разложению органических веществ. 2.5 Проблемы обработки и восстановления высококонцентрированных соленых сточных вод. Особенностью высококонцентрированных соленых сточных вод является высокое содержание солей. Соли, содержащиеся в сточных водах с высоким содержанием солей, в основном поступают из сточных вод, получаемых в процессе охлаждения газа, из воды, выходящей из систем циркуляции воды, из воды, получаемой в результате денитрификации, из концентрированной воды, используемой в системах повторного использования, а также из добавляемой свежей воды. Например, в проектах по производству природного газа из угля количество соли, поступающей в систему вместе с пресной водой из реки Хуанхэ, может составлять около 60% от общего количества соли в системе. За ним следует количество соли, образующейся в результате использования химических веществ в процессе производства и в самой водной системе – соответственно 29% и 13,6%. Общее содержание солей в сточных водах угольной химической промышленности (TDS) обычно составляет от 500 до 5 000 мг/л, а иногда и выше. Если в угольной химии будет достигнута «нулевая эмиссия», то в итоге получатся смешанные соли, содержащие множество неорганических солей и большое количество органических веществ. Такие смешанные соли, образующиеся в процессе испарительной кристаллизации в угольной химии, относятся к опасным отходам и подлежат строгому контролю. Эти смешанные соли обладают чрезвычайно высокой растворимостью; их стабильность и способность к затвердеванию низкие. Они могут вытекать под действием дождя, что приводит к вторичному загрязнению. В настоящее время существует очень мало центров по обработке опасных отходов, готовых принимать такие смешанные соли, к тому же стоимость их обработки также очень высока. 2.6 Проблема однородности продукции углехимической промышленности. Углехимическая отрасль начала развиваться сравнительно недавно; период исследований и разработок был коротким, а объем выделяемых ресурсов ограничен. Кроме того, не удается полностью освоить ключевое технологическое оборудование. В результате наблюдается значительное сходство промежуточных продуктов углехимии, а сама производственная цепочка не может развиваться в длину. Некоторые конечные продукты относятся к низкокачественным, таким как промежуточные сырьевые материалы вроде полиэтилена и полипропилена; у них слабая конкурентоспособность. Если не выбрать путь дифференциации, это приведет к новой волне избыточных производственных мощностей. 2.7 Технико-экономические проблемы, связанные с низкими ценами на нефть и газ. При высоких ценах на нефть и газ конкурентоспособность угольной химии не вызывает сомнений. Однако в эпоху низких цен на нефть, когда они составляют 60 долларов за баррель или меньше, конкурентные преимущества угольной химии из-за более высоких затрат сталкиваются с серьезными трудностями. Поэтому крайне важно найти способы противодействия этой ситуации, а также чтобы государство ввело соответствующие стимулирующие меры. 2.8 Ключевые технологические инновации в угольной химии: во-первых, технологии контроля загрязнителей в современной угольной химии (технологии обработки и утилизации трех видов отходов, а также технологии охраны окружающей среды; технологии энергосбережения и экономии воды) ； Во-вторых, ключевые технологии модернизации современной угольной химической промышленности (современная газификация угля, очистка синтез-газа, синтез, технологии комплексного использования угля в зависимости от его качества) ； В-третьих, технологии последующей обработки современного угольного химического сырья (технологии производства высокотехнологичных новых материалов, таких как синтетические материалы, синтетические смолы, синтетический каучук; специализированные технологии производства финансово ценных химикатов; технологии с высокой добавленной стоимостью) ； Во-четвертых, в области современных технологий интегрированной переработки угля (технологии сочетания продуктов, технологии улучшения катализаторов, технологии информационного управления и технологии производства крупногабаритного оборудования отечественного производства) все еще существует большой потенциал для технологических инноваций, который можно использовать для развития этой отрасли. III. Правила, которым должна следовать промышленность по переработке угля в период «13-й пятилетки» 3.1 Основные принципы, которым должна следовать современная промышленность по переработке угля В течение периода «13-й пятилетки» задачей современной промышленности по переработке угля является реализация проектов, направленных на повышение энергоэффективности, защиту окружающей среды, экономию воды, а также на развитие отечественных технологий и оборудования. Благодаря этим проектам можно постепенно совершенствовать технологии самостоятельной разработки в данной отрасли, ускорять переход к чистому использованию угля и обеспечивать надежную поддержку для его экологически безопасного использования. Соблюдать принцип использования воды в соответствии с её наличием, строго ограничивать строительство проектов в районах с дефицитом воды ； Соблюдение стандартов в области эффективности преобразования энергии, уровня потребления ресурсов и объемов выбросов загрязнителей, а также соблюдение законодательно установленных требований ； Придерживаться принципа предварительного создания образцов, сосредоточить усилия на продвижении строительства демонстрационных проектов, соблюдать темпы развития отрасли ； Соблюдать научно обоснованное и рациональное планирование; запрещать строительство проектов по углехимии в экологически уязвимых и экологически чувствительных районах ； Соблюдать принцип самостоятельности в создании технического оборудования, способствовать внедрению технологий и оборудования, защищенных авторским правом. 3.2 Современная угольная химическая промышленность должна соблюдать строгие правила планирования производственных мощностей. Производственные объекты угольной химической промышленности должны располагаться внутри промышленных парков, при этом они должны соответствовать требованиям плана развития парка и нормам экологической оценки. Не строить заводы в следующих регионах: регионах, где уже достигнуты или превышены показатели контроля за общим количеством загрязнителей, общим объемом водных ресурсов или уровнем потребления энергии ； Особо охраняемые экологические зоны, в отношении которых в «Плане национальных районов с особыми функциями» установлены ограничения и запреты на разработку, а также другие территории, требующие особой защиты ； В радиусе 2 км от границ зоны городского планирования, в радиусе 1 км от берегов крупных рек, автомагистралей и железных дорог, а также в пределах зоны санитарной защиты населенных пунктов. Неверный выбор местоположения может привести к серьезным последствиям в виде отклонения отчета об экологическом воздействии современной угольной химической промышленности. Проекты в сфере углехимии с серьезными проблемами в плане воздействия на окружающую среду не должны получать одобрение. 3.3 Современная угольная химическая промышленность должна соблюдать более строгие стандартты по экономии воды. Необходимо усилить меры по экономии воды, чтобы сократить потребление пресной воды. В районах, где это возможно, в приоритетном порядке следует использовать воду из шахтных дренажных систем и рециркулированную воду ； Прибрежные районы должны использовать морскую воду в качестве воды для циркуляционного охлаждения ； В засушливых регионах следует в первую очередь применять меры по экономии воды, такие как воздушное охлаждение и замкнутый цикл ； Забор поверхностных вод не должен сокращать объем воды, предназначенной для экологических нужд, бытового и сельскохозяйственного использования ； Запрещается использовать грунтовые воды в качестве воды для производства. Путем внедрения таких ресурсосберегающих технологий и оборудования, как воздушное охлаждение, замкнутый цикл и производство суспензии из сточных вод, необходимо максимально повысить эффективность использования воды. Уровень повторного использования промышленной воды должен составлять не менее 97%, а уровень циркуляции охлаждающей воды — не менее 98%. При разработке новых проектов, помимо учета фактических данных от уже введенных в эксплуатацию образцовых проектов, необходимо также проводить оптимизацию с точки зрения экономии воды на этапе проектирования, руководствуясь принципами «большое потребление воды — при больших объемах воды, малое потребление воды — при малых объемах воды, разделение чистой и загрязненной воды, многоэтапное использование воды». 3.4 Современная угольная химическая промышленность должна соблюдать более строгие стандарты по выбросам в атмосферу. При определении объемов выбросов от угольной химической промышленности необходимо учитывать экологический потенциал данной местности. Следует руководствоваться принципами, изложенными в «Плане действий по чистому и эффективному использованию угля (2015–2020 гг.)», согласно которым выбросы загрязнителей в атмосферу и сточные воды должны соответствовать самым строгим экологическим требованиям. Также необходимо соблюдать «Стандарты на выбросы загрязнителей в промышленности нефтехимии» (GB 31571–2015). Строго контролировать увеличение объемов выбросов загрязняющих веществ; сделать общий объем выбросов предварительным условием для утверждения экологической экспертизы, определяя количество проектов исходя из этого общего объема. При создании новых проектов необходимо сокращать выбросы диоксида серы, оксидов азота, промышленных твердых частиц и летучих органических веществ путем замены их другими веществами, что позволит повысить объем производства при одновременном сокращении выбросов. Для зон строгого контроля и городов, в которых качество атмосферной среды превышает нормы, при строительстве новых объектов предусматривается замещение существующих источников выбросов с сокращением их количества в 2 раза; в зонах общего контроля — с сокращением в 1,5 раза. 3.5 В современной угольной химической промышленности необходимо соблюдать стандарты, направленные на эффективный контроль за летучими органическими веществами. Следует строго руководствоваться «Планом комплексной борьбы с летучими органическими веществами в нефтехимической промышленности», опубликованным Министерством охраны окружающей среды в 2014 году. Уровень выбросов VOCs должен контролироваться в соответствии с требованиями стандарта GB 31570 «Стандарты выбросов загрязнителей в нефтеперерабатывающей промышленности» или стандарта GB 31571 «Стандарты выбросов загрязнителей в нефтехимической промышленности», в зависимости от вида продукции, производимой на предприятии. Особое внимание следует уделять контролю за выбросами летучих органических веществ в угольной химической промышленности. На этой основе проводится полная проверка уровня выбросов летучих органических веществ. На таких этапах, как герметизация подвижных и неподвижных соединений оборудования, хранение и погрузка-разгрузка органических жидкостей, системы сбора, временного хранения и обработки сточных вод, подготовка и хранение угля, необходимо принять меры для эффективного контроля утечек и выбросов летучих органических соединений (ЛОС), веществ с неприятным запахом, а также токсичных и вредных загрязнителей. Совершенствовать меры по контролю за неконтролируемыми выбросами летучих органических веществ в устройствах для разделения газа и воды, восстановления фенола и аммиака, а также в резервуарах для хранения воды, устройствах для газификации, очистки и восстановления серы. В процессе обработки сточных вод необходимо принимать соответствующие меры в зависимости от концентрации летучих органических веществ. При сборе, хранении и обработке сточных вод, жидкостей и отходов следует применять эффективные меры по закрытию и сбору летучих органических веществ на ключевых этапах их выделения. Это позволит обеспечить соответствие уровня выбрасываемых газов установленным стандартам. Отходящие газы, образовавшиеся в результате ненормальной работы устройств, должны подаваться на специальное оборудование или в установки для сжигания; прямой сброс таких газов строго запрещен. 3.6 Современная угольная химическая промышленность должна соблюдать строгие стандарты по сокращению выбросов CO2. В проектах современной угольной химической промышленности необходимо с помощью оптимизации технологических процессов и повышения энергоэффективности максимально сократить объемы выбросов CO2. Необходимо полностью использовать преимущества высокой концентрации CO2, получаемого в процессе производства, что облегчает его улавливание. Также следует активно искать способы обработки этого газа: использование газа для добычи нефти, геологическое хранение, производство нефти из микроводорослей. Кроме того, можно использовать урат, аммиачный углерод, диметилкарбонат, метанол, PC, разлагаемые пластики, а также преобразование CO2 в CO при добавлении кислорода, использование природного газа для производства метанола, а также использование CO2 в пищевой промышленности. 3.7 Современная угольная химическая промышленность должна соблюдать более строгие стандарты выбросов сточных вод. При обработке и сбросе сточных вод в современной угольной химической промышленности необходимо руководствоваться принципами разделения чистых и загрязненных вод, отдельной обработки загрязненных вод, глубокой очистки воды, а также использования воды в зависимости от ее качества. Для обработки сточных вод следует применять технологии, которые уже прошли промышленное тестирование или имеют подтвержденную эффективность, при этом они должны быть экономически целесообразными. При строительстве современных проектов по переработке угля в районах, где имеются водоемы для сбора сточных вод, сброс сточных вод (включая соленые сточные воды) должен соответствовать установленным стандартам по выбросам загрязнителей. Кроме того, необходимо обеспечить, чтобы водоемы сохраняли свои функции для использования воды ниже по течению. При строительстве современных проектов по переработке угля в районах, где отсутствуют водоемы для сбора сточных вод, недопускается загрязнение грунтовых вод, атмосферы, почвы и т. д. Примесные соли, кристаллизующиеся в высококонцентрированных сточных водах угольной химической промышленности, относятся к опасным твердым отходам из-за наличия в них органических веществ и микродоз тяжелых металлов. Все эти примесные соли должны быть использованы или безопасно утилизированы. В настоящее время технологии рационального использования примесных солей все еще находятся на стадии разработки, к тому же существуют ограничения, связанные с недостаточной соответствием стандартов готовой продукции. Поэтому необходимо уделять особое внимание эффективным методам и технологиям обработки сточных вод с высоким содержанием солей. 3.8 В современной угольной химической промышленности необходимо усилить усилия по совершенствованию и инновациям в области ключевых технологий производства. Необходимо дальнейшее развитие инноваций в области ключевых технологий производства, инженерных решений и технологий экологического контроля, чтобы добиться прорывов в самых важных и ключевых областях. Технологии производства, инженерные технологии, а также технологии контроля за сокращением выбросов и охраной окружающей среды должны соответствовать требованиям **промышленной политики; необходимо использовать усовершенствованные технологии, обеспечивающие высокий коэффициент преобразования энергии и низкий уровень выбросов загрязняющих веществ. На этапе демонстрации в отрасли необходимо выполнять задачи по охране окружающей среды в таких областях, как эффективное использование угля в зависимости от его качества, совместное использование ресурсов и энергии, а также разработка технологий контроля загрязнений (например, технологии обработки сточных вод, способы утилизации сточных вод, методы использования и утилизации кристаллических солей). Кроме того, необходимо предусмотреть меры по преодолению случаев, когда демонстрируемые технологии не достигают ожидаемых результатов. В то же время строго ограничивается использование угля с высоким содержанием алюминия, мышьяка, фтора, масел и других редких элементов, технологии обработки которого, технологии борьбы с загрязнением или технологии их комплексного использования ещё не разработаны до совершенства, в качестве сырьевого и топливного угля. IV. Прорывы в совершенствовании демонстрационных технологий угольной химии в период «13-й пятилетки»: современные технологии контроля загрязнителей в угольной химии ； Основные технологии современной угольной химической промышленности ； Технологии последующей цепочки продуктов современной угольной химии ； Технологии современной интегрированной угольной химии являются ключевыми факторами для развития и выживания современной угольной химии в период «13-й пятилетки». Основное внимание уделяется решению проблем охраны окружающей среды, проблем выживания, технико-экономических проблем и проблем, связанных с основными конкурентными преимуществами. “В период «13-й пятилетки» необходимо порядочно продвигать индустриализацию современной угольной химии и проекты по технологическому обновлению, нормализовать работу по стандартизации и оценке, чтобы иметь четкое представление обо всем. Во-первых, необходимо определить основные показатели демонстрационных проектов: расходы на материалы, энергию и воду, а также объемы выбросов трех видов отходов. К таким показателям относятся эффективность преобразования энергии в демонстрационных проектах, а также уровень выбросов диоксида серы (SO2), оксидов азота (NOx) и углекислого газа (CO2) ； Во-вторых, необходимо ознакомиться с уровнем производственной нагрузки на образцовые объекты, с состоянием работы различных агрегатов и вращающегося оборудования, с видами выпускаемой продукции и показателями её качества, с мерами по обеспечению безопасности и охраны окружающей среды, а также с объемом инвестиций и экономической эффективностью. Необходимо также определить, соответствуют ли эти показатели заложенным при проектировании значениям ； В-третьих, необходимо овладеть опытом эксплуатации образцовых проектов, а также выявить, проанализировать существующие проблемы, чтобы иметь надежную основу для дальнейшей оптимизации процессов и технического усовершенствования. 4.1 Технология обработки сточных вод с высокой концентрацией трудно разлагаемых органических веществ с использованием процесса EBA. В современных технологиях газификации угля используется низкотемпературная газификация угля низкого качества, например, в печах типа Рути. В процессе газификации легкие компоненты угля превращаются в деготь, фенолы, аммиак, алканы, ароматические углеводороды, гетероциклические соединения, аммиачный азот, цианиды, пиридины, алкилпиридины и другие вещества, которые образуются вместе с газом. В процессах последующей промывки, охлаждения и очистки газа подавляющая часть вышеупомянутых веществ попадает в воду, образуя сточные воды с высокой концентрацией сложных органических веществ, которые трудно разлагаемы. Кроме того, такие сточные воды имеют большой объем, содержат токсичные и вредные вещества, а их структура является настолько сложной, что их трудно обработать. Технология EBA предназначена для экспериментальной обработки сточных вод с высокой концентрацией фенолов и аммиака, образующихся при использовании печей типа Ручи, BGL, а также при процессах низкотемпературного разложения. Хотя сточные воды с высокой концентрацией фенолов и аммиака подвергаются обработке с помощью специальных технологий их восстановления, их состав в системах биохимической обработки по-прежнему остается сложным и токсичным. Концентрация фенольных соединений может достигать 200–1 000 мг/л, а концентрация аммиака – 100–300 мг/л. Эта технология использует методы, направленные на повышение биоразлагаемости сточных вод, снижение их токсичности и улучшение активности осадка; благодаря этому вода, полученная в результате обработки сточных вод с высокой концентрацией фенолов и аммиака, соответствует стандартам, предъявляемым к воде, пригодной для повторного использования. Эта технология как способ обработки требует дальнейшей проверки и совершенствования. 4.2 Технология экономии воды в системах замкнутого циркуляции охлаждающей воды с использованием воздушного охлаждения. В таких системах в качестве охлаждающей воды используется мягкая вода или деионизированная вода. Она поглощает тепло от оборудования для теплообмена; после этого вода поступает в энергоэффективные воздушно-мембранные охладители или комбинированные охладители, где происходит предварительное охлаждение. Затем вода попадает в секции с распылителями, где тепло поглощается воздухом и водой, распыляемой из распылителей. После охлаждения вода под давлением насосов поступает обратно в оборудование для теплообмена. Мягкая вода циркулирует в замкнутой системе и не вступает в контакт с внешним воздухом, тем самым обеспечивая процесс передачи тепла путем поглощения и отдачи теплоты. Эта технология заменяет традиционные промышленные системы циркуляции охлаждающей воды: вместо башен для охлаждения используются энергоэффективные водяные конденсаторы или комбинированные конденсаторы. Это позволяет поддерживать необходимую температуру охлаждающей воды для выполнения всех технологических требований, экономить воду, снижать образование налета на трубопроводах и оборудовании, а также увеличивать срок службы оборудования. Это представляет собой способ экономии воды, который ещё требует дальнейшей проверки и совершенствования. 4.3 Технология комплексной переработки соли при кристаллизации высококонцентрированных соленых растворов. Технология многоэтапной испарительной кристаллизации для получения смеси солей была опробована на проекте по производству удобрений компании China Coal Tuoke (печь BGL). Однако вопросы комплексной переработки этой смеси солей все еще остаются нерешенными. Учитывая сложности комплексного использования кристаллических солей, получаемых в процессе производства угольной химии, исследование метода выпарительной кристаллизации с целью превращения этих солей в безвредные материалы или ресурсы для достижения принципа «нулевых выбросов» является одним из возможных направлений. Для этого необходимо провести лабораторные испытания. Только после того, как будет полностью доказана технико-экономическая целесообразность и надежность функционирования различных мер по предотвращению загрязнения, можно будет определить, разрешается ли их применение. Технологии кристаллизационного разделения солей и их комплексного использования позволяют отделять хлорид натрия и сульфат натрия путем поэтапной кристаллизации, а также определять способы утилизации большого количества органических примесей, содержащихся в концентрированной соленой воде. Однако экспериментальные данные относительно эффективности поэтапной кристаллизации пока отсутствуют. Кроме того, существующие стандарты качества продукции в виде хлорида натрия и сульфата натрия в нашей стране не применимы к производству соли из промышленных сточных вод. Поскольку эта технология открывает путь для комплексного использования соленой воды высокой концентрации, ее необходимо дальнейше проверить. 4.4 Технологии комплексного использования угля низкого качества (бурого угля) с разделением на категории по качеству. Комплексное использование угля низкого качества путем его предварительной обработки, газификации, синтеза, производства электроэнергии и отопления представляет собой перспективную современную технологию в области угольной химии. Исследования и разработки процессов пиролиза угля низкого качества при низких (средних, высоких) температурах, а также с использованием быстрых (средних) скоростей потока горячего газа в реакторах с фиксированным или флюидизированным слоем – это направление развития, направленное на получение таких продуктов, как деготь, газ, получаемый в результате дестилляции, и полугаз. Эта технология позволяет создавать различные комбинации технологий. Благодаря сочетанию процессов пиролиза и газификации полуграфита, высокотемпературный газ, образующийся в результате газификации порошка полуграфита, может использоваться в качестве носителя тепла для проведения процесса пиролиза с обратным последовательным прямым контактом. Это способствует эффективному и рациональному использованию теплоты высокотемпературного газа, а также позволяет осуществлять поэтапный пиролиз угля низкого качества. Особенно в случае угля низкого сорта с высоким содержанием нефти, при пиролизе при средних и низких температурах (550–850 °C) извлекаются такие легкие компоненты, как деготь и газ, в то же время получается чистый материал с высокой теплоэнергетической ценностью ； Газ используется для производства водорода или метана ； Угольный деготь после обработки, включая извлечение фенолов, подвергается каталитическому разложению с водородом для получения нейтрального нефтяного газа и дизельных фракций ； Полугазифицированный уголь, лишенный летучих веществ, обладает более высокой теплотворной способностью и является более чистым по сравнению с необработанным углем. Его можно использовать для газификации с получением синтез-газа, из которого затем производят химическую продукцию. Кроме того, он может служить качественным топливом для бытовых целей и в электростанциях, тем самым обеспечивая эффективное и чистое использование угля с учетом его качественных характеристик. 4.5 Технологии переработки и производства каменноугольного тара. При получении каменноугольного тара путем термического разложения низкокачественного угля существуют три основные проблемы, связанные с его переработкой: удаление пыли из газов при высоких температурах, обработка сточных вод, образующихся в процессе термического разложения, и технологии переработки самого тара. Все эти факторы оказывают значительное влияние на возможности его комплексного использования. Разделение масел и пыли в газе при высоких температурах, обработка и рекультивация термических сточных вод с высокой концентрацией тары, фенолов, бензола, аммиака и COD, а также увеличение размеров оборудования являются трьмя основными проблемами, сдерживающими процесс термического разложения угля в порошкообразном или цельном виде. Это также три препятствия, которые необходимо преодолеть для эффективного использования угля низкого качества. Например, технология получения антрацита путем вращательного пиролиза низкосортного порошкообразного угля позволяет одновременно с сушкой порошкообразного угля горячими дымовыми газами выдувать угольную пыль с размером частиц менее 0,2 мм, что значительно снижает ее количество в угольном дегте на последующих этапах пиролиза. С помощью высокоскоростной центрифугальной сепарации происходит эффективное разделение дегтя, содержащего небольшое количество угольной пыли, что позволяет успешно решить проблему трудности разделения масел и пыли в процессе пиролиза порошкообразного угля. Технология облегчения средне-низкотемпературного угольного катрана предусматривает интеграцию технологии замедленной коксовки угольного катрана; при этом гидроразложение катрана с целью получения нейтрального нефтяного газа и дизельных фракций позволяет преодолеть проблемы, связанные с использованием методов термического разложения каменного угля, производства водорода из газов, образующихся в процессе термического разложения угля, а также с масштабированием устройств для гидроразложения средне-низкотемпературного угольного катрана ； Технология гидрорафинирования всего спектра фракций угольного катрана при средних/низких температурах с получением большого количества промежуточных масел (FTH) стала первым в мире промышленным пилотным устройством для гидрорафинирования всего спектра фракций угольного катрана с использованием неподвижного слоя ； Технология CGPS позволяет подавать уголь с размером частиц менее 25 мм в ленточную печь путем его сортировки и равномерного распределения; это приводит к формированию многослойного движущегося слоя частиц. Благодаря использованию движущегося фильтрующего слоя, состоящего из частиц разного размера, осуществляется эффективная очистка газов, получаемых в процессе пиролиза, с помощью таких принципов фильтрации, как инерционные столкновения, диффузионное осаждение, гравитационное осаждение, прямое задерживание частиц и электростатическое притяжение. Уровень удаления пыли достигает 96%, а содержание пыли в нафте снижается до 0,32 г/м³ и ниже. 4.6 Технология газификации качественного угля с низким энергопотреблением для крупномасштабного использования. Современная газификация является ключевой технологией в производстве угольных химикатов. Выбор исходного угля напрямую влияет на энергоэффективность, экологичность, безопасность, затраты и рентабельность проектов по переработке угля. Тенденции и направления развития современной газификации угля должны соответствовать особенностям нашей страны, характеризующимся большим разнообразием видов угля и сложным его составом. Необходимо постоянно стремиться к совершенствованию процессов газификации, которые обеспечивают высокий уровень преобразования угля, высокую эффективность газификации, высокую эффективность производства, низкое энергопотребление, низкие затраты и при этом соответствуют принципам экологической безопасности. Необходимо дальнейшее совершенствование технологий газификации сухого угольного порошка/угольной суспензии/угля в виде частиц в потоке газа/в движущемся слое, а также их интеграция и сочетание между собой. Также требуется разработка оборудования большей мощности – например, оборудования для газификации угольного порошка с использованием нескольких форсунок с производительностью 3 000 т/сутки и более. Это позволит обеспечить стабильную работу оборудования, его длительную эксплуатацию, а также снизить затраты на его внедрение ； Разработка технологии пневматического реактора с охлаждением под давлением для сухого порошкообразного угля производительностью 3000 т/сутки и более с целью повышения степени превращения угля, эффективности газификации и выхода полезных продуктов, обеспечения стабильного производства и снижения затрат ； Разработка технологии фиксированного слоя с давлением для измельчения угля мощностью 1 600 т/сут и выше, повышение коэффициента преобразования угля при газификации под давлением, эффективности использования ресурсов, а также увеличение размеров оборудования; снижение потребления пара, уменьшение объемов сточных вод и объемов их обработки ； Разработка технологии газификации влажного угольного сланца мощностью 3 000 т/сут и более, обеспечивающей низкие инвестиции, стабильность, длительный срок эксплуатации, возможность использования различных видов угля и снижение расходов. Различные современные технологии газификации угля должны добиться новых прорывов и развития в таких важных технических областях, как обработка сточных вод, повторное использование отходов и снижение объема концентрированных соленых вод. Комплексная газификация угля должна сочетаться с углехимией, парогазовыми установками и крупными сверхкритическими электростанциями ； Необходимы существенные прорывы в области технологий коксования, низкотемпературной пиролиза и комбинированного использования различных технологий газификации, а также в технологиях контроля загрязнений. Основные направления — это эффективная очистка от пыли, восстановление серы и технологии денитрификации ； Технологии очистки сточных вод: рекуперация фенола и аммиака, производство целлюлозной суспензии из сточных вод, адсорбция на активированном угле и т. д ； Связанные технологии, такие как комбинированный цикл выработки электроэнергии и крупномасштабная сверхкритическая выработка электроэнергии ； Необходимо добиться значительных прорывов в технологиях контроля загрязнителей, таких как коксование, низкотемпературная пиролизация и комбинированное применение различных технологий газификации угля. Необходимо разработать основные технологии для улучшения процесса газификации чистого угля, основанные на собственных интеллектуальных правах, в таких областях, как эффективная удаление пыли, серы и азота, восстановление фенола и аммиака, получение целлюлозного крахмала из сточных вод, адсорбция с помощью активированного угля, а также в технологиях, связанных с использованием крупных газификационных печей, печей для пиролиза, синтез-колонн и котлов для использования отходящего тепла. 4.7 Крупномасштабные технологии очистки синтез-газа. На основе освоения и адаптации отечественных и зарубежных технологий очистки газа были созданы крупномасштабные технологии очистки синтез-газа, обладающие собственной интеллектуальной собственностью. Совершенствование и модернизация процессов конверсии, в частности: (1) разработка масштабируемых технологий конверсии угарного газа с высоким содержанием, повышение активности и срока службы катализаторов конверсии, устойчивых к сере и работающих в широком диапазоне температур; оптимизация интеграции для адаптации к различным технологическим параметрам синтез-газа, получаемого при чистом газификационном процессе, удовлетворение различных требований к степени конверсии угарного газа со стороны разных продуктов, повышение степени конверсии CO, снижение расхода пара и энергозатрат, а также уменьшение капитальных вложений ； (2) Технология удаления углекислого газа: разработка крупномасштабных процессов холодной метаноловой обработки с производительностью более 1 миллиона тонн синтез-газа в год, способных обеспечивать эффективное удаление углекислого газа; также создание соответствующего оборудования, включая крупные абсорбционные колонны. Технологии совместной интеграции различных методов очистки, комплексное использование углекислого газа в технологиях вытеснения нефти и газа. Технологии крупномасштабного разделения воздуха с производительностью свыше 70 000 м³/ч, а также технологии крупногабаритных отечественных газовых компрессоров, компрессоров циркуляционного газа и крупных подвижных оборудований ； (3) Разработка технологий десульфуризации и восстановления серы, а также разделения монооксида углерода и диоксида углерода с целью удовлетворения потребностей в разделении газов различных продуктов, масштабов и составов с помощью комбинации таких методов, как адсорбция, PSA, мембранное разделение, низкотемпературная дистилляция и др. 4.8 Технология крупномасштабного синтеза метанола. Процесс синтеза, характеризующийся изотермическим синтезом с выделением пара в качестве побочного продукта, является основным направлением развития технологий синтеза метанола. Основные направления разработки технологий крупномасштабного синтеза метанола должны включать следующее: (1) освоение технологии многоступенчатых адиабатических реакторов для синтеза метанола с теплообменом между ступенями; необходимо овладеть принципами проектирования процессов с использованием двух последовательно соединенных реакторов; важно добиться прогресса в увеличении размеров реакторов для синтеза метанола, преодолев ограничения по их максимальному масштабу ； (2) Технология реактора для синтеза метанола с промежуточным быстрым охлаждением, позволяющая при сверхкрупном масштабировании снизить энергозатраты на синтез метанола ； (3) Исследование и разработка пилотного устройства реактора для синтеза метанола в жидкостном слое с целью повышения эффективности теплообмена в реакторе и увеличения срока службы катализатора. Заключение. В период «12-й пятилетки» технологические инновации всегда были важным фактором развития современных предприятий угольной химии. В период «13-й пятилетки» технологические инновации, несомненно, станут приоритетом. Технологические инновации заключаются не только в оригинальных изобретениях, но и в интеграции технологий, обладающих значительной практической ценностью. Путем объединения и реорганизации отдельных технологий угольной химии, инженерных технологий, информационных технологий и технологий экологического контроля создаются совершенно новые комплексы технологий с едиными функциями. При этом стремятся сформировать новый бренд в области современной угольной химии. Современная угольная химическая промышленность в условиях новой нормальности столкнется с ещё большим количеством более серьезных и сложных вызовов. Однако в то же время она может получить стратегические возможности, что позволит внести положительный вклад в процесс превращения нашей нефтегазовой и химической промышленности из крупной отрасли в мощную.