"¿Qué temas técnicos deben superarse en la industria química del carbón durante el 13er Plan Quinquenal?

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"¿Qué temas técnicos deben superarse en la industria química del carbón durante el 13er Plan Quinquenal? Autor/Fuente: Huahua Network, Industria del Carbón y la Química. Fecha: 18-03-2016. Número de visitas: 5. I. Revisión del desarrollo de la industria moderna del carbón y la química durante el período del “12º Plan Quinquenal”. Durante dicho período, se reconoció unánimemente que el rápido desarrollo de la industria moderna del carbón y la química fue uno de los mayores logros en el sector de la industria petroquímica. Con la puesta en marcha de una serie de proyectos piloto en el sector de la química del carbón, los equipos de producción modernos basados en tecnologías con derechos de propiedad intelectual propios han pasado de estar en fase de laboratorio a operar a nivel comercial. Esta es una etapa de desarrollo histórica: por un lado, se han logrado avances significativos en las tecnologías clave de ingeniería; por otro lado, ha habido un gran crecimiento en la escala de producción. Bajo cualquier criterio, la industria petroquímica del carbón moderna de China ya se encuentra a la vanguardia mundial. 1.1 Se logran avances significativos en las tecnologías clave. La tecnología de gasificación del carbón es una tecnología fundamental en la industria química basada en el carbón; por lo general, los problemas en la producción de proyectos relacionados con esta industria se deben a dificultades en la producción estable de gas a partir del carbón. Gasificación: Horno de gasificación de múltiples toberas opuestas. Se han construido 109 hornos de gasificación, de los cuales 40 ya están en funcionamiento ； Se han construido 72 hornos espaciales, de los cuales 24 ya están en funcionamiento ； La caldera de pared de refrigeración por agua Qinghua, el horno de dos etapas del Instituto de Ingeniería Térmica de Xi’an, el horno de cinco anillos, el horno Dongfang, etc., han logrado importantes avances en las tecnologías clave de gasificación avanzada. Según datos relevantes, con el uso de procesos modernos de gasificación se gasifican aproximadamente 200 millones de toneladas de carbón. Petróleo de carbón: La tecnología de licuefacción directa del carbón de Shenhua se aplicó con éxito en el proyecto piloto de producción de petróleo a partir de carbón en Baotou, con una capacidad de 1 millón de toneladas/año ； El proceso de licuefacción indirecta del carbón para producir petróleo, desarrollado conjuntamente por el Instituto de Química del Carbón de Shanxi de la Academia China de Ciencias y Sinopec Synfuels, ha sido implementado en proyectos piloto con una capacidad de 160.000 t/año en Yitai, Lu’an y Baotou (Shenhua). La síntesis F-T en lecho fluidizado a alta temperatura se ha puesto en marcha con éxito en dichas instalaciones. Metanol, olefinas y aromáticos a partir del carbón: El proceso DMTO desarrollado por el Instituto de Química de Dalian para la producción de olefinas a partir del metanol ha dado como resultado la construcción de una planta piloto de MTO con una capacidad de 600.000 toneladas al año en Ordos, Shenhua; esta planta ha generado excelentes resultados económicos ； La planta MTP de 600.000 t/a para la producción de propileno a partir de metanol de Shenhua Ningxia Coal Industry se ha puesto en marcha, logrando además evidentes beneficios económicos ； La Universidad Tsinghua ha logrado éxitos en el desarrollo de unidades piloto para la producción de aromáticos a partir de metanol mediante lecho fluidizado (FMTA) y para la producción de propileno a partir de metanol (FMTP), en colaboración con Huadian y China National Chemical. Asimismo, el Grupo Petrolero Yanchang ha completado un proyecto demostrativo con una capacidad de 450.000 t/a para el proceso de hidrogenación conjunta de queroseno y gasóleo; este proceso alcanza una eficiencia energética superior al 70%. Glicol de etileno a partir del carbón: El Instituto de Investigación de Fushou de la Academia China de Ciencias, junto con Pujing, Donghua, Wuhuan y Sinopec, han desarrollado el glicol de etileno a partir del carbón. Se han construido más de diez proyectos de glicol de etileno, cuya capacidad de producción total alcanza las 1,65 millones de toneladas/año. Gas natural producido a partir del carbón: Las primeras fases de producción de 1,300 millones de m³/año de gas natural, desarrolladas por Datang Keqi y Xinjiang Qinghua, ya han entrado en operación. En resumen, la industria química del carbón moderna ha contribuido a la diversificación de los productos petroquímicos en nuestro país. 1.2 Escalamiento a gran escala y agrupación en clústeres de la industria química del carbón
Durante el período del “12º Plan Quinquenal”, los productos de la industria química moderna del carbón experimentaron un desarrollo rápido, tanto en términos de estructura como de escala. Olefinas a partir del carbón: Se han construido y puesto en funcionamiento 10 plantas de olefinas, cada una con una capacidad de aproximadamente 600.000 t/a; la capacidad total de producción de olefinas se acerca a los 5 millones de t/a ； Petróleo sintético a partir del carbón: Se han construido y puesto en funcionamiento 5 plantas de producción de petróleo sintético a partir del carbón. La capacidad total de producción de productos petroleros alcanza las 2,4 millones de toneladas anuales; la capacidad de cada planta individual es de 1 millón de toneladas anuales ； Gas natural producido a partir del carbón: Se han construido 5 plantas de producción de gas natural a partir del carbón. La capacidad de cada planta es de 1,300 millones de m³/año, 2,000 millones de m³/año y 4,000 millones de m³/año, respectivamente. La capacidad total de producción asciende a 17,000 millones de m³/año ； Metanol a partir del carbón: Se han construido plantas de metanol con una capacidad total de aproximadamente 40 millones de toneladas/año. La capacidad de las plantas individuales es de 600.000 toneladas/año, 1 millón de toneladas/año y 1,5 millones de toneladas/año ； Glicol de etileno producido a partir del carbón: Se han construido casi una decena de proyectos piloto de glicol de etileno; la capacidad de producción de cada planta es de 200.000 t/a, lo que eleva la capacidad total de producción de glicol de etileno a 1,65 millones de t/a. 1.3 Se han logrado resultados en la construcción de parques industriales de química del carbón. Se han hecho avances importantes en la construcción de parques industriales de química del carbón, principalmente en las regiones productoras de carbón, como Inner Mongolia, Shaanxi, Ningxia, Shanxi y Sinkiang. Dentro del parque industrial de la industria química del carbón, las medidas de incentivo como las **políticas y el apoyo local**, así como los mecanismos flexibles y la planificación del desarrollo del parque, han permitido fomentar y formar una serie de bases importantes y dinámicas para la industria química del carbón y la construcción energética. La configuración de bases como la base de procesamiento químico del carbón de Ordos, en Inner Mongolia; la gran base energética de carbón, electricidad y olefinas de Ningdong, en Ningxia; y el parque industrial de procesamiento químico del carbón de Junggar, en Xinjiang, es muy favorable para la integración de las cadenas industriales upstream y downstream de las empresas modernas de procesamiento químico del carbón. II. Temas clave de investigación en la industria del carbón durante el período “13.º Plan Quinquenal”. Hay muchos temas que deben ser investigados en esta industria; aquí se enumeran solo algunos de ellos, con el fin de abordar las necesidades más urgentes. 2.1 Problemas que limitan la planificación y distribución de la industria química del carbón **Existen requisitos estrictos para la ubicación de los proyectos modernos de industria química del carbón; estos deben ubicarse preferentemente en zonas de desarrollo con recursos de carbón y en zonas de desarrollo clave.** ； Se debe dar prioridad a las zonas donde los recursos hídricos son relativamente abundantes, la capacidad ambiental es buena y que cumplan con la planificación de protección del medio ambiente ； Para establecer proyectos de química del carbón en áreas que no cuentan con capacidad ambiental, es necesario llevar a cabo primero ajustes en la estructura económica y medidas como la sustitución del consumo de carbón por otros recursos, de forma que se libere capacidad ambiental. Además, se deben utilizar tecnologías avanzadas en procesos industriales y técnicas de control de contaminación, con el objetivo de reducir al mínimo las emisiones de contaminantes. 2.2 Problemas derivados de las limitaciones en el aprovechamiento de los recursos hídricos. China es un país con escasez de agua; la distribución de los recursos de carbón y de agua no coincide: en las zonas donde hay carbón no hay agua, y en las zonas donde hay agua escasea el carbón. Las principales regiones productoras de carbón y las bases de proyectos petroquímicos basados en el carbón se encuentran mayormente en zonas con escasez relativa de recursos hídricos y un entorno ecológico frágil. La industria química del carbón es una industria que consume grandes cantidades de recursos hídricos. Entre sus necesidades se incluyen: vapor de proceso para reacciones químicas; agua de reposición para sistemas donde se produce evaporación o pérdidas por fugas en el agua de refrigeración recirculada; agua desionizada para reposición; y agua fresca para uso doméstico. Al mismo tiempo, genera grandes volúmenes de aguas residuales, lo que supone una gran amenaza para el medio ambiente. Si no se adoptan medidas realmente efectivas para ahorrar agua, como las tecnologías de sistema de enfriamiento por circulación abierta, las tecnologías de enfriamiento por aire, las tecnologías de recuperación de condensados en circuito cerrado, así como las técnicas de uso y reutilización escalonada del agua, entonces no será posible reducir el consumo de agua por unidad y la cantidad de aguas residuales generadas. Esto, a su vez, afectará la planificación de los proyectos relacionados con la química del carbón. 2.3 Problemas de contaminación por el vertido de aguas residuales orgánicas de alta concentración. Las aguas residuales orgánicas de alta concentración provienen principalmente de las aguas residuales del proceso de gasificación de carbón, entre otras; sus características son que los contaminantes se componen principalmente de DQO, cuyo nivel suele ser superior a 2.000 mg/L. Son ejemplos típicos de aguas residuales orgánicas de alta concentración: aguas residuales del petróleo y la industria química, etc. Por ejemplo, la concentración de DQO en el efluente de las principales secciones de producción suele ser superior a 3.000–5.000 mg/L; en algunas secciones, incluso supera los 10.000 mg/L ； Incluso el agua mezclada de los diferentes procesos, por lo general supera los 2.000 mg/L; en algunos casos, llega a alcanzar decenas de miles de mg/L. La DBO del agua residual petrolera/química también es elevada. La relación entre su BOD y su COD es mayor que 0,3. Este tipo de aguas residuales es relativamente fácil de tratar; sin embargo, debido al gran volumen de agua, a la elección incorrecta del proceso de tratamiento, a una inversión insuficiente o a una concentración de contaminantes demasiado alta, el agua tratada difícilmente cumple con los estándares establecidos. Por eso, la mayoría de las empresas simplemente lo vierten en estanques de evaporación, lo que causa efectos negativos en el entorno circundante. 2.4 Problemas en el tratamiento de aguas residuales con altas concentraciones de sustancias orgánicas difícilmente degradables. Existen muchos tipos de sustancias orgánicas difícilmente degradables; sus características principales son altas concentraciones de materia orgánica, gran dificultad para su degradación, y elevados contenidos de sustancias tóxicas, aceites, amonio y nitrógeno, entre otros contaminantes. La relación entre DBO y DQO es mucho menor que 0,3. Además de las altas concentraciones de nitrógeno amónico en las aguas residuales de la cokería, estas también contienen fenol y sus homólogos como naftaleno, antraceno y benzo-pireno, entre otros compuestos policíclicos. Además, también se encuentran sulfuros y otros compuestos relacionados con el azufre. En este tipo de aguas residuales, los compuestos orgánicos son mayormente compuestos aromáticos y heterocíclicos; además, contienen sulfuros, nitruros, metales pesados y sustancias orgánicas tóxicas. Presentan un alto grado de coloración, olor desagradable y un hedor penetrante, además de ser fuertemente ácidas o alcalinas ； Las aguas residuales generadas en procesos como la gasificación a baja temperatura del carbón de bajo rango o la pirólisis tienen una composición muy compleja. Es difícil tratarlas mediante procesos bioquímicos convencionales; incluso si se instalan simultáneamente instalaciones de pretratamiento para la eliminación de fenoles y amoníaco, así como para la recuperación de alquitrán, el COD de las aguas residuales orgánicas sigue siendo elevado después del pretratamiento, y su biodegradabilidad es pobre. Las razones por las que es difícil el tratamiento biológico se deben, en esencia, a las características de sus especies difícilmente degradables. Además de que, durante el proceso, las condiciones del entorno externo (como la temperatura, el pH, etc.) no cumplen con las condiciones óptimas para el tratamiento biológico, otra razón importante es que la composición química y la estructura de los propios compuestos son muy complejas. En la comunidad microbiana no existen enzimas capaces de actuar sobre dichos compuestos, lo que les confiere resistencia a la degradación ； Al mismo tiempo, las aguas residuales contienen sustancias (orgánicas o inorgánicas) que son tóxicas para los microorganismos o que inhiben su crecimiento, impidiendo así la degradación rápida de las sustancias orgánicas. 2.5 Proyecto de tratamiento y recuperación de aguas salinas de alta concentración. Las aguas residuales salinas de alta concentración se caracterizan por su alto contenido de sales. Las sales presentes en las aguas residuales salinas provienen principalmente de las aguas residuales del lavado de gas durante el proceso de producción, las aguas de drenaje del sistema de agua de circulación, las aguas de drenaje del sistema de agua desionizada, el agua concentrada del sistema de reutilización y el agua fresca de reposición. En un proyecto de producción de gas natural a partir del carbón, la cantidad de sal introducida por el agua dulce utilizada para complementar el caudal del río Amarillo supera aproximadamente el 60 % de la cantidad total de sal en todo el sistema. A continuación, la cantidad de sal generada durante el proceso de producción y por la adición de productos químicos al sistema de agua representa el 29 % y el 13,6 %, respectivamente. El contenido total de sales (TDS) en las aguas residuales salinas del procesamiento del carbón suele estar entre 500 y 5.000 mg/L, o incluso más. Si la industria química del carbón logra el “cero emisiones”, lo que se obtiene finalmente es sal mixta, que contiene diversos sales inorgánicas y una gran cantidad de sustancias orgánicas. Estas sales mixtas obtenidas por evaporación y cristalización en la industria del carbón se consideran residuos peligrosos y están sujetas a un control estricto. Esta sal impura es altamente soluble; sin embargo, presenta baja estabilidad y capacidad de solidificación. Puede filtrarse con la lluvia, causando una contaminación secundaria. Actualmente, hay muy pocos centros de tratamiento de residuos peligrosos que acepten este tipo de sal impura, y el costo del tratamiento es extremadamente elevado. 2.6 Problema de la homogeneización de los productos de la industria química del carbón
La industria química del carbón lleva poco tiempo en funcionamiento y su desarrollo e investigación son recientes; además, los recursos invertidos son limitados y no se domina completamente el equipamiento tecnológico clave. Todo ello ha provocado una fuerte tendencia a la similitud entre los productos intermedios de esta industria, impidiendo así el desarrollo de una cadena industrial más extensa. Algunos productos finales son de gama baja; por ejemplo, las materias primas intermedias como el polietileno y el polipropileno carecen de competitividad. Si no se sigue un camino de desarrollo diferenciado, se producirá una nueva ronda de sobrecapacidad productiva. 2.7 Los problemas técnicos y económicos derivados de los bajos precios del petróleo y el gas. En un contexto de altos precios de estos recursos, la competitividad de la industria química basada en el carbón es indudable. Pero en una época de bajos precios del petróleo, como cuando estos son de 60 dólares por barril o menos, la ventaja competitiva en términos de costos que ofrece la industria química basada en el carbón se ve gravemente amenazada. Por lo tanto, es muy importante encontrar medidas para hacer frente a esta situación, así como que el gobierno establezca políticas de apoyo. 2.8 Temas clave de innovación tecnológica en la industria química del carbón. El primero es la tecnología de control de contaminantes en la industria química moderna del carbón (tecnologías ecológicas para el tratamiento y vertido de los tres tipos de residuos, así como para el reciclaje de desechos; tecnologías de ahorro energético y de agua) ； En segundo lugar, las tecnologías procesales clave para la modernización de la química del carbón (gasificación moderna del carbón, purificación del gas sintético, síntesis, y tecnologías para el uso integral y diferenciado según la calidad del carbón) ； Tercero, la tecnología de la cadena de productos derivados de la industria química del carbón moderna (tecnologías de nuevos materiales de alta gama como materiales sintéticos, resinas sintéticas y caucho sintético; especialización en productos químicos finos; y tecnologías de alto valor añadido) ； Cuarto, todavía hay un gran margen para la innovación tecnológica en este sector en lo que respecta a las tecnologías de acoplamiento e integración de la industria química del carbón moderna (tecnología de acoplamiento de productos, tecnología de mejora de catalizadores, tecnología de control de información y tecnología de equipos grandes de fabricación nacional). III. Reglas que deben seguirse en la industria química del carbón durante el 13º Plan Quinquenal
3.1 Principios básicos que debe seguir la industria química moderna del carbón
Durante el período del 13º Plan Quinquenal, la tarea de la industria química moderna del carbón será llevar a cabo proyectos piloto industriales centrados en la eficiencia energética, la protección del medio ambiente, el ahorro de agua y la autonomía tecnológica. Basándose en estos proyectos piloto, se perfeccionarán continuamente las tecnologías de innovación independiente en este sector, acelerándose así la transformación de los modos de utilización limpia del carbón y brindando un sólido respaldo para su aprovechamiento integral y ecológico. Mantener el principio de actuar en función de la disponibilidad de agua y controlar estrictamente la construcción de proyectos en zonas con escasez de agua ； Mantener una conversión limpia y eficiente; el consumo de energía, recursos y las emisiones contaminantes deben cumplir con los requisitos legales de admisión ； Mantener el enfoque de dar ejemplos previos; promover especialmente la construcción de proyectos ejemplares y controlar el ritmo del desarrollo industrial ； Mantener una distribución científica y razonable; se prohíbe la construcción de proyectos de industria química del carbón en zonas ecológicamente frágiles y ambientalmente sensibles ； Mantener la autonomía en equipos y tecnología, y promover la aplicación de tecnologías y equipos con derechos de propiedad intelectual propios. 3.2 La industria química del carbón moderna debe seguir límites estrictos en cuanto a la distribución industrial. La distribución de la industria química del carbón debe realizarse dentro de parques industriales, cumpliendo con la planificación del parque y los requisitos de evaluación ambiental. No se establecerán plantas en las siguientes regiones: aquellas en las que ya se hayan alcanzado o superado los objetivos de control de la cantidad total de contaminantes, de la cantidad total de recursos hídricos o del consumo de energía ； Las zonas ecológicas clave cuya explotación está restringida o prohibida, según lo determinado en el “Plan Nacional de Zonas Funcionales Principales”, así como otras áreas que requieren protección especial ； Dentro de un radio de 2 km fuera de los límites de la zona de planificación urbana; dentro de un radio de 1 km a ambos lados de los principales ríos, carreteras y vías férreas; y dentro del área de protección sanitaria de las zonas residenciales. Una elección incorrecta del sitio puede tener como consecuencia grave el rechazo automático del informe de impacto ambiental para la industria petroquímica del carbón moderna. Los proyectos de industria química del carbón con graves defectos en cuanto al impacto ambiental no deben ser aprobados. 3.3 La industria química del carbón moderna debe seguir estándares de ahorro de agua más estrictos. La industria química del carbón moderna debe reforzar las medidas de ahorro de agua y reducir el consumo de agua fresca. En las zonas que reúnan las condiciones necesarias, se dará prioridad al uso del agua de drenaje de minas y del agua reciclada ； Las zonas costeras deben utilizar agua de mar como agua de refrigeración en circuito cerrado ； En las zonas con escasez de agua, se deben priorizar medidas de ahorro de agua como el enfriamiento por aire y los ciclos cerrados ； El aprovechamiento del agua superficial no debe desviar el agua destinada a fines ecológicos, domésticos y agrícolas ； Queda prohibido el uso del agua subterránea como agua de producción. Mediante la adopción de tecnologías y equipos para el ahorro de agua, como el enfriamiento por aire, el ciclo cerrado y la pulpa de aguas residuales, se busca maximizar la eficiencia en el uso del agua. La tasa de reutilización del agua industrial no debe ser inferior al 97%, y la tasa de recirculación del agua de enfriamiento no debe ser inferior al 98%. Para los nuevos proyectos, además de tomar en consideración los datos reales de los proyectos piloto ya en funcionamiento, también es necesario realizar optimizaciones para el ahorro de agua durante la fase de diseño, siguiendo los principios de “uso intensivo del agua cuando sea posible, uso reducido cuando no sea necesario, separación entre aguas limpias y sucias, y uso eficiente del agua”. 3.4 La industria química del carbón moderna debe cumplir con estándares de emisión de gases residuales más estrictos. En la emisión de gases residuales por parte de esta industria, se debe tener en cuenta la capacidad ambiental local. De acuerdo con lo establecido en el “Plan de Acción para el Uso Limpio y Eficiente del Carbón (2015-2020)”, “las emisiones de contaminantes atmosféricos y aguas residuales deben cumplir con los requisitos ambientales más estrictos”. Por lo tanto, se debe aplicar el “Estándar de Emisión de Contaminantes en la Industria Petroquímica” (GB 31571-2015). Se debe controlar estrictamente el aumento en las emisiones de contaminantes. La cantidad total de contaminantes emitidos debe ser una condición previa para la aprobación de los proyectos ambientales; es decir, los proyectos se deciden en función de esa cantidad total. En los nuevos proyectos, la reducción y sustitución de las emisiones de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, polvo y humo industrial, así como compuestos orgánicos volátiles, debe llevarse a cabo para lograr un aumento de la producción junto con una reducción de las emisiones. En las zonas de control prioritario y en las ciudades donde la calidad del medio ambiente atmosférico supera los límites, los nuevos proyectos deberán lograr una reducción equivalente al doble de las emisiones de las fuentes existentes en la zona; en las zonas de control general, la reducción debe ser equivalente a 1,5 veces dichas emisiones. 3.5 En la industria química basada en el carbón, es necesario seguir las normas establecidas para un control eficaz de los compuestos orgánicos volátiles. Se debe respetar estrictamente el “Plan integral de control de los compuestos orgánicos volátiles en la industria petroquímica”, publicado por el Ministerio de Protección del Medio Ambiente en 2014. En cuanto a los VOCs, su control debe realizarse de acuerdo con los requisitos establecidos en las normas GB 31570 “Estándares de emisión de contaminantes en la industria de refinación de petróleo” o GB 31571 “Estándares de emisión de contaminantes en la industria petroquímica”, dependiendo del tipo de productos que se produzcan en cada proyecto. Es fundamental prestar especial atención al control de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles en los proyectos relacionados con la industria química basada en el carbón. Con esto, se verifica de manera integral la situación de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles. Se deben tomar medidas en los puntos de sellado estático y dinámico de los equipos, el almacenamiento y la carga/descarga de líquidos orgánicos, el sistema de recolección, almacenamiento temporal y tratamiento de aguas residuales, así como en las etapas de preparación y almacenamiento de carbón, para controlar eficazmente la liberación y emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV), sustancias malolientes y contaminantes tóxicos y nocivos. Mejorar las medidas de control de las emisiones no organizadas de compuestos orgánicos volátiles en dispositivos como los de separación de gas y agua, recuperación de fenol y amoníaco, tanques de almacenamiento de agua, así como en procesos de gasificación, purificación y recuperación de azufre. Durante el proceso de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, se deben adoptar medidas específicas según la concentración de compuestos orgánicos volátiles. En la recolección, almacenamiento y tratamiento de aguas residuales, efluentes y residuos, se deben implementar medidas eficaces de sellado y recolección en las etapas clave donde se liberan dichos compuestos, a fin de garantizar que los gases residuales, tras ser recolectados y tratados, cumplan con los requisitos normativos aplicables. Los gases de escape emitidos de manera anormal deben ser tratados en equipos especializados o en dispositivos como antorchas; está estrictamente prohibida su liberación directa. 3.6 La industria química basada en el carbón moderna debe cumplir con estándares estrictos de reducción de las emisiones de CO2. Los proyectos relacionados con esta industria deben buscar formas de reducir al mínimo las emisiones de CO2, mediante la optimización de los procesos y la mejora de la eficiencia energética. Además, es necesario aprovechar las ventajas que ofrece el alto contenido de CO2 producido por estos proyectos, lo cual facilita su captura. Se deben explorar métodos como la extracción de petróleo mediante gas, el almacenamiento geológico del CO2, y la utilización de microalgas para producir aceite. También son posibles aplicaciones como la producción de urea, amonio carbónico, dimetilcarbonato, metanol, plásticos biodegradables, así como la conversión del CO2 en oxígeno, o su uso como combustible en la industria del gas natural. 3.7 La industria química basada en el carbón moderna debe seguir estándares más estrictos en cuanto a las emisiones de aguas residuales. En el tratamiento y eliminación de aguas residuales provenientes de esta industria, deben aplicarse los principios de separación de aguas limpias y sucias, tratamiento diferenciado según el tipo de contaminante, tratamiento avanzado y reutilización de las aguas según su calidad. Además, se deben utilizar tecnologías que ya hayan sido probadas en la industria o en pruebas piloto, y que sean económicamente viables. En las zonas que cuentan con cuerpos de agua para la recepción de aguas residuales, se deben construir proyectos modernos de química del carbón. La descarga de aguas residuales (incluidas las aguas salinas) debe cumplir con los estándares establecidos para la emisión de contaminantes, y se debe asegurar que los cuerpos de agua superficiales cumplan con los requisitos necesarios para su uso en actividades posteriores. En las zonas donde no existen cuerpos de agua para la captación de aguas residuales, no se deben construir proyectos modernos de química del carbón que contaminen las aguas subterráneas, la atmósfera o el suelo. Las sales impuras que cristalizan en las aguas residuales altamente concentradas del procesamiento del carbón se clasifican como residuos sólidos peligrosos, debido a su contenido de sustancias orgánicas y trazas de metales pesados. Estas sales mixtas deben ser todas aprovechadas o tratadas de manera segura. Actualmente, la tecnología para el aprovechamiento de estas sales según su tipo aún se encuentra en fase de desarrollo, y existen limitaciones como la falta de normativas aplicables para los productos derivados. Por ello, se debe prestar gran atención al uso de medidas y tecnologías eficaces para el tratamiento de las aguas residuales con alto contenido de sales. 3.8 La industria química del carbón moderna debe intensificar la actualización e innovación de las tecnologías de procesos clave. La industria química del carbón moderna debe incrementar aún más la innovación en las tecnologías de procesos clave, las tecnologías de ingeniería y las tecnologías de control ambiental, logrando así avances en los aspectos tecnológicos críticos y fundamentales. Las tecnologías de proceso, las técnicas de ingeniería y las tecnologías de control para el ahorro de energía, la reducción de emisiones y la protección del medio ambiente del proyecto deben cumplir con los **requisitos de la política industrial**, adoptando procesos mejorados con alta eficiencia de conversión de energía y baja intensidad de emisión de contaminantes. En la fase de demostración industrial, se debe asumir la tarea de servir como modelo ecológico en aspectos como el uso eficiente y por calidad del carbón, el aprovechamiento combinado de recursos y energía, y el desarrollo de tecnologías de control de la contaminación (como tecnologías de tratamiento de aguas residuales, planes de disposición de aguas residuales, y planes de aprovechamiento y disposición de sales cristalizadas), además de proponer medidas de respuesta cuando dichas tecnologías demostrativas no logren los efectos esperados. Al mismo tiempo, se restringirá estrictamente el uso de tipos de carbón con alto contenido de aluminio, arsénico, flúor, aceite y otros elementos raros, cuyos procesos de tratamiento, tecnologías de prevención y control de la contaminación o tecnologías de utilización integral aún no están maduros, como carbón de partida y carbón combustible. IV. Avances en la actualización de las tecnologías de referencia para la industria química del carbón durante el período “13.º Plan Quinquenal”: Tecnologías modernas para el control de contaminantes en la industria química del carbón ； Tecnologías de procesos clave en la industria química del carbón moderna ； Tecnología de la cadena de productos derivados de la química del carbón moderna ； La tecnología de acoplamiento e integración de la industria química del carbón moderna es clave para el desarrollo y la supervivencia de dicha industria durante el 13.º Plan Quinquenal. Se debe dar prioridad a resolver los problemas ambientales, de supervivencia, técnico-económicos y de competitividad central. “Durante el 13er Plan Quinquenal, se debe promover de manera ordenada la industrialización de la industria química del carbón moderna y los proyectos de demostración para la actualización tecnológica; asimismo, se deben regular las tareas de estandarización y evaluación, asegurando así tener claridad en tres aspectos. Primero, se deben conocer los principales indicadores de los proyectos de demostración estandarizados, como el consumo de materiales, energía y agua, así como las emisiones de residuos sólidos, líquidos y gaseosos; por ejemplo, la eficiencia de conversión energética del proyecto de demostración y la intensidad de las emisiones de dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y dióxido de carbono (CO2) ； Segundo, conocer el estado de operación de cada unidad y equipo rotativo, como la carga de producción en el proyecto piloto; las variedades de productos y sus indicadores de calidad; las medidas de seguridad y protección ambiental; así como la intensidad de inversión y los beneficios económicos, para determinar si dichos indicadores alcanzan los valores de diseño ； Tercero, adquirir experiencia en la operación de proyectos de demostración, así como resumir, identificar y analizar los problemas existentes, para proporcionar una base de datos fiable que permita optimizar aún más las operaciones y llevar a cabo mejoras técnicas y de modernización. 4.1 Tecnología de tratamiento mediante el proceso EBA para aguas residuales con alta concentración de compuestos orgánicos difícilmente degradables. En los actuales procesos de gasificación del carbón, se utiliza la gasificación a baja temperatura de carbones de bajo rango; por ejemplo, en hornos Lurgi. Durante este proceso, los componentes ligeros del carbón se transforman en alquitrán, fenoles, amoníaco, alcanos, hidrocarburos aromáticos, compuestos heterocíclicos, nitrógeno amónico, cianuro, piridina y alquilpiridinas, que se generan simultáneamente con el gas de síntesis. En los siguientes procesos de lavado, enfriamiento y purificación del gas, la mayor parte de las sustancias mencionadas pasa al agua de lavado de gas. Se trata de un tipo típico de agua residual con alta concentración de sustancias orgánicas difíciles de degradar; además, su volumen es grande, es tóxica y contiene componentes nocivos cuya estructura compleja dificulta su tratamiento. El proceso EBA se utiliza para el tratamiento exploratorio de aguas residuales con altas concentraciones de fenoles y amoníaco, provenientes de hornos tipo Lurgi, hornos BGL y procesos de pirólisis a bajas temperaturas. Aunque estas aguas residuales son tratadas mediante procesos de recuperación de fenoles y amoníaco, su composición sigue siendo compleja y tóxica una vez que entran en el sistema de tratamiento biológico. En estas aguas, la concentración de compuestos fenólicos puede llegar a ser de 200–1,000 mg/L, mientras que la concentración de nitrógeno amónico puede alcanzar los 100–300 mg/L. Este proceso, mediante tecnologías orientadas a mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales, reducir su toxicidad y aumentar la actividad del lodo, permite que el agua tratada de efluentes con alta concentración de fenol y amoníaco cumpla con los estándares para el reuso. Esta tecnología, como vía de procesamiento, aún debe ser validada y perfeccionada. 4.2 Técnica de ahorro de agua en los sistemas de enfriamiento por circulación de agua a aire cerrado. En estos sistemas, se utiliza agua blanda o agua desionizada como medio de refrigeración. Esta agua absorbe el calor generado por los equipos de intercambio térmico; posteriormente, pasa por un enfriador de tipo membrana o por un enfriador combinado, donde se enfría aún más. Después, fluye a través de los tubos de rociado, donde el aire y el agua de rociado absorben su calor. Finalmente, es bombeada nuevamente hacia los equipos de intercambio térmico gracias a la presión generada por la bomba de circulación. El agua blanda se recircula en un sistema de ciclo cerrado, donde el proceso de transferencia de calor, tanto de absorción como de liberación, se lleva a cabo sin contacto con el aire exterior. Este proceso sustituye al sistema tradicional de agua de refrigeración en circuito cerrado para uso industrial; se utilizan enfriadores por película de agua de bajo consumo energético o enfriadores combinados en lugar de torres de enfriamiento. De esta manera, se mantiene la temperatura del agua de refrigeración adecuada para satisfacer los requisitos de los diferentes procesos, al mismo tiempo que se ahorra agua, se reduce la formación de incrustaciones en las tuberías y los equipos, y se prolonga su vida útil. Se trata de una solución para ahorrar agua, aunque aún es necesario verificarla y perfeccionarla más. 4.3 Tecnología de aprovechamiento integral para el tratamiento de separación de sales mediante cristalización de agua salina de alta concentración. La tecnología de evaporación y cristalización multietápica del agua salina de alta concentración para obtener sales mixtas ha sido parcialmente validada en el proyecto de fertilizantes de China National Coal Group Tuke (horno BGL); sin embargo, el aprovechamiento integral de dichas sales mixtas sigue planteando problemas. Dado que es difícil el uso integral de las sales cristalinas generadas en la industria química del carbón, la investigación sobre la separación de sales mediante evaporación y cristalización, propuesta para la neutralización y valorización de dichas sales con el fin de lograr “cero emisiones”, constituye una vía a seguir que requiere la realización de ensayos a escala piloto. Solo después de haberse demostrado plenamente la viabilidad técnica y económica, así como la fiabilidad operativa de las diversas medidas de prevención y control de la contaminación, se podrá decidir si se autoriza su implementación. Técnicas de separación por cristalización y uso integral: mediante el proceso de cristalización por etapas, se puede separar el cloruro de sodio y el sulfato de sodio. También se busca encontrar formas de eliminar las grandes cantidades de sustancias orgánicas y otras impurezas presentes en las aguas salinas concentradas. Sin embargo, aún no existen datos experimentales que demuestren la eficacia de este método de cristalización por etapas. Además, los estándares de calidad actuales para el cloruro de sodio y el sulfato de sodio en nuestro país no son aplicables a la producción de sal a partir de aguas residuales industriales. Aunque esta tecnología ofrece una vía para el uso integral del agua salina de alta concentración, aún debe ser validada más a fondo. 4.4 Tecnología de utilización integral por calidad y grado del carbón de bajo rango (lignito) La utilización integral, por calidad y grado, del carbón de bajo rango (lignito) mediante una combinación de tecnologías como el pretratamiento, la gasificación, la síntesis, la generación de electricidad y la producción de calor es una tecnología moderna de la industria química del carbón con buenas perspectivas de desarrollo. El estudio e investigación de procesos de pirólisis rápida (o de velocidad media) a baja (o media y alta) temperatura en lechos fluidizados o fijos, utilizando un fluido caloportador, con el fin de obtener alquitrán, gas de carbonización y semicoque como productos principales, constituye una tendencia de desarrollo en la tecnología de mejora de calidad y transformación clasificada del carbón de bajo rango. Esta tecnología permite generar diversas combinaciones técnicas. A través de la combinación de la pirólisis con la gasificación del semicohque, se utiliza el gas a alta temperatura generado por la gasificación del polvo de semicohque como medio calorífico para realizar una pirólisis por contacto directo en secuencia inversa. De este modo, se logra un uso eficiente y racional del calor latente del gas a alta temperatura, así como una pirólisis gradual del carbón de bajo grado. En particular, en el caso del carbón de bajo rango con alto contenido de aceite, mediante pirólisis a temperaturas medias-bajas (550~850 °C) se extraen sus componentes ligeros como alquitrán y gas de carbón, obteniéndose al mismo tiempo un material limpio con un alto poder calorífico ； El gas se utiliza para producir hidrógeno o metano ； Después de tratamientos como la extracción de fenoles, el alquitrán de hulla reacciona con hidrógeno en una reacción de craqueo catalítico para producir nafta y destilados de diésel ； El semicoque, tras la eliminación de los componentes volátiles, tiene un mayor valor calorífico y es más limpio que el carbón original. Puede ser gasificado para producir gas de síntesis y, posteriormente, productos químicos; además, sirve como un excelente combustible para uso doméstico y en centrales eléctricas, lo que permite un aprovechamiento eficiente, limpio y por calidad del carbón. 4.5 Tecnologías de refinación y preparación del alquitrán de hulla. Los tres principales desafíos en la refinación del alquitrán de hulla obtenido mediante la pirólisis y la carbonización del carbón de bajo rango son: la eliminación de polvo del gas a alta temperatura, el tratamiento de las aguas residuales de la pirólisis y las tecnologías de refinación del alquitrán; todos ellos tienen una gran influencia en su utilización integral. Dado que la separación de aceite/polvo en el gas caliente, el tratamiento y aprovechamiento de las aguas residuales de pirólisis de alta concentración (que contienen alquitrán, fenoles, benceno, nitrógeno amónico y DQO), así como el aumento del tamaño de las instalaciones, se han convertido en los tres principales problemas que limitan la pirólisis de carbón pulverizado o de carbón integral, estos también representan las tres barreras que deben superarse para el aprovechamiento diferenciado y por calidad del carbón de bajo rango. Por ejemplo, la tecnología de pirólisis rotativa de carbón pulverizado de bajo grado para obtener antracita permite secar el carbón pulverizado utilizando los gases calientes, al mismo tiempo que se expulsa el polvo de carbón con un tamaño inferior a 0,2 mm. Esto reduce significativamente la cantidad de polvo de carbón presente en el alquitrán obtenido durante el proceso de pirólisis posterior. Gracias a la tecnología de separación por centrifugación de alta velocidad, es posible separar eficazmente el alquitrán que contiene pequeñas cantidades de polvo de carbón. De esta manera, se resuelve adecuadamente el problema de dificultad para separar el polvo de carbón durante el proceso de pirólisis del carbón pulverizado. La tecnología de ligerización del alquitrán de hulla a temperaturas medias y bajas integra y acopla la tecnología de coquificación retardada del alquitrán de hulla; además, la hidrogenación del alquitrán para producir nafta y destilados de diésel ha superado las dificultades en la aplicación a gran escala de la pirólisis de carbón en trozos, la producción de hidrógeno a partir de gas de horno bruto y los reactores de lecho fijo para la hidrogenación del alquitrán de hulla a temperaturas medias y bajas ； La tecnología de hidrogenación de todo el rango de destilados del alquitrán de hulla a temperatura media/baja para la producción de fracciones intermedias (FTH) se ha convertido en la primera planta industrial demostrativa a nivel mundial de hidrogenación de todo el rango de destilados de alquitrán de hulla en lecho fijo ； La tecnología CGPS consiste en alimentar, mediante clasificación, carbón pulverizado con un tamaño de partícula inferior a 25 mm en un horno de banda, formando así una capa múltiple de partículas en movimiento. Utilizando esta capa filtrante móvil compuesta por distintas capas de carbón, se logra una tecnología eficiente de autodepuración del gas de pirólisis basada en principios de filtración como la colisión inercial, la deposición por difusión, la deposición gravitacional, la interceptación directa y la atracción electrostática (la tasa de eliminación de polvo supera el 96 %, y el contenido de polvo en el alquitrán se reduce a menos de 0,32 g/m³). 4.6 Tecnología de gasificación de carbón limpio a gran escala y bajo consumo energético. La gasificación moderna es la tecnología clave en las plantas de procesamiento de carbón; la elección del carbón como materia prima influirá directamente en la eficiencia energética, la protección ambiental, la seguridad, la inversión y la rentabilidad de los proyectos modernos de procesamiento de carbón. Las tendencias y direcciones del desarrollo moderno de la gasificación deben adaptarse a las características de China, donde existen muchos tipos de carbón con composiciones complejas. Se debe buscar siempre ese proceso de mejora de la gasificación que presente una alta tasa de conversión del carbón, una alta eficiencia de gasificación, un alto rendimiento efectivo, bajo consumo energético, bajo costo de construcción y características ecológicas y verdes óptimas. Se debe seguir mejorando, integrando, acoplando y escalando a nivel industrial las tecnologías de gasificación a presión en lecho fluidizado o lecho móvil para carbón pulverizado seco, slurry de carbón y gas de carbón fragmentado; por ejemplo, desarrollando la tecnología de lecho fluidizado a presión con múltiples toberas opuestas para carbón pulverizado, con una capacidad de 3.000 t/día o superior, a fin de lograr una producción estable, un funcionamiento durante largos períodos y una reducción de las inversiones ； Desarrollar la tecnología de lecho fluidizado a presión y enfriamiento rápido para carbón pulverizado en cantidades de 3.000 t/d o más, con el fin de aumentar la tasa de conversión del carbón, la eficiencia de gasificación y el rendimiento útil, garantizar una producción estable y reducir los costos ； Desarrollar tecnologías de lecho fijo a presión para la trituración de carbón con una capacidad de 1.600 t/d o más; mejorar la tasa de conversión del carbono en el proceso de gasificación a presión, así como su eficiencia de uso. Además, es necesario diseñar equipos de mayor tamaño, reducir el consumo de vapor y disminuir las cantidades de aguas residuales que se generan y que deben ser tratadas ； Desarrollar la tecnología de gasificación húmeda de slurry de carbón de 3.000 t/d o más, logrando baja inversión, estabilidad, ciclos operativos prolongados, escala a gran escala, adaptabilidad a una amplia gama de tipos de carbón y reducción del consumo. Las diversas tecnologías modernas de gasificación de carbón deben lograr nuevos avances y desarrollos en áreas tecnológicas clave como el tratamiento de aguas residuales, el reciclaje de residuos y la reducción de las aguas salinas de alta concentración. La gasificación integral debe combinarse con la química del carbón, la generación de energía en ciclos combinados y las plantas de generación de energía de tipo ultra-supercrítico ； Se deben lograr avances significativos en la aplicación integrada de la coquización, la pirólisis a baja temperatura y las diversas tecnologías de gasificación del carbón, así como en las tecnologías de control de contaminantes; entre ellas destacan: la eliminación eficiente de polvo, la recuperación de azufre y las tecnologías de desnitrificación ； Tecnologías de tratamiento de aguas residuales como la recuperación de fenol y amoníaco, la pulpação de aguas residuales y la adsorción con carbón activado ； Tecnologías de acoplamiento como la generación de energía por ciclo combinado y la generación de energía supercrítica a gran escala ； Deben lograrse avances significativos en las tecnologías de control de contaminantes, como la coquificación, la pirólisis a baja temperatura y las tecnologías de aplicación combinada de diferentes técnicas de gasificación de carbón. Se debe desarrollar una tecnología central para la mejora de la gasificación limpia con propiedad intelectual independiente en áreas como la eliminación eficiente de polvo, desulfuración y denitrificación; la recuperación de fenol y amoníaco; la producción de pasta a partir de aguas residuales; la adsorción con carbón activado para el tratamiento de aguas; así como en tecnologías para grandes hornos de gasificación, hornos de pirólisis, torres de síntesis y calderas de recuperación de calor. 4.7 Tecnologías a gran escala para la purificación de gas de síntesis: Sobre la base de la asimilación y adaptación de las tecnologías nacionales e internacionales de purificación de gases, se ha logrado una innovación integrada que ha dado lugar a tecnologías a gran escala para la purificación de gas de síntesis con derechos de propiedad intelectual propios. Mejorar y perfeccionar el contenido del proceso de conversión, como sigue: (1) Desarrollar una tecnología a gran escala para la conversión de altos contenidos de monóxido de carbono; aumentar la actividad y la vida útil de los catalizadores de conversión resistentes al azufre y operables en un amplio rango de temperaturas; optimizar la integración para adaptarse a los diferentes parámetros de proceso del gas de síntesis obtenido mediante gasificación limpia de carbón; satisfacer las diversas necesidades de conversión de cada producto; incrementar la tasa de conversión del monóxido de carbono; reducir el consumo de vapor y la demanda energética; y disminuir la inversión ； (2) Tecnología de eliminación de dióxido de carbono: desarrollar un proceso de lavado con metanol a baja temperatura a gran escala, de una sola serie, capaz de purificar más de 1 millón de toneladas/año de gas de síntesis para la producción de alcohol; así como equipos complementarios como torres de absorción a gran escala que satisfagan las necesidades de la eliminación de dióxido de carbono a gran escala. Tecnología de integración acoplada de diferentes tecnologías de procesos de purificación; tecnología de utilización integral del dióxido de carbono para el desplazamiento de petróleo y gas. Tecnología de separación del aire a gran escala de 70 000 m3/h o más, así como compresores de gas de fabricación nacional de gran tamaño, compresores de aire de circulación y tecnología para equipos mecánicos de gran envergadura ； (3) Desarrollar tecnologías de desulfuración y recuperación de azufre, así como de separación de monóxido de carbono y dióxido de carbono, para satisfacer las necesidades de separación de gases de diferentes productos, escalas y composiciones mediante la combinación de procesos como la adsorción, la PSA, la separación por membranas y la destilación a baja temperatura. 4.8 Técnicas de síntesis de metanol a gran escala. El proceso de síntesis que se caracteriza por la utilización de vapor como producto secundario es la tendencia principal en el desarrollo de las técnicas de síntesis de metanol. El desarrollo de la tecnología para la síntesis a gran escala de metanol debe centrarse en los siguientes aspectos: (1) Asimilar y dominar el proceso de reactores de síntesis de metanol adiabáticos de múltiples etapas con intercambio térmico entre etapas; dominar el diseño del proceso con dos torres en serie; y lograr avances en el aumento de la escala de los reactores de metanol, superando así las limitaciones de tamaño máximo ； (2) Proceso de reactor de síntesis de metanol con enfriamiento intermedio por absorción y digestión; al mismo tiempo que se logra la superescala, se reduce el consumo energético en la síntesis de metanol ； (3) Investigar y desarrollar un dispositivo de demostración tecnológica para el reactor de síntesis de metanol en lecho pulposo, a fin de mejorar la capacidad de transferencia de calor del reactor de metanol y prolongar la vida útil del catalizador. Conclusión: Durante el período del 12º Plan Quinquenal, la innovación tecnológica ha sido siempre un punto destacado en el desarrollo de las empresas modernas de la industria química del carbón. En el período del 13º Plan Quinquenal, la innovación tecnológica sin duda se convertirá en una prioridad absoluta. La innovación tecnológica no radica solo en invenciones originales, sino también en la integración de tecnologías con un gran valor aplicativo. Mediante la reorganización integrada de las tecnologías individuales de procesamiento del carbón, las tecnologías de ingeniería, las tecnologías de información y las tecnologías de control ambiental, se obtiene un conjunto completo de tecnologías actualizadas con una función integral unificada; además, se procura crear una nueva marca para el procesamiento moderno del carbón. Bajo la nueva normalidad, la industria química del carbón moderna enfrentará desafíos nuevos, mayores y más difíciles; sin embargo, también surgirán posibles oportunidades estratégicas, que contribuirán positivamente al proceso de transición de nuestra industria petrolera y química de ser una “gran potencia” a convertirse en una “potencia líder”.