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煤化工就是水化工 高水耗真的無解嗎？

作者： 2015年10月12日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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近年來業(yè)內(nèi)人士有一種說法：煤化工就是水化工。這種說法有一定道理。為什么呢?我們可以從以下兩個現(xiàn)實問題看出水對煤化工的重大意義
　　近年來業(yè)內(nèi)人士有一種說法：煤化工就是水化工。這種說法有一定道理。為什么呢?我們可以從以下兩個現(xiàn)實問題看出水對煤化工的重大意義：
 
　　首先，現(xiàn)代煤化工各種大型工業(yè)示范裝置“十二五”規(guī)劃期間陸續(xù)投產(chǎn)，在打通工藝路線拿到產(chǎn)品方面大多獲得成功，一批技術(shù)裝置成為煤化工產(chǎn)業(yè)翹楚，但惟有水的問題沒有解決好。一是水耗降不下來，二是廢水處理沒有解決好。
 
　　其次，水的問題已經(jīng)成為發(fā)展煤化工的硬約束。最近，無論是國家出臺的“水十條”，還是環(huán)保部設(shè)立的環(huán)評門檻，都對煤化工用水形成壓力甚至是一票否決，最近幾個煤化工基本建設(shè)項目沒有批準通過就是例證。
 
　　水耗為什么居高不下?
 
　　一是原料原因。說白了，就是煤便宜。根據(jù)統(tǒng)計，當石油價格100美元/桶時噸煤制烯烴營業(yè)利潤達2665～4536元。試想，每噸化工產(chǎn)品的利潤如此豐厚，能耗和水耗高的成本就可以輕易消化，還用什么積極性去節(jié)水呢?
 
　　二是技術(shù)原因。工程設(shè)計中確定水耗部分的大都是由給排水專業(yè)設(shè)計的，工藝人員不掌握水系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)，而給排水人員又不完全掌握工藝，無法設(shè)計出水網(wǎng)絡系統(tǒng)的優(yōu)化。
 
　　三是監(jiān)管原因。總體來說，只靠經(jīng)濟利益驅(qū)動是不足以推進節(jié)水的，政府及行政領(lǐng)導垂直推進是必不可少的動力。石油化工行業(yè)在節(jié)能節(jié)水上取得的成績，主要是靠中石化、中石油等大型國企貫徹國務院節(jié)能節(jié)水要求，對所屬企業(yè)嚴格考核的結(jié)果。煤化工行業(yè)十分分散，缺乏垂直領(lǐng)導的節(jié)水監(jiān)督考核壓力。
 
　　四是示范原因。由于現(xiàn)代煤化工第一批大型工業(yè)化開發(fā)階段，最核心要求首先是打通流程，順利拿到產(chǎn)品，而非節(jié)能節(jié)水。所以在公用工程配置上，只是盡量滿足工藝要求，談不上優(yōu)化。可以說，示范項目為保工藝過關(guān)，暫時犧牲了能耗和水耗優(yōu)化要求。
 
　　煤化工高水耗能否降下來?
 
　　以甲醇為例。天然氣制甲醇完全沒有煤裂解造氣的工藝過程，似乎應比煤制甲醇耗能耗水都低很多。而且煤制甲醇是傳統(tǒng)工藝，規(guī)模也小，所以開始時噸甲醇水耗高達25噸，比天然氣原料的甲醇耗水(約10噸)高得多。但隨著工藝設(shè)計和生產(chǎn)操作逐步成熟優(yōu)化，煤制甲醇水耗逐步下降到17噸/噸。到2008年新一代煤化工裝置投產(chǎn)，水耗降到12噸/噸。2012年，180萬噸甲醇裝置投產(chǎn)，水耗降到了6.99噸/噸，與天然氣制甲醇的耗水差不多。
 
　　從這個例子可以看出，煤化工的水耗是完全可以降下來的。
 
　　其實，從上世紀80年代起，過程系統(tǒng)工程學界就開始研究化工企業(yè)的節(jié)能節(jié)水集成優(yōu)化方法。英國Linnhoff提出熱夾點技術(shù)，在煉油化工廠節(jié)能取得顯著效果。1994年Wang和Smith發(fā)表了著名的廢水最小化觀點，提出了直接計算最小新鮮水用量的目標值(即最小值)方法。后來科學家又開發(fā)出數(shù)學規(guī)劃方法，采用超結(jié)構(gòu)數(shù)學模型在計算機上來尋求新鮮水用量最小化的優(yōu)化解。與此同時，在工業(yè)上的實際應用也蓬勃展開，并取得顯著效益。本世紀初，過程系統(tǒng)工程方法在我國化工煉油行業(yè)推廣應用以來，已形成一套企業(yè)節(jié)水減排的過程系統(tǒng)工程方法。
 
　　從2004年6月開始，中國石化股份有限公司內(nèi)部32個企業(yè)有計劃、有系統(tǒng)地開展推廣水夾點節(jié)水減排技術(shù)。促使中石化煉油噸水耗從2001年的平均1.8噸下降至2004年的1.15噸，到2012年降到0.55噸，接近國際先進水平的0.50噸，下降了3倍。中國石油天然氣股份有限公司于2004年制訂《煉化企業(yè)節(jié)水減排優(yōu)化方案的制訂和實施》企業(yè)規(guī)范，推廣應用這項技術(shù)，煉油噸水耗從2005年的1.14噸下降至2012年的0.60噸。
 
　　我們曾經(jīng)將這套在石油化工企業(yè)成熟采用的方法，對某大型煤制烯烴企業(yè)進行了試點應用，發(fā)現(xiàn)煤化工企業(yè)節(jié)水潛力巨大。如果按照水網(wǎng)絡優(yōu)化的思路進行系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)改造，實施十幾項技術(shù)措施，可以將總體新鮮水消耗下降63%，噸烯烴耗水有可能從原設(shè)計的32噸下降到10噸以下。這當然需要相應的技術(shù)改造投資。經(jīng)過粗略計算，所需要投資費用的靜態(tài)投資回收期約2.6年，所以也是合理的。
 
　　以上的例證是要說明：噸產(chǎn)品耗水量成倍下降的潛力和技術(shù)是存在的，問題不是可能不可能，而是想干不想干的問題。
 
　　“水十條”的發(fā)布，意味著工業(yè)節(jié)水減排進入一個新時期。不論從全面系統(tǒng)方面，還是決心力度方面，均是空前的，對于煤化工行業(yè)的發(fā)展必將產(chǎn)生深遠影響。當前煤化工行業(yè)的節(jié)水減排形勢，很像十幾年前的石油化工行業(yè)一樣，有很大的潛力。大力推廣應用過程系統(tǒng)工程方法，是將潛力挖掘出來變成現(xiàn)實的有效途徑。
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