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摘要：由于煤化工在我国经济发展中具有重要作用，其废催化剂的相关技术也受到了各方关注。在废催化剂中，由于存在着一些重金属等有毒成分，可能给环境生态带来危害，其无害处理就变得极为重要。本文对我国煤化工生产现状、技术应用发展方向、废催化剂的处理手段等进行了探究，希望能够变废为宝，推动煤化工的进一步发展。
关键词：煤化工；废催化剂；金属回收；再生
1 我国煤化工产业的发展现状
我国煤炭产量是世界煤炭总产量的三分之一之多，储量在全世界范围内也是名列前茅。从煤炭资源分布的角度来看，其中褐煤主要集中于我国云南和内蒙东部地区，低变质烟煤主要集中于我国的新疆和陕西等地区，中变质烟煤主要集中于华北，高变质烟煤分布于西部贵州和四川地区。煤炭是诸多化工产业的主要原材料，煤化工产业就是利用有关的化学技术将煤炭转变成相应的化工产品、石油燃料，对于固体、液体和气体这三种不同转化形态分别用煤焦化、煤液化、煤气化技术进行，在对煤炭通过壳牌、德士谷等工艺进行气化的时候，煤炭中的可燃物因为因为受到高温和气化剂的作用转化成能够用于工业燃气、化工原料气一些小分子化合物，在进行煤焦化技术的过程中还有焦炉气、粗苯、煤焦油等产物分离出来，其中轻组分能够作为化工原料，重组分能够作为针状焦等的原料或者重液体原料。
2 当前我国煤化工产业技术应用发展方向
2.1 二氧化碳资源化利用
2.1.1大规模的二氧化碳的捕集技术
近年来关于“二氧化碳捕集、利用和地质封存”（CCUS）的研究项目越来越多，目前，国内外利用煤化工厂、燃烧电厂、酒精厂等应用二氧化碳捕集技术的生产项目已有数十个，比较成功的应用典范是，在石油企业中利用二氧化碳进行驱油，来提高石油的产出率。同时二氧化碳被捕捉收集后实行资源的再利用，如被广泛应用于烟草行业烟丝膨化、食品添加、超临界萃取、煤矿井下灭火、气体保护焊接等工艺中。
2.1.2 CO2与氢反应生产甲醇技术
对于这种甲醇生产的技术手段而言，如果在工业化生产中得到了合理地应用，并且同CO2的捕集和储存能够有效结合，就能够让CO2的排放量极大程度地降低，从而使得能源消费结构及其模式得到彻底改变。
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2.2 降低碳排放
2.2.1提高煤气化效率
对于煤的催化气化来讲，通常指的是在固体状态下，煤通过反应，使得煤粉同催化剂根据一定的比例进行较为均匀地混合。而对于煤表面的催化剂来说，依靠侵蚀开槽的功能，让煤同气化剂能够充分接触，从而产生气化反应。煤催化气化技术可明显降低反应温度，提高反应速率，改善煤气组成并提高煤气收率。催化气化生成的合成气对于甲烷合成工艺可缩短工艺流程，提高工业生产的经济性。比较代表性的例子有：美国巨点能源公司（GPE）的“一步法低温催化水解甲烷化”技术，该技术具有催化剂活性提高、催化剂回收性能改善、工艺流程优化、设备投入降低和CO2排放量减少等优点。新奥集团煤催化气化技术，该技术建立了不同规模的固定床和流化床评价装置，开展了煤的催化热解特性、半焦催化气化特性、残焦燃烧/气化特性、两段流化床热态耦合特性研究，实现了0.5，5t/d煤催化气化装置的连续稳定运行。
2.2.2提高催化剂的催化效率
现在催化剂种类繁多，例如，炼油工业有催化重整、催化裂化、加氢精制和加氢裂化等多类催化剂。化学工业中有合成甲醇铜基催化剂、合成氨铁基催化剂、费托合成的铁基和钴基催化剂以及甲醇制烯烃的硅铝磷酸盐催化剂等。随着纳米技术的发展，纳米催化剂也应运而生，在催化效率上表现出较好的效果。例如，在费托合成中，纳米催化剂不仅可以明显提高合成的效率，同时还可以使烃的收率和有效成分的含量得到提高。我国煤制油中的费托合成纳米铁基催化剂，已在16万吨/年煤制油工业装置上见效，取得每吨催化剂生产1000吨油品的业绩，超过世界最好的水平。此外，纳米催化剂也开始应用到合成甲醇催化剂的制备过程中，同时在工业生产中受到越来越多的青睐，例如，型号为XNC-98的纳米催化剂。另外，美国（Si⁃luria）公司与美国麻省理工学院合作研制的一种纳米催化剂材料，被成功运用到新的甲烷氧化偶联工艺中，取得落较好的效果。这些纳米材料作为化工产业的催化剂也推动了大量传统乙烯生产装置的更新升级，使化工工业设备和技术发生日新月异的变化。
3 当前我国煤化工废催化剂的处理手段
3.1 填埋处理
在填埋处理废催化剂方面，其程序相对简单。然而在操作以前，要由相关部门联合审批，以及环评相关单位进行了考察，并且审核过关以后，认为将这种非催化剂进行填埋处理并不会对当地的水温、突然等带来污染和伤害，才能够在专门的团队操作下完成填埋工作。但是由于环境方面的要求缘故，这种填埋方式在目前的处理手段中已经不是很常见了。当今世界的不少国家与地区都有相关规定，如果废催化剂里面含有一定量的有害物质，就禁止采用填埋的方式。国内的部分废催化剂在通过回收鉴定后，如果并没有客观的价值，可以通过无害处理手段进行处理，然后填埋。
3.2再生
3.2.1器内再生工艺手段
通过水蒸汽、CO2、空气等在反应器内烧灼后实现再生。这种处理方式的优点为器内再生的废催化剂同外界不会形成直接接触。在再生过程当中，能够有效地防止有害物质伤害到人体。而缺陷则为，局部趋于容易过热，可能腐蚀反应器的内部表面，去除结焦物质的程度也不够彻底。
3.2.2器外再生工艺手段
取出失活的废催化剂，然后送到专业的催化剂再生企业完成再生工作。这种手段的优点为，对再生反应条件、结焦物质的去除率等能够较好的进行控制。而缺陷则是，废催化剂再生不能够让失活催化剂完全达到初始新催化剂的技术指标，其成本也要结合催化剂载体上沉积的结焦物与杂质的实际情况来判断。一般情况下，由于成本太高，以致超过新鲜催化剂价格，使其再生的意义不大。
结束语：
总之，煤化工企业对我国经济的发展有着重要推动作用。同时，也为人们带来了诸多便利。目前，我国的煤化工废催化剂在不断增多，如果要尽可能的变废为宝，地方主管部门应当出台一些激励性的政策，鼓励煤化工企业能够开展这项工作。同时，充分发挥政府部门的引导和服务功能，为企业创造良好的条件，开拓者方面的渠道，并适当地提供一些补助等。另外，由于我国目前在这方面的经验还不是很丰富，而且技术上也还有待提升，技术团队不够完善，这需要积极吸收国内外的先进经验和技术，结合我国目前在废催化剂处理方面的实际情况，找到良好的解决办法。
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论文作者:郜文斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/11
标签：催化剂论文; 技术论文; 煤化工论文; 手段论文; 甲醇论文; 工艺论文; 纳米论文; 《防护工程》2018年第23期论文;