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煤化工工艺流程及概况范文1
关键词：选煤厂；FGX-48A；干法选煤机
中图分类号：TD94 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）03-0167-02
潞安新疆煤化工（集团）有限公司一矿，位于新疆维吾尔自治区哈密三道岭矿区中部，行政区划属哈密市管辖，煤矿以北4 km有312国道通过，南18.5 km处有兰新铁路通过，交通方便。企业性质为国有独资企业，潞安新疆煤化工（集团）有限公司隶属于山西潞安集团，潞新一矿为潞新集团下设矿井。
1 矿井生产能力核定
综合生产能力为180万t。选煤厂设计规模：年处理原煤1.80 Mt/a，年工作330 d，每天工作16 h，两班作业，一班检修，日处理原煤5 454.56 t，每小时处理原煤340.91 t。
2 选煤工艺
根据矿井原煤特性，通过综合比选，最终确定选煤方法为：80～13 mm级块煤复合式干选工艺，
3 工艺流程的制定
经2010～2012年技术改造之后，地面建FGX-48A型复合式干选系统一套，用于处理13 ～80 mm中块原煤，处理能力为480 t/h。原煤经地面联络皮带入2YAH2448型圆振动筛分级处理，>80 mm大块煤回选煤楼，40～80 mm中煤经煤场风干晾晒后，通过GLDB800/5.5/S型甲带给料机，进入复合式干选系统，0～40 mm混煤入ZKD-3060直线振动筛分级，13～40 mm小块煤经煤场风干晾晒后，进入复合式干选系统，选后精煤经2YK1545型圆振动筛和ZKS-2148型直线振动筛分级处理，分选出40～80 mm、25～40 mm、13～25 mm三种中小块品种煤，矸石由汽车外运，中灰煤经大倾角皮带入风选系统进行进一步精选。>80 mm大块煤和
4 地面生产系统流程
一矿选煤厂平面布置如图1所示，选煤厂工艺流程如图2所示。
5 地面选煤楼煤仓概况
中块方仓5个，容量400 t；大块圆仓1个，容量
1 000 t；末煤圆仓2个，容量1 800 t。
3个圆煤仓下均铺设有准轨铁路，可实现铁路装车和汽车装车。
5个方仓下装有1部40T刮板输送机，可实现汽车装车。
6 2YAH2448型圆振动筛能力核算
处理量为310～1 300 t/h，选取筛选能力为A1=600 t/h，功率P=30 kW，因井下设有缓冲煤仓，可连续提升，故日筛选时间取18 h，不均匀系数取1.2。A3=330×18×A1/（1.2×104）=330×18×600/（1.2×104）=297.00（万t/a）。
7 2YK1545型圆振动筛能力核算
处理量为22～150 m3/h，筛网层数为2层，筛分面积为13.5 m2，筛孔尺寸为5～50 mm，最大进料尺寸为
400 mm，振动功率为800～970 r/min，振幅为8 mm，筛面倾角为20°，筛面规格1 500×4 500 mm，总重量为
5 330 kg，功率P=15 kW，选取筛选能力为A=300t/h，日筛选时间取18 h，不均匀系数取1.2。A3=330×18×A1/（1.2×104）=330×18×300/（1.2×104）=148.5（万t/a）
8 ZKS-2148型直线振动筛能力核算
处理量为150～200 t/h，筛网层数为1层，筛孔尺寸为13 mm，进料粒度为0～25 mm，双振幅为6～9 mm，筛面倾角为15°，总重量为6 550 kg，电机型号为Y180L-6，功率P=2×15 kW，电压V=660 V，选取筛选能力为A=150 t/h，日筛选时间取18 h，不均匀系数取1.2。A3=330×18×A1/（1.2×104）=330×18×150/（1.2×104）=74.25（万t/a）
9 ZKD-3060型直线振动筛能力核算
处理量为250～300 t/h，筛网层数为1层，分级粒度为15 mm，入料粒度为0～40 mm，筛分面积为18 m2，双振幅为9～11 mm，筛面倾角为25°，电机型号为Y250M-8，功率P=2×30 kw，电压V=660 v，选取筛选能力为A=250 t/h，日筛选时间取18 h，不均匀系数取1.2。A3=330×18×A1/（1.2×104）=330×18×250/（1.2×104）=123.75（万t/a）
10 地面系统提能说明
地面煤场容量，2007年矿进行技改地面储煤量扩容，煤炭存储量可由原来的5万t增加到8万t。因地面开阔平坦，在原来的基础上向东扩展了50 m。推土机推煤堆积高度按20 m计算，按照扩展容量的70%计算，新增储煤场能力实际可以达到4.5万t。面积达250 m2，块煤储煤场地也相应增大，从拟定的矿井能力，地面储煤仓及煤场能力，能够满足矿井（3～7）的生产储煤能力。
综上所述，本系统方案不仅选择了成熟、可靠的软/硬件，并充分考虑了系统的扩展性，符合控制管理一体化潮流，对今后控制功能和管理功能的扩充提供了很好的基础。通过了系统的安全性和可靠性；电气控制采用PLC与接触器结合，解决了传统的继电器接触器控制的诸多问题，提高了系统的抗干扰能力，降低了故障率，使运行安全可靠。本系统自投入运行以来，运行状态良好，自动化水平达到国内同行业的领先水平，取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
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煤化工工艺流程及概况范文2
关键词：费托合成 钴基催化剂 油基础油
中图分类号：TQ529 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0088-04
我国是一个富煤、缺油、少气的国家，资源禀赋的特点决定了煤炭在我国能源结构中的重要性，在我国一次能源的消费结构中，煤炭占有70%左右的份额，同时从长期来看，国际油价上升趋势不可避免。在此情况下，出于国家能源安全与经济利益的双重考虑，寻找符合中国国情的石油补充和替代方案是我国的战略选择。
煤炭的间接液化（CTL）技术是当前煤化工的重要发展方向，主要包括煤炭气化、合成气变换/净化、费托合成及合成产品提质等工艺过程，其中费托合成技术是最为关键的核心技术。典型的费托合成煤间接液化工艺流程见（图1）[1，2]。
1 费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis）技术
1.1 费托合成技术发展历史
费托合成技术合成油品的历史可追溯到20世纪20年代，1923年，德国科学家F·Fischer和H·Tropsch发明了利用合成气（H2+CO）和铁催化剂在15 MPa、400 ℃的反应条件下制取液态烃的技术，被称为费托合成法[3]。1934年德国鲁尔（Ruhrchemie）公司开始建造以煤为原料的费托合成油工厂，1936年投产。1936年至1945年期间，德国共建有9个费托合成油厂，总产量达到67万吨/年，其中汽油占23%、油占3%、石蜡和化学品占28%。同期，法、日、中、美等国也建设了7套以煤为原料的费托合成油装置，重生产能力达到69万吨/年。之后，由于石油工业的兴起和发展，致使大部分费托合成油装置关闭停运[4]。
1.2 主要费托合成技术
（1）国外费托合成技术现状。
南非Sasol公司，即南非煤油气公司（South African Coal，Oil and Gas Corp，简称“Sasol”）于1950年成立。1955年建成第一座由煤间接液化生产燃料油的Sasol-I厂。70年代石油危机后，于1980年和1982年又相继建成了Sasol-Ⅱ厂和Sasol-Ⅲ厂。目前三个厂年处理煤炭总计达4590万t，是世界上规模最大的以煤为原料生产合成油及化工产品的化工厂。主要产品为汽油、柴油、蜡、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛、酮等113种，总产量达760万t/a，其中油品占60%左右[5]。
Sasol公司在F-T合成技术基础上开发了先进的工艺和设备。Sasol-I厂建厂初期选择了德国的Arge固定床和美国Kelloge公司的Synthol流化床F-T合成反应器。目前Sasol-I厂仍有6台Arge固定床反应器[6]。Sasol公司另一种应用较多且较成熟的是循环流化床反应器，该反应器最初是由美国Kelloge公司设计的，后经多次技术改进及放大，现称为“Sasol Synthol”反应器[7]。为进一步提高单台费托合成反应器的产能，Sas
ol公司在原有循环流化床反应器（Synthol）的基础上又开发了固定流化床反应器（SAS）。20世纪70年代中期，Sasol公司又开展了浆态床反应器的研究工作。1991年，完成100 bbl/d的三相浆态床费托合成中试装置试验工作。1993年5月，开工建设了生产能力2500 bbl/d的三相浆态床费托合成工业装置，该装置于1995年投入运行。与此同时，Sasol公司还开发成功了浆态床馏分油合成工艺（SSPD）[8，9]。
除南非Sasol公司外，长期以来，世界上其他国家的著名石油化工公司也对费托合成技术进行了大量研究开发工作。
壳牌（Shell）公司经多年开发，已拥有世界先进的工业化费托合成油技术，即中间馏分油合成技术（Shell Middle Distillate Synthesis，简称SMDS）。该工艺将传统的费托合成技术与分子筛裂化或加氢裂化相结合生产高辛烷值汽油或优质柴油。该工艺采用多管式滴流床反应器、钴基催化剂，单台反应器产能可达8000 bbl/d[10]。壳牌（Shell）公司有关费托合成技术的专利大部分为催化剂及SMDS工艺流程改进，还有部分专利集中在浆态床工艺过程上[11]。
此外，Statoil公司[12]、Syntroleum公司[13]及Exxon公司也相继开发出各自的费托合成技术。
（2）国内费托合成技术现状。
根据国家科委在“六五”期间的分工，国内的间接液化研究主要由中国科学院山西煤炭化学研究所进行。他们在消化、吸收了国外的经验后，提出了将传统的F-T合成与沸石分子筛特殊形选作用相结合的两段法合成（简称MFT）工艺。从80年代开始先后完成了实验室小试、工业单管模试中间试验（百吨级）和工业性试验（2000 吨/年）。此外，山西煤化所还开发了浆态床—固定床两段法工艺，简称SMFT合成。2000年中科院山西煤化所开始筹划建设千吨级浆态床合成油中试装置，2001年6月完成中试装置设计，7月开始施工，2002年4月建成，到2004年6月累计运行3000 h，目前，各个技术环节已运转畅通，实现了长周期稳定运转，为工业装置的建设提供工程数据和积累运行经验。
兖矿集团下属公司上海兖矿能源科技研发有限公司自2002年下半年起开始费-托合成煤间接液化的研究开发工作，目前已成功开发出具有自主知识产权的低温费-托合成煤间接液化制油技术，并于2004年11月完成4500 t粗油品/a低温F-T合成、100 t/a催化剂中试装置试验，装置连续平稳运行4706 h，累计运行6068 h。与中石化石科院（RIPP）合作进行了中试产品的提质加氢开发工作，2005年8月“煤基浆态床低温费-托合成产物加氢提质技术”通过了中国石油与化学工业协会组织的技术鉴定。
近些年脱颖而出的还有亚申科技研发中心（上海）有限公司的钴基固定床费托合成工艺。与其他工艺不同的是，亚申费托合成是由一氧化碳和氢气在低温、低压下通过适当的催化剂合成烃类产物的过程，基本反应如下：
烷烃 nCO+（2n+1）H2CnH2n+2+ nH2O
烯烃 nCO+2nH2CnH2n+nH2O
费托合成产物中90%～95%为直链烷烃，其余为带分支的甲基烃。其中碳数在20以下的烷烃可细分为溶剂油、液蜡、合成柴油等产品，碳数在20以上的重质烷烃可细分为软蜡、硬蜡、超硬蜡等产品，也可经异构生产高级油基础油。
（3）费托合成技术应用进展。
南非Sasol公司是世界上规模最大的以煤为原料合成油及化工产品的公司，目前3个工厂年处理煤量可达4590万t；壳牌石油公司在马来西亚建有75万吨/年固定床费托合成装置，与卡塔尔石油工资在当地合资建设了珍珠（Pearl）项目，产能在14万bbl/d（约500万吨/年）。
我国费托合成技术开发已进入工业示范阶段，近年来已取得重要进展[14，15]。其中：中科油费托合成技术已建成伊泰16万吨/年、潞安16万吨/年和神华18万吨/年三大煤间接液化装置，神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化装置也在紧张施工中；兖矿榆林100万吨/年煤间接液化商业化示范装置目前处于建设阶段，项目采用自主开发的大型费托合成浆态床反应器；亚申科技费托合成技术已建成中试装置，并通过上海科委组织的专家鉴定，装置采用钴基固定床反应器，投资小、生成的产物以无硫无芳烃高纯度正构烷烃为主，适合生产高端油基础油和高品质合成蜡。
1.3 不同费托合成技术产物对比分析
按反应器类型的不同，费托合成可分为固定床费托合成、流化床费托合成、浆态床费托合成；按催化剂的不同，可分为铁基催化剂费托合成、钴基催化剂费托合成；按反应温度的差异，可分为高温费托合成、低温费托合成。
高温费托合成工艺的反应温度为300℃～350 ℃，反应压力为2.0～2.5 MPa，采用循环流化床反应器或固定流化床反应器。催化剂可采用熔融法铁基催化剂或沉淀法铁基催化剂，主要产品为汽油、柴油、含氧有机化学品和烯烃等。高温费托合成工艺产品中的含氧有机物主要是乙醇、丙醇、正丁醇、C5以上高碳醇、丙酮和乙酸等[16]。低温费托合成工艺的反应温度为200℃～250 ℃，反应压力为2.0～5.0 MPa，采用固定床管式反应器或浆态床反应器，可采用铁基或钴基催化剂，钴基催化剂更适合于以天然气为原料的低温费托合成油技术[17]，传统主要产品为柴油和石脑油，亦可根据市场需求生产高端油基础油和高品质合成蜡。
一般，可根据目标产物的不同选择不同的组合方式：若要制取柴油、汽油等合成燃料油，可选择铁基浆态床催化剂费托合成工艺；而钴基固定床催化剂费托合成工艺更适合生产石蜡，进一步生产高端油基础油。
综上所述，通过费托合成工艺，可将合成气（H2+CO）转化为汽油、柴油等能源产品，但生产石蜡、微晶蜡、溶剂油、油基础油等高附加值产品，具有更为良好的经济效益。
2 费托合成制取高端油基础油工艺简介
油由基础油和添加剂调和而成。典型的油一般由75%～85%的基础油和15%～25%的添加剂组成。油一般指在各种发动机和机械设备上使用的液体剂，广泛用于机械、汽车、冶金、电力、国防等行业。国外各大石油公司过去曾经根据原油的性质和加工工艺把基础油分为石蜡基基础油、中间基基础油、环烷基基础油等。美国石油协会（API）于1993年将基础油分为五类（API 1509），并将其并入API发动机油发照认证系统（EOLCS）中。API基础油具体分类情况和我国油基础油系列标准见（表1）。
目前，中国的油基础油主要依赖进口，进口依存度超过55%，市场需求量较大。由此可见，将传统费托合成生产汽油、柴油转变为生产高端油基础油的前景十分乐观，且具有明显经济效益（油基础油吨产品价格平均高于汽油、柴油4000～5000元）。
以甲醇级合成气（CO+H2）为原料，经过原料气深度净化、费托合成反应、异构脱蜡和加氢精制、产品分离四个单元，得到高端油基础油（APIⅢ类基础油），可联产3号喷气燃料。反应选择钴基催化剂固定床费托合成工艺，反应温度：200 ℃～250 ℃，反应压力：4.0 MPa，原料气H2/CO比：1.9～2.1。主要流程如（图2）所示。
费托合成制取高端油基础油的主要产品为轻基础油、光亮油，联产3号喷气燃料，其规格见（表2）。
所得3号喷气燃料各指标均满足GB 6537-2006的技术要求，尤其在下表所列性质具有较大优越性，油质十分适于用作无硫无芳烃的航空燃料（表3）。
3 结语
近年来，中国油消费量呈现持续上升的势头，今后几年，仍将以4%左右的速度增长，是全球油消费的主要增长地区和油业务发展的亮点地区，也是各大油品牌竞争的焦点地区。同时，中国油的产品结构也正在向高档化发展，产品质量不断提升，经营模式也在向集约化、规模化方向发展。要在激烈的市场竞争中保持良好的发展态势，必须在科学发展观指导下，提高产品的科技含量，提升品牌价值。而提高油质量，必须依靠提高基础油的质量，才能保证我国在高端油市场上具有竞争力。
从费托合成蜡转化得到高端油基础油主要是通过异构脱蜡以及加氢精制反应实现。随着分子筛合成技术、加氢异构反应机理、催化剂制备技术等方面研究工作的不断深入，加氢异构技术生产高端油基础油（APIⅢ类基础油）在化工领域得到了越来越广泛的应用。就目前而言，异构脱蜡是油加工工艺中最先进的技术，代表了基础油加工工艺的发展趋势。通过费托合成制取高端油基础油，适用于配制节能型多效内燃机油及高档工业油，依靠其优异的产品质量指标，将会在油市场占得一席之地。
参考文献
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煤化工工艺流程及概况范文3
一、撰写格式
1、引言
主要包括项目名称、目标和基本功能，用户单位名称，新项目开发单位，该项目与其他项目或机构的关系和联系，在可行性报告中使用的专门述语及其定义，该报告中所引用的文件和技术资料;
2、可行性分析的准备
对可行性分析的要求和目标，进行可行性所具备的条件和限制,进行可行性分析所采用的方法;
3、对项目的分析
企业要实现的目标与完成的任务，组织机构和管理体制，可供利用的资源及制约条件，企业存在的主要问题及薄弱环节;
4、新项目方案
新项目的目标及要实现的功能，新项目的组成结构，新项目的实施计划、安排，包括各阶段对人力、资金、设备的需求，新项目实现后对组织结构、管理模式影响等;
5、可行性分析
项目的必要性、项目的经济可行性和技术可行性、组织管理的可行性和社会的可行性;
6、可行性分析的结论
根据以上对项目的可行性分析，应该得出一个该项目是否可行的结论;
二、报告具体的基本格式
项目可行性研究报告的基本格式包括首页、标题、前言、正文、结论、附件等几部分。
首页：主要注明项目名称，项目主办单位及负责人，可行性研究单位名称，可行性研究的技术负责人，经济负责人、参加研究人员名单及报告完成日期等;
标题：一般直接注明可行性研究项目的名称和主要内容，如《XX集团申报煤化工项目可行性报告》;
前言：一般简要介绍项目研究的背景，项目实施的相关因素和主要目的和意义，可行性研究的主要依据和主要范围等内容、有些可行性报告还需要列出研究报告的相关摘要;
正文：该部分是报告的主体，要求列举事实，运用系统分析方法，综合考虑各方面的因素，对项目实施的可行性作出客观、全面而准确的预测、不同类型的可行性报告在该部分通常具有不同的侧重点;
结论：在对项目进行可行性分析和预测的基础上，从整体角度作出科学评价，并与相关方案进行优劣比较，最终获得明确的行动主张、有时还就原方案提出一些更新、更全面的建议;
附件：为了结论的需要，在可行性报告正文结束后补充的相关材料，主要包括试(实)验数据、计算浮标、图片表格、参考文献等。[3]
三、撰写提纲
简述项目提出的背景、项目技术状况、现有产业规模;项目的主要用途、性能;投资的必要性和预期经济效益;本企业实施该项目的优势，技术可行性分析。
1、项目技术性能水平与国外同类项目的比较;
2、项目承担单位在实施本项目的优势;
3、项目成熟程度;
4、市场需求情况和风险分析;
5、投资估算及资金筹措;
6、项目融资估算;
7、资金筹措方案;
8、投资使用计划。
因此，编写可行性分析报告时须仔细谨慎，既要注意与后面内容相照应，又要对总论内容客观准确、重点突出。
四、准备资料
1、项目初步设想方案：总投资、产品及介绍、产量、预计销售价格、直接成本及清单(含主要材料规格、来源及价格)。
2、技术及来源、设计专利标准、工艺描述、工艺流程图，对生产环境有特殊要求的请说明(比如防尘、减震、有辐射、需要降噪、有污染等)。
3、项目厂区情况：厂区位置、建筑平米、厂区平面布置图、购置价格、当地土地价格。
4、企业近三年设计报告(包含财务指标、账款应收预付等周转次数、在产品、产成品、原材料、动力、现金等的周转次数)。
5、项目拟新增的人数规模，拟设置的部门和工资水平，估计项目工资总额(含福利费)。
6、提供公司近三年营业费用、管理费用等扣除工资后的大致数值及占收入的比例。
7、公司享受的增值税、所得税税率，其他补贴及优惠事项。
8、项目产品价格及原料价格按照不含税价格测算，如果均能明确含税价格请逐项列明各种原料的进项税率和各类产品的销项税率。
9、项目设备选型表(设备名称及型号、来源、价格、进口的要注明，备案项目耗电指标等可不做单独测算，工艺环节中需要外部协助的请标明)。
10、其他资料及信息根据可研研究工作需要随时沟通。
五、报告模版
【目录】
第一章XX募投项目总览
一、项目名称
二、项目承担单位及负责人
三、可研报告编写单位
四、可研报告编制依据
五、建设目标、规模、内容、周期
六、总投资及来源
七、经济及社会效益
八、结论与建议
第二章XX募投项目背景及投资必要性
一、XX项目建设背景
二、XX行业项目建设必要性
三、XX项目建设可行性
第三章XX募投项目建设单位概述
一、XX募投项目企业概况
二、XX募投项目企业经营业绩
三、XX募投项目企业机构职责
四、XX募投项目企业管理层介绍
第四章XX募投项目行业与产品分析
一、XX行业经济运行
二、XX市场容量
三、竞争格局
四、XX行业成熟度
五、XX行业周期
六、XX行业与市场发展预测
第五章XX募投产品方案与生产规模
一、产品方案和建设规模
二、XX产品产量及销售量
三、XX产品价格
四、市场推销战略
五、产品销售收入预测
第六章XX募投项目生产技术工艺
一、生产技术
二、生产工艺流程
三、设备选型
第七章XX募投项目建设方案及实施计划
一、土建工程
二、厂房及配套设施设计原则
三、总平面布置和运输
四、项目实施各阶段
五、项目实施进度表
第八章XX募投项目组织机构、劳动定员和人员培训
一、企业组织形式
二、企业工作制度
三、劳动定员和人员培训
第九章XX募投项目节能与合理利用方案
一、设计依据
二、项目能耗
三、总平面规划节能措施
四、建筑围护结构节能措施
五、空调专业节能措施
六、电专业节能措施
七、水暖专业节能措施
八、工艺节能措施
九、节能制度
第十章XX募投项目环境保护与劳动安全
一、建设地区的环境现状
二、项目主要污染源和污染物
三、项目拟采用的环境保护标准
四、治理环境的方案
五、环境监测制度的建议
六、环境保护投资估算
七、环境影响评价结论
第十一章XX募投项目劳动保护与安全卫生
一、生产过程中职业危害因素的分析
二、职业安全卫生主要设施(职业安全卫生配套设施)
三、劳动安全与职业卫生机构
四、消防措施和设施方案建议
第十二章XX募投项目发展目标
一、XX募投项目企业发展战略
二、拟定上述战略所依据的假设条件
三、实施上述战略所面临的主要困难
四、发展战略与募投项目关系
第十三章XX募投项目预计募集资金数额以及使用计划
一、项目总投资估算
(一)固定资产总额
(二)流动资金估算
二、资金筹措
(一)资金来源
(二)项目筹资方案
三、投资使用计划
(一)投资使用计划
(二)借款偿还计划
第十四章XX募投项目财务效益、经济和社会效益评价
一、生产成本和销售收入估算
(一)生产总成本
(二)销售收入估算
二、财务评价
三、国民经济评价
四、不确定性分析
五、社会效益和经济效益分析
(一)社会效益
(二)经济效益
第十五章XX募投项目风险分析及规避措施
一、募投建设项目风险
二、募投建设项目风险规避措施
第十六章XX募投项目可行性研究结论与建议
一、结论与建议
煤化工工艺流程及概况范文4
关键词：甲烷化技术 煤制天然气 应用及进展
中图分类号：F307 文献标识码： A
前言：
煤制合成天然气流程是将煤经过气化、变换、气体净化以及甲烷化四个工艺单元来制备天然气。通过煤制天然气技术可以使煤直接燃烧过程中产生的有害物质集中回收利用，也是高碳能源向低碳、富氢能源转化的有效途径。发展煤制天然气不仅可以缓解我国天然气供应不足的局面，弥补天然气供需缺口，对于实现油气资源的多元化、能源安全、节能减排等方面具有战略性。
天然气供需缺口激发了人们对从相对便宜且更丰富的煤炭资源制造替代性天然气（SNG）的兴趣。煤制天然气是煤经过煤气化、合成气变换（即调整煤气中H2/CO为3.2/1）、合成气净化和甲烷化等形成的。煤制天然气技术是将高碳能源向低碳、富氢能源转化的有效途径，其中煤气化和甲烷化是核心技术。到目前为止，煤气化技术已比较成熟，高温甲烷化反应是CO与氢气在一定温度、压力和催化剂存在条件下，转化为甲烷过程，甲烷化反应
均为强放热反应，每1%CO转化能引起60～70℃的温升，而目前煤气化生产出的合成气含量较高，达到23%～60%，气化产生如此高的合成气含量对甲烷化技术提出更高要求。因此，目前甲烷化技术需要解决的关键技术是高温甲烷化催化剂和高温反应器。其中，高温甲烷化催化剂的选择至关重要，直接决定了反应能否顺利进行。
高温甲烷化催化剂一般有非耐硫（镍系）和耐硫（钼系）两种。本文作者主要介绍了镍系高温甲烷化催化剂的国内外现状，并对高温甲烷化催化剂的组成、失活原因等进行了分析。
一、甲烷化工艺技术
甲烷化工艺技术应用广泛，不仅应用于煤制天然气和热解气、焦炉气、生物质热解气及CO2 的甲烷化反应，同时也用于合成氨和燃料电池等工业，用于去除富H2 体系中少量的CO以防止催化剂中毒。煤制合成天然气技术又叫蒸汽氧化气化法，也称“两步法”。主要反应分为两步：
图1 煤制天然气工艺流程
甲烷化反应是在催化剂作用下的强放热反应。甲烷化的反应热是甲醇合成反应热的2倍。
在通常的气体组分中，每1个百分点的CO甲烷化可产生74℃的绝热温升；每1个百分点的CO2甲烷化可产生60℃的绝热温升。由于传统的甲烷化催化剂适用的操作温区较窄（一般为300～ 400℃），起活温度较高，因此对于高浓度CO和CO2 含量的气体，其甲烷化合成工艺及催化剂有更高的要求 。从热力学角度看，甲烷化反应为体积缩小的反应，因此一般在低温高压下进行，但为了保证一定的甲烷化速率，反应温度又不能过低。
二、国内外甲烷化工艺技术概况
我国在20世纪80年代至90年代煤气甲烷化增加热值的研究开发工作的进展较为迅速。但到目前为止，国内还没有成熟的工业化煤制合成天然气技术，煤制合成天然气的关键技术仍然主要依靠进口，主要专利商有英国戴维（DAVY）、丹麦托普索（TOPSΦE）和德国鲁奇（Lurgi）的甲烷化技术。
1、甲烷化工艺技术特点
甲烷化反应属于强放热反应，固定床反应器一般采用列管式换热器来移除反应放出的热量，且必须采用多个固定床反应器，使得甲烷化反应在各个反应器中逐步完成，同时通过多步气体循环逐级冷却来控制温度。
（1）托普索（TOPSΦE）甲烷化技术
TREMPTM 是托普索循环节能甲烷化工艺的简称。丹麦托普索公司一直从事该项技术开发，并可以同时提供催化剂及其甲烷化技术。该公司开发的甲烷化循环工艺（ TREMPTM ） 技术具有丰富的操作经验和实质性工艺验证。除了反应器技术，托普索公司也开发了高温甲烷化催化剂MCR-2X ，其催化活性在250～700℃之间都很稳定。
TREMPTM 循环工艺技术具有丰富的操作经验，该工艺已经在半商业规模的不同装置中得到了证明。目前国内多家正在建设的煤制天然气项目都是采用了托普索甲烷化技术，如新疆庆华煤制气项目和汇能4亿煤制天然气项目等。
（2）英国DAVY公司甲烷化技术（CRG）
DAVY的CRG工艺与托普索甲烷化技术（TREMPTM ）工艺基本类似，其代表性的甲烷化催化剂为CEG-LH，催化剂使用温度范围很宽，在230～700℃范围内都具有很高且稳定的活性，可以产出高压过热蒸汽（8.6～12.0MPa，485℃） ，用于驱动大型压缩机，每生产1000m3天然气副产约3t高压过热蒸汽，能量效率高。使用该催化剂能生产出高品质的合成天然气，甲烷体积分数可达94%～96%，高位热值达37260～38100kJ/m3，满足国家天然气标准以及管道输送的要求。
（3）德国鲁奇（Lurgi）的甲烷化技术
美国大平原煤气化厂是世界上第一座由煤气化经甲烷化合成天然气的大型商业化工厂，商业运作20年，实现了长周期平稳运行，经济效益良好。它在合成天然气中发挥着先驱和示范作用。
该装置采用18台鲁奇气化炉，所得合成（CO和H2）经过水煤气变换改变CO/H2 比后，进入低温甲醇洗装置，最后被送入两段带有内循环体系的绝热固定床甲烷化反应器。该技术煤制备输送简单，在煤气化过程中会产生大量甲烷，因此甲烷化反应器负荷较小，投资费用较低。
三、 甲烷化催化剂的组成
1、 活性组分
进行甲烷化反应的催化剂活性组分大都属于元素周期表第Ⅷ族的金属，具有工业意义的有：镍、钌和钼。其中镍系催化剂由于相对便宜，又有非常好的活性，同时对甲烷有好的选择性而占绝对优势。
镍催化剂的选择性较好，并且消除了积碳和烃类生成的问题。大多数工业甲烷化催化剂都以微晶镍为主要活性物质负载在载体上。
2、 载体
对于高温甲烷化反应系统，稳定的载体是非常关键的。为了使催化剂在高温下有一定的热稳定性，镍微晶必须负载在氧化铝、氧化硅、高岭土或铝酸钙水泥等惰性物质上。
载体以镍负载在铝载体上对于CO加氢生成甲烷来说是考虑最多的，镍负载在γ-Al2O3上催化剂是非常有效的，氧化铝可起稳定细晶和阻碍镍晶相生长的作用，γ-Al2O3表面上Al3+和O2-离子，具有很强的剩余成键能力，与NiO中的Ni2+相互作用，形成强的表面离子键，有利于NiO在γ-Al2O3表面上分散，还原后生成很细的Ni晶粒；另外，Al2O3的稳定作用还可以阻止Ni晶粒聚集长大，提高Ni晶粒的稳定性。总之，一个性能良好的Ni/Al2O3催化剂必须兼顾载体上述两个方面的作用，因此，应选择合适的Al2O3结构形态、加入量以及制备方法，但如果γ-Al2O3转化为α-Al2O3常常也是催化剂失活的一个原因。
3、 助剂
甲烷化催化剂的高活性和稳定性主要取决于还原后活性组分Ni晶粒的大小和增大速率。助剂在催化剂研究过程中起着非常重要的作用，合适助剂的加入能使催化剂具有很好的活性和热稳定性。目前甲烷化催化剂所用的助剂为Re2O3（稀土氧化物）、MgO、CaO、Cr2O3等，有的单独使用，有的搭配使用起交互作用，更能提高催化活性。
MgO是一种结构稳定剂，其与NiO都具有像NaCl结构一样的立方晶格，离子半径也相近，在晶格中具有互换性，易于形成任意比例的固熔体。这种固熔体比单独的NiO难还原，却能抑制Ni晶粒长大，还原后能生成很细的Ni晶粒。但是氧化铝和氧化镁加入后，由于会生成镍铝尖晶石等物质增加镍的还原困难程度，所以在采用这些物质做载体时要选择好合适的制备技术路线。许多学者在进行高温催化剂研究时加入稀土金属，例如La等，使用稀土或稀土与其它碱金属作为耐高温、抗结碳的甲烷化催化剂。稀土作为助催化剂和MgO一样都是使催化剂在制备时增加镍晶粒的分散度和抑制在热作用下镍晶粒长大，与
MgO在一起还有交互作用，可以加快CO脱附过程，从而提高了活性。
4、 烧结
在工业上，烧结现象是在合成甲烷化装置运转过程中遇到的主要工程问题之一，烧结的发生能导致催化剂表面积的损失，进而缩短催化剂的寿命。引起催化剂烧结的原因可能有：①由于甲烷化反应放热强烈，产生剧烈温升，而反应热传递不出来导致催化剂内部飞温，从而出现催化剂烧结失活；②由于催化剂的载体不是很稳定，一般金属离子很难长大到比载体的孔径还大的尺寸，这也意味着一个有稳定的微孔系统的载体能有效预防镍晶粒烧结的发生；③烧结发生与反应工艺条件也有很大关系。因此，烧结的控制是高温甲烷化工艺的关键。
Sehested提出了催化剂烧结的两种机理；Kuo等研究了硅基镍催化剂的烧结，烧结在氮气和氢气气氛中500～800 ℃，时间为1～100 h，结果表明，在600 ℃以上，烧结过程在起始发生的很快进而就比较缓慢；在800 ℃时，晶粒增长非常快；在700 ℃以下，烧结机理以粒子迁移机理为主，而在800 ℃以原子迁移机理为主。Doesburg等研究了用共沉淀法制备的镍铝催化剂的烧结，分别在450 ℃、600 ℃和900 ℃条件下对催化剂进行焙烧。结果表明，所制得的催化剂具有相对较高的烧结稳定性，烧结温度达到900 ℃时对烧结催化剂的镍晶粒尺寸的平衡没有影响。
Erekson等在工业高温甲烷化反应器内对镍金属和镍双金属甲烷化催化剂活性进行了研究，所有的催化剂在450 ℃由于烧结和析炭的发生而活性明显减小，所析出的炭堵塞了反应器而导致突发性故障导致停车。
四、高温甲烷化催化剂的研究方向
煤制天然气能源转化效率较高，对于解决国内能源供应紧张局面的各种非常规石油和非常规天然气技术路线进行综合比较后判断，煤气化生产合成气、合成气进一步生产甲烷（代用天然气）项目是一种技术上完全可行的项目，在目前国际和国内油价、天然气价格居高不下的情况下，有着广阔的发展前景和很好的生存能力，是生产石油替代产品的有效途径。目前煤制天然气项目如雨后春笋不断涌起，可以充分利用国内的低热值褐煤、禁采的高硫煤或地处偏远运输成本高的煤炭资源，就地建设煤制天然气项目，天然气的输送可以依赖国内日趋完善的国家和地区天然气管网系统进行分配销售，使得天然气产品的市场空间巨大。
煤制天然气甲烷化反应为强放热反应，不论使用什么反应器，催化剂应该在高或者低温下都是具有活性和稳定性，这是一个在优化甲烷化过程中需要解决的关键问题。甲烷化反应过程中有大量水生成，因此高温甲烷化催化剂除了耐高温外，还要耐水热稳定性，并且活性和选择性要好。高温甲烷化催化剂在国外研究已很成熟，但由于引进国外技术不但要耗费大量资金，而且技术和专利权封锁比较严密，因此，开发具有自主知识产权的高温甲烷化催化剂和工艺技术在我国具有较大的市场前景。目前我国在低温常压催化剂研究方面已比较成熟，可以在此基础上对催化剂进行改进，进而研发出适合高温的甲烷化催化剂，最终开发出具有自主知识产权的高温甲烷化催化剂。
结 语：
天然气作为一种清洁、环保能源，随着中国经济的高速发展，其用量尤其民用量会大幅度增加，而我国天然气资源有限，不能满足日益增长的需要，用煤制天然气将有效缓解天然气用量日益增长的压力，煤制天然气将是今后煤化工发展 的趋势。
煤制天然气甲烷化反应为强放热反应，不论使用什么反应器，催化剂应该在高或者低温下都是具有活性和稳定性，这是一个在优化甲烷化过程中需要解决的关键问题。高温甲烷化催化剂在国外研究已很成熟，但由于引进国外技术不但要耗费大量资金，而且技术和专利权封锁比较严密，因此，开发具有自主知识产权的高温甲烷化催化剂和工艺技术在我国具有较大的市场前景。
参考文献：
[1] 汪家铭. 化肥行业天然气供需现状与前景展望[J]. 化肥设计，2009，47（6） ：10-15
煤化工工艺流程及概况范文5
1.1 我国的供水状况
1.1.1 水资源状况
地球上总的水体积大约为14亿km3，其中只有2.5%是淡水，大部分以永久性冰或雪的形式封存于南极洲和格陵兰岛，而可供人类利用的部分仅有20万km3 [1]。中国多年平均水资源总量28100亿m3，人均水资源量2200m3，排在世界第88位，人均水资源仅为世界人均的四分之一[2~3]。根据“国际人口行动”对我国水资源进行的总体评价，预计到21世纪中叶我国人口达到16亿高峰时，人均水资源量将下降到1760m3，全国将接近用水紧张国家的边缘[4]。而且，我国水资源的时空分布不均，南方多北方少，更加剧了局部水资源的短缺状况。北方干旱半干旱地区全年的降水量主要集中在7、8、9三个月，使得这些地区可以利用的水资源尤其显得不足。
1.1.2 供水现状调查
从20世纪50年代中期到90年代末期，我国城市年总供水量从9.6亿m3增加到470.5亿m3，其中工业用水289.4亿m3，占61.5%；城市生活用水181m3，占38.5%。目前城市年总供水量已达640亿m3，2000年底日供水能力达21.8亿m3，供水普及率达到96.7%，估计目前城市用水缺水率平均为10%[5]。其中，经济发展比较迅速的沿海地区缺水严重的城市供水情况如表1所示。
分区
城市数(个)
1990年城区人口(万人)
1990年供水量(亿m3)
2000年城区人口(万人)
2000年供水量(亿m3)
沿海地区合计
48
7133.44
129.76
9565.50
153.54
北方片
环渤海区
25
4087.59
55.52
4760.30
60.13
苏沪区
9
1575.52
48.59
2122.10
55.17
小计
34
5663.11
104.11
6882.30
115.3
南方片
浙闽区
5
488.20
8.72
868.20
10.74
两广区
7
908.60
16.0
1719.50
22.21
海南
2
73.33
0.93
95.50
5.29
小计
14
1470.13
25.65
2683.20
38.24
资源来源：根据水利部1993、2000年关于我国城市缺水情况的报告(整理)
1.1.3 各用水方向的用量及比例情况
城市工业用水由工业规模大小和工业行业结构确定。工业用水中火电是第一大部门，占工业用水量的1/4左右，其次是造纸、化工、冶金、食品4个行业。主要工业行业单位产品用水量见表2。（其中包括市政环境用水、商业、办公、事业单位用水和居民生活用水等）近年来，随着我国城市人口增加和生活水平提高，生活用水急剧增长，全国城市生活用水年平均增长速度为3～5%。我国不同城市规模城市生活用水量见表3。从表3可以看出：特大、大城市生活综合用水量在177～260.8L/人d之间；中、小城市生活综合用水量在136～208L/人d之间；北方城市用水量明显低于南方城市；居民生活用水占综合用水的50.5%～79.2%。2000年底全国城市平均生活用水量为220.2L/人d。
当前工业用水占城市供水总量的61.5%，到2030年将占68～73%，表明城市水资源利用结构总体来说是从生产、生活并重型向生产主导型转换，因此，注重城市工业节水是减缓城市水资源供需矛盾的关键。
产品名称
单位
用水量
产品名称
单位
用水量
产品名称
单位
用水量
棉纺织
m3/100m
2.5
纸浆造纸
m3/t
210
钢
m3/t
4
毛纺织
m3/100m
31
纸
m3/t
50
轧钢
m3/t
5.5
纺织
m3/100m
3.7
猪屠宰加工
m3/头
0.55
医药
m3/万元
130~250
麻织
m3/100m
760
牛屠宰加工
m3/头
1.20
彩色显像管
m3/只
0.6
粘胶
m3/100m
580
羊屠宰加工
m3/只
0.40
机械
m3/万元
45
涤纶
m3/100m
47
皮革加工
m3/张
0.84
平板玻璃
m3/箱
0.82
印染
m3/100m
2
硫酸
m3/t
20~70
水泥
m3/t
0.8
味精
m3/100m
150
氯碱
m3/t
15~20
载重汽车
m3/辆
18~30
湎精
m3/t
42
染料
m3/t
40~50
轿车
m3/辆
10~20
啤酒
m3/t
42
三胶
m3/t
145
火力发电
m3/SGW
1
罐头
m3/t
65
炼铁
m3/t
8
北 方
南 方
城市
规模
综合
水量
居住
用水量
比例
(%)
公共
用水量
比例
(%)
综合
水量
居住
用水量
比例
(%)
公共
用水量
比例
(%)
特大
177
102.9
58.1
74.2
41.9
260.8
166.8
63.9
94.0
36.1
大
179
98.8
55.2
80.4
44.8
204
103.0
50.5
101.0
49.5
中
136
96.8
71.2
39.9
28.8
208
148.9
71.6
59.1
28.4
小
138
79.3
57.5
58.7
42.5
187.6
148.5
79.2
39.1
20.8
1.1.4 制水和输水成本及供水价格
为了应对水资源供需日益尖锐的矛盾，传统上人们通常采用开发地表水，开采地下水资源，以及跨流域调水作为传统解决方案。在传统方式之外，开发非传统水源是解决水资源短缺问题的另一条行之有效的途径，在非传统水源中，污水再生利用具有广阔的应用前景[7]。
首先，在未充分利用城市污水的水资源能力前，不应上长距离调水和海水淡化项目。目前城市污水处理（二级处理）投资大约在900～1400元/(m3d)，在此基础上的再生处理约400～600元/(m3d)。加上管网配套总计600～1000元/(m3d)。到“十五”末期形成40亿立方米水源的投资大约在100亿元左右。而形成同样规模的长距离引水，以大连引英入连为例[8]，则需600亿元左右，海水淡化则需1000亿元左右，可见污水回用在经济上具有明显的优势。
其次，在适用的地方使用再生水可以使供需双方获利。国内外同类经验与测算表明，对城市污水厂二级处理出水，采用混凝-沉淀-过滤-消毒技术处理，在管网长度适宜条件下，每日10 000 m3回用量以上工程的吨水投资都应在800元以下，处理成本0.7元以下，远低于城市水价。按现在国内外通行惯例，中水价格一般为自来水价格的50%~70%。以长春市为例，长春市水价4.17元/m3，中水价格以自来水价格的中值60%计，应为2.5元，需水方吨水节省1.67元，供水方吨水获利1.8元左右[9]。供水方两年内可收回投资，供需双方经济效益都十分显著。
1.2 国外的污水再生利用
20世纪上半叶在水和废水处理的物理、化学和生物方面的技术进步，导致了“污水再生利用时代”的到来[10]。国际上，美国、日本、以色列、南非、澳大利亚、俄罗斯等国早已开展污水经处理后回用的工作[11]。
1.2.1 美国模式
美国的城市污水处理等级基本上都在二级以上，处理率达到100%。自1920年在亚利桑那州修建第一个分质供水系统用于浇灌绿地、冲厕、洗车、冷却水和建筑等以来，美国的城市污水再生利用已经从试验研究阶段进入生产应用阶段，再生水作为一种合法的替代水源，正在得到越来越广泛的利用，成为城市水资源的重要组成部分，城市再生水利用设施的数量和规模随之迅速增长。美国再生水利用的范围涉及农业、工业、地下水回灌和娱乐等方面，其比例大致为62%用于各种灌溉和景观，31.5%用于工业，5%用于地下回灌，1.5%用于娱乐、渔业等。
美国再生水利用模式的突出特点是集中处理回用、很少直接用于城市生活杂用。这大概与美国市政管网和污水处理厂普及、生活用水水质标准严格有关。再生水利用工程主要分布于水资源短缺，地下水严重超采的西南部和中南部的加利福尼亚、亚利桑那、德克萨斯和佛罗里达等州。
美国的回用水标准各州不一，并且针对不同的回用对象所制定的标准也不一样，但标准都很严格。加州执行的是22号条例（Title22），克罗拉多州执行的是84号规范（Regulation＃84），这些文件都详细地规定了不同回用对象的水质标准，如：用于农业灌溉、工业冷却、市政景观等[12]。而且，美国环保局会同有关方面于1992年提出水回用建议指导书，包括了废水回用各个方面，回用处理工艺、水质要求、监测项目与频率、安全距离和条文说明，它对那些尚无法则可遵循的地方提供了重要的指导信息[13]。
水的回用在美国经久不衰，值得我们借鉴。下面再从几个实例加以详细说明。
(1) 回用于电厂冷却系统
美国电厂冷却水是仅次于农业的主要用水者，生化后的城市污水是可靠的冷却水水源，在西南地区的几个主要发电厂，包括核发电厂，普遍使用处理后的城市污水作为冷却水。在沙漠中兴建的赌城拉斯维加斯，有充足的电力供应，该市二个电厂科拉拉电厂和森路士电厂的冷却水使用拉斯维加斯市污水厂出水。污水厂1981年投产，规模24万m3/d。二级处理出水BOD
(2) 钢厂回用
位于马里兰州巴尔的摩海口的伯利衡钢厂使用背河污水厂40万m3/d再生水已有40年历史。背河污水厂规模68万m3/d，曝气池停留时间6小时，滤池为移动罩滤池，滤后水浊度5以下。用城市污水厂再生水的处理流程为：
(3) 美国21世纪水厂
位于加州橘县水管理区，命名为21世纪水厂。1965年开始研究将深度处理出水回灌地下，以阻止海水入侵，1972年兴建有关工程，1976年投入运行，再生工艺如下。21世纪水厂再生水通过23座多套管井回注地下含水层出水TOC＜2mg/L，TN＜10mg/L，电导率100μm/cm，浊度0.1 NTU。出水中不得检出大肠杆菌。回注水总量检制在9.5万m3/d。处理流程如下。
(4) 城市绿地浇灌
美国加州的农灌用再生水量很大，占回用水量的60%以此解除该地区干旱威胁。在城镇，大片绿地、树木、高尔夫球场、公园，也是靠再生水浇灌，这部分水占16%。到美国考察，在污水厂内，在市区街道旁，在居民庭院里，随处可见一些管道上标有Reclaimed Water(回收水、再生水、中水)字样，居民每天都要使用再生水浇灌住宅前后草地，污水厂经常进出标有再生水字样的拉水车。污水的再生回用已被居民接受。加州规定的用于粮食作物灌溉的再生处理流程如下。
1.2.2日本模式
日本是个面积窄小的岛国，河流急湍入海，没有大江大湖可作跨流域调水之用，那么日本靠什么支撑了六十年代的经济复兴呢，靠的就是污水回用，他们叫下水处理水的再利用，在各大城市创建并保留使用至今的“工业用水道”，纵穿全市，形成和自来水管道并存的又一条城市动脉。1955年日本开始再生水利用，1978年左右受节能政策调整和城市水荒的影响，从中央到地方制定了中水利用指导计划，从1980年开始以东京为首的中水利用设施建设迅速发展。到1983年3月底，全国有中水项目473个，总回用水量约6.6万m3/d。近年来，平均每年建设130处。到1993年全国有1963套中水利用设施投入使用，其中东京都建设的中水利用设施数量约占全国的44%，福冈地区占19%。中水使用量为27.7万m3/d，占全国生活用水量的0.7%。截止1993年，使用雨水作中水的设施全日本共有528处，水量为500万m3/a。其中东京的雨水利用设施占全国65%，福冈占7%。至1996年，全国有中水设施2100套投入使用，用水量达32.4万m3/d，占全国生活用水量的0.8%。再生水中41%被用于工业用水，32%被用于环境用水，8%用于农业灌溉。日本是工业国，主要用于工业，近几年增加了环境用水，它用于农灌的比例远小于美国。
在日本，城市污水集中处理回用和分散处理回用都大量存在，然而其最突出的特点有两个：（1）分散处理并回用于城市生活杂用的再生水所占的比例很大，（2）独特的工业水道，我们称之为日本模式。对工业用水道的水质各个城市都有不同的标准，日本市政杂用水和景观用水水质标准见表4。下面是日本再生水利用的几个实例及其处理流程。
1. 日本东京都江东地区工业用水使用城市污水厂再生水的处理流程如下：
2. 日本江崎市工业用水使用城市污水厂再生水的处理流程如下。
3. 东京千代田区某楼使用再生水回用于生活杂用水的处理流程。
4. 东京港区某楼使用再生水回用于生活杂用水的处理流程。
5. 日本川崎市的“亲水”再生利用于景观水体的处理流程如下。
水质指标
日本下水道循环利用、市政杂用水标准
建设省景观回用水标准
卫生间
景观
游览
景观
游览
大肠菌值（个/ml）
10
不检出
不检出
10
50/100ml
BOD5(mg/l)
10
10
3/100ml
pH
5.8~8.6
5.8~8.6
5.8~8.6
5.8~8.6
5.8~8.6
浑浊度（度）
10
10
5
臭
无不
无不
无不
无不
无不
色度（度）
余氯(mg/l)
2
0.4
外观
无不
无不
无不
无不
无不
日本政府对供水设施建设和在水价上有较高的补贴，水价对于中水的建设影响并不是主要的；而且中水对国家总体上节水的贡献并不大，不超过全国生活用水量的1%，微观经济效益也并不明显。对于中水建设国家并无硬性的法律规定，公众也未普遍接受。尽管如此，每年仍有上百套的中水建成。这是因为：水荒给社会留下了深刻的影响，从局部地区来讲，人们希望提高供水的保障程度，摆脱水荒的影响。同时，有一些地区，地方政府明文规定要求建设中水。另有一些地区是面临环境对其污水的外排标准比较高，必须进行三级处理，出水经过消毒即可回用。为了扩大规模降低中水的成本，目前中水正在以新建小区为重点，普及中水建设。而一些大城市如东京，则建设了全地区的城市中水系统[14]。
1.2.3 以色列模式
以色列再生水利用最突出的特点是它已经把再生水作为国家水量平衡的重要组成部分。以色列长期缺水，认为把城市污水作为非传统的水资源加以开发利用是唯一的出路，也是容易实现的，早在20世纪60年代，就把回用所有污水列为一项国家政策，规定：废水如果没有用尽，不可采用海水淡化；城市的每一滴水至少应回用一次。污水再生成本大约是海水谈化的1/3~1/5，这种经济性使人们认识到必须优失利用污水。截至1987年，该国已建造了210个市政再生水利用工程，100%的生活污水和72%的市政污水已经回用，回用规模最大为20万m3/d，最小为27m3/d，一般介于0.5~1万m3/d之间。以色列42%的再生水直接回用于灌溉，30%回灌地下和排入河道供间接回用，其余的用于工业和城市杂用。回灌地下的再抽出至管网系统，输送到南部地区，最南部地区甚至将它作为饮用水源。
在以色列，由于水资源异常短缺，因此污水回用量在总供水量中所占的比例很大，目前已超过了10%。具体回用量与供水量见表5。表6是以色列灌溉回用水水质标准。 年份
1985
1990/1991
2000
2010
全国总供水量
205000
145000
209000
224000
农业用水量
149000
77000
126000
125000
市政、生活用水量
44500
56000
68500
77000
废水回收量
21500
26000
38000
52000
农业上污水回用量
11000
18800
35000
45000
污水回用量占总供水量的比例（％）
5.4
13.0
14.6
20.1
灌溉项目
BOD(mg/L)
SS(mg/L)
溶解氧(mg/L)
大肠菌值(个/100mL)
余氯(mg/L)
其它要求
干饲料、纤维、甜菜、谷物、森林
60
50
0.5
限制喷灌
青饲料、干果
45
40
0.5
果园、熟食蔬菜、高尔夫球场
35
30
0.5
100
0.15
其它农作物、公园、草地
15
15
0.5
12
0.5
需过滤处理
直接食用作物
即使是再生水也不能用于灌溉
其它部分国家的再生水利用实例见表7，此外阿根廷、巴西、智利、秘鲁、科威特、塞浦路斯、突尼斯等国都开始利用再生水，用于农业灌溉的比例最大。
国家
城市
再生水利用规模（104m3/d）
回用对象
俄罗斯
莫斯科
55.5
工业
波兰
费罗茨瓦夫
17
灌溉、地下水回灌
墨西哥
联邦区
15.5
浇灌花园
沙特阿拉伯
利雅得
12
石油提炼、灌溉
印度
孟买
0.015~0.025
商业大楼杂用水
南非
约翰内斯堡
5
电厂冷却水
纳米比亚
温得和克
0.045
饮用水
1.3 国内的污水再生水利用
1.3.1污水资源分析
经济建设和城市化的快速发展，使城市污水排放量增长很快。目前，我国城市污水年排放量已达414亿立方米，已建污水处理设施400余座，城市污水处理率达到30%，二级处理率达到15%。根据“十五”计划纲要要求，到2005年中国城市污水处理规模将超过4 000万m3/d，城市污水集中处理率将达到45%，这就给城市污水再生利用创造了基本条件。
1.3.2污水再生利用的适用性
经济的发展和城市化进程的加快，以及水污染问题的日益严重，也导致我国的城市缺水问题十分突出。据统计，我国目前668座城市中有400多座城市存在不同程度缺水，其中136座城市严重缺水，日缺水量达1600万立方米，年缺水量60亿立方米，由于缺水每年影响工业产值2000多亿元人民币[4~5]。严重缺水城市主要集中在北方，占全国的2/3，占南方城市总数的30%；南方占全国的1/3，占南方城市总数的17.8%。北方缺水城市中主要是资源型缺水，即城市发展的需水量超过当地水资源承受能力；南方缺水城市中除沿海少数城市外，基本上属于工程型或污染型缺水，即因工程设施不足或水质受污染造成。
一方面城市缺水十分严重，一方面大量的城市污水经治理后又白白流失，浪费了大量的可利用资源。和城市供水量几乎相等的城市污水中，只有0.1%的污染物质，远低于海水中3.5%的量值。水在自然界中是唯一不可替代的、也是唯一可重复利用的资源。城市污水就近可得，易于收集，再生处理比海水淡化成本低廉，基建投资比远距离引水经济[18~19]。城市污水可以作为可靠的第二水源，这已成为当今世界各国在解决缺水问题时的共识。但是，由于污水再生利用的复杂性，在我国开展污水再生利用必须注意以下几个方面的工作：
第一，制定污水再生利用系统的总体规划。由于再生水的需求者通常比较分散，用水量较小，因此铺设再生水管道系统是推广污水再生利用的关键。为了保证处理后的再生水能够送到各个用户，首先必须编制城市污水再生利用规划，确定污水深度处理的规模、位置、再生水管道系统的布局，以指导再生水厂和再生水管道的建设和管理。由于以前的道路和市政管道建设时未能预留再生水管道的位置，或者即使可以安排再生水管道也需要破路才能施工，这便造成了推广城市污水再生利用的一个主要困难。
第二，正确评价污水再生利用所具有的环境和公众健康风险。若污水再生利用技术缺乏或不当，会造成严重后果。因此，在计划污水再生利用工程以前，要对其环境和健康风险进行详细、科学的不确定性分析和风险评价[20]。但是这一过程涉及的系列环境评价和经济评价技术在我国都未尽完善，从而增加了发展污水再生利用的风险。
第三，建立国家专项节水基金，发行债券，也可借助民间和外资力量，多方面多渠道筹集资金，支持、鼓励建设节水和污水再生回用设施。目前，污水再生利用的成本还比较高，尤其是规模较小的中水工程。按北京市统计，只有水量大于150m3/d的污水再生利用工程在经济上才是可行的，而现有建筑中水的规模大多小于该值[21]。因此对于分散型污水再生利用设施而言，中水成本与自来水价格以及城市污水处理费相比并不低，在成本上往往不具有竞争优势。此外，建筑中水系统还要涉及室内甚至整个城市上下水系统等的改造，给用户和市政增加了额外的负担[22]。
第四，对公众进行适当的宣传、引导。国内公众仍未完全接受污水再生利用，主要是由于信息不充分，对健康的担忧，心理的障碍以及出于成本上的考虑所造成的。由于缺乏相应的宣传和公众参与，公众意识不到水资源管理面临的严重问题，意识不到污水再生利用对于保护水资源的重要性，对污水再生利用产生了误解和对健康不必要的担忧，这些都会阻碍他们接受再生水[23]。
第五，制定城市节水和污水再生利用的技术指标体系；定期适用集成的技术措施；制订适度超前的标准、规范，为技术发展留下空间。本着“优水优用，劣水劣用”的原则，依不同的回用对象和相应标准，确定不同的处理技术，可大大节省工程投资和运行成本。
第六，制定鼓励污水再生利用的相关政策。首先是水价体系的不合理。长期来，我国的传统水资源价格一直处于较低的水平，对于用户而言使用再生水并不比使用自来水在成本上有多大的节约，因此我国的水价体系不能够激励用户自动地采用再生水。其次是尚未建立起再生水的收费机制，在这种情况下，污水处理厂不愿意也没有相应的财力进行污水深度处理和管网的投资。最后是污水缺乏污水再生利用产业的投资激励政策，造成了投资来源的匮乏。
1.3.3污水再生利用现状
我国的再生水利用理论研究和实践经历了“六五”期间的起步阶段（1980～1985），“七五”到“九五”期间的技术储备和示范工程引导阶段（1986～2000）和目前的发展阶段[8]，主要活动如表8所示。
阶段
时期
研究课题
重大实践项目
政策法规
标准、规范
起步阶段
六五
建设部“六五”计划再生水利用课题
北京市环保研究所中水试点工程；北京国际贸易中心中水工程
引导阶段
七五
水污染防治及城市污水资源化技术
以北京市为首的一批建筑（小区）中水工程
北京市中水设施建设管理试行办法（1987）
生活杂用水水质标准
（CJ 25.1－89）
八五
污水净化与资源化技术
建设部“城市中水设施管理暂行办法”（1995）
景观娱乐用水水质标准
（GB 12941－91）；行业规范：建筑中水设计规范，污水回用设计规范
九五
污水处理与水工业关键技术研究
一些集中再生水利用工程
行业标准：再生水回用于景观水体水质标准
发展阶段
十五
污水资源化利用技术与示范
再生水利用被写入“十五”纲要
国标：建筑中水设计规范，污水回用设计规范
目前，我国再生水的用途有以下方面：城市、工业、农业、环境娱乐和补充水源水等。根据具体的使用目的和水质要求不同，水源、污水再生利用的设施和技术也随之不同。
再生水用于城市杂用的具体用途有：绿化用水、冲洗车辆用水、浇洒道路用水、厕所冲洗水、建筑施工和消防用水。市政杂用的再生水与人体接触的可能性较大，因此需要进行严格的消毒。再生水用于农业可以采用直接灌溉和排至灌溉渠或自然水体进行间接回用两种方式。农业用水需求量大，水质要求一般也不高，是污水再生利用产业的主要需求者之一。一般经二级处理的城市污水出水水质都能达到或超过农业灌溉用水标准。国外再生水利用的经验告诉我们，用于农业的再生水量通常都占较大的比重。再生水用于工业包含两方面：工业利用再生的城市污水和工业废水的内部循环。工业对再生水的需求量很大，对水质的要求也多种多样。再生水可用于量大面广的冷却水、洗涤冲洗用水及其它工艺低质用水，因此它最适合冶金、电力、石油化工、煤化工等工业部门的利用[17]。环境娱乐性用水主要为形成娱乐性或观赏性湖泊等。娱乐用水又可以分为主要接触和次要接触两大类。主要接触是指人体同水的接触是长时间的和直接的，并且有吸入的可能，比如游泳；次要接触是指诸如划船、钓鱼和进行观赏等活动，一般情况下并无浸水的可能。根据用水与人体接触的方式不同，必须采用不同的处理程度[24]。污水再生利用的其它方式还包括地下水回灌和饮用型回用。地下水回灌用于防止地面沉降、海水及苦咸水入侵及补充地下水储量。再生水用于生活饮用水源我国尚无先例，但在国外已有应用，如南非的温得霍克市和美国堪萨斯州的查纽特等，而且由于处理得当都未发生卫生问题。但是大多数地区对此仍保持保守态度，如美国环保局认为，除非别无水源可用，尽可能不以再生水作为饮用水源[25]。表9为我国北方部分城市集中污水处理回用工程，表10是我国部分城市建筑（小区）中水系统建设情况，部分工程的处理工艺如下[26]。
1. 中国市政工程东北设计研究院与大连春柳河污水厂经过长期科技攻关与工程实践提出的城市废水回用于工业循环冷却的再生水处理流程：
2. 清华大学与太原化工厂等单位合作，提出城市污水回用于化工循环冷却水的再生处理流程：
3. 中国科学院生态环境研究中心与北京燕山石油化工公司提出石油化工废水回用于冷却的处理流程：
4. 中国市政工程华北设计研究院提出再生水回用于景观水体的工艺流程：
5. 我国以石油污水为原水再生处理回注油田地下的处理流程：
城市
污水处理厂
回用规模
(万m3/d)
回用对象
起始时间
北京
高碑店北小河
30
2
电厂冷却水、道路、绿地绿化、市政、河道
2000年
1995年后
天津
东郊
纪庄子
6
10
工业用
造纸及其它工业
1995年
1995年
石家庄
桥西
景观、河道
2000年前
保定
景观、河道
2000年前
秦皇岛
海港区
2
煤码头用水
1995年
邯郸
邯郸北
4
电厂冷却水
1998年
青岛
海泊河
延安西路
1
0.05
冲厕、浇洒、冷却
洗涤用水
1998年
1990年
威海
0.5
电厂冷却水和冲灰水
1993年
枣庄
景观、河道
2000年前
泰安
2
绿化、河道补水、工业
1995年
大连
春柳
傅家庄
马栏河
1
2.8
4
冷却、工艺用水
浇洒道路、绿地
工业冷却水
1991年
1992年
1995年后
鞍山
20
鞍钢工业用水
1995年后
太原
北郊
南堰
杨家堡
1
5
5
太钢高炉冷却水
化工区工业用水
汾西工业区
1991年
1995年后1995年后
大同
东郊
1
电厂冷却水
1995年后
西安
邓家村
6
绿化、生活杂用、工业
2002年
铜川
0.7
电厂冷却水
1995年后
城市
中水系统数量
运行数
最早开始运行时间
北京
120
60
1985
西安
1
1
1988
烟台
20
不祥
1989
大同
1
1
1991
深圳
29
2
1992
大连
10
2
1996
新乡
1
1
1996
*截止到1996年底，含在建项目
最近，为贯彻我国水污染防治和水资源开发利用的方针，提高城市污水利用效率，做好城市节约用水工作，合理利用水资源，实现城市污水资源化，减轻污水对环境的污染，促进城市建设和经济建设可持续发展，城市污水再生利用国家标准化管理委员会批准并实施的三项国家标准：《城市污水再生利用 分类》（GB/T18919-2002）；《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）；《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）。这三项城市污水再生利用国家标准的颁布实施填补了我国城市污水再生利用水质标准的空白，为实现污水资源化提供了技术依据。该系列标准还包括《城市污水再生利用补充水源水质》和《城市污水再生利用工业用水水质》。
再生水的价格是污水再生利用市场化的核心要素。一方面，在再生水的水质和水量能满足安全性和稳定性的情况下，价格是决定需求的主要因素，合理的价格机制能够对再生水的需求产生经济激励。另一方面，再生水的价格水平又决定了污水再生利用企业是否能够得到足够的收益以满足其财务平衡的需求。因此为了培育再生水市场并为污水再生利用产业的良性运转提供资金保证，应当建立起再生水的收费制度，以补偿污水再生利用设施的投资、建设和运营的支出。
目前我国再生水的收费制度存在的主要问题是：再生水水价过低或甚至没有价格，以及再生水的价格管制政策沿袭了传统的收益率管制政策。在前一种情况下，由于没有其它措施保证污水再生利用产业投资者的基本收益，使得该产业缺乏足够的市场资金投入。而后者可能会造成污水再生利用企业的成本膨胀，而不利于提高产业效率。因此，必须建立我国再生水价格的合理体系，保障我国污水再生利用产业的良性运行。
污水再生利用产业在我国尚处于发展之初，它在未来是否能够发展到一定的市场规模，成为缓减水资源短缺和水污染严重的重要手段，将不仅取决于其自身的经济技术可行性，而且还与政府的产业政策密切相关。健全的污水再生利用产业政策可以发展污水再生利用产业，扩大再生水的需求，提高污水再生利用在解决水资源短缺的诸多解决方案中的重要性；可以规范污水再生利用产业，保障再生水安全性和经济效率目标的实现；可以激励污水再生利用企业提高运营效率、降低成本；可以优化政府职能，为污水再生利用产业的发展提供良好的体制环境。
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