煤化工工藝過程CO2排放分析及其減排技術

孔德會

（天保中天科技（天津）股份有限公司，天津 300308）

從整體上來看，當前我國很多產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營發(fā)展過程中都與煤化工產(chǎn)業(yè)有著千絲萬縷的聯(lián)系，煤化工在很長一段時間內(nèi)都將成為我國化工行業(yè)的發(fā)展重點和熱點。因此，著重發(fā)展煤化工，針對煤基液體燃料等相關物質(zhì)進行不斷的研發(fā)和應用，從而有效推進煤炭液化示范工程建設得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，促進我國煤炭深度加工產(chǎn)業(yè)不斷創(chuàng)新并實現(xiàn)轉型升級，這也成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的主流方向。而從實踐中來看，在煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中也面臨著比較嚴重的CO2排放問題，對此，需要著重針對該類問題進行深入探究，并提出行之有效的減排技術，這有著十分深遠的現(xiàn)實意義。

1 煤化工工藝過程CO2排放分析

當前，從實踐情況來看，在我國的煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，所呈現(xiàn)出的發(fā)展重點就是現(xiàn)代煤化工，在實際的運行過程中，主要是通過煤氣化制合成氣，然后再結合實際情況對其進行深加工，而有效生成與之相對應的各類型的煤基能源化工品。煤化工工藝在這些產(chǎn)業(yè)中都可以作為特別關鍵的技術，對于煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，是基礎所在。針對各項煤化工工藝過程CO2排放情況而言，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 煤制甲醇工藝流程中CO2的排放

煤制甲醇工藝流程主要體現(xiàn)在：煤氣化、合成氣的凈化、合成甲醇。在具體的操作環(huán)節(jié)，煤氣化會使得CO2排放量有很大的增長。煤氣化主要指的是在煤的氣化爐高溫作用以及氧氣和水蒸氣等相關氣化劑的氣化反應中所呈現(xiàn)出的反應過程，其反應機理特別復雜，CO2生成的反應公式主要體現(xiàn)為：①C+O2=CO2；②CO+H2O=CO2+H2。除此之外，由于整體的氣化過程會獲取到H2/CO，其摩爾比要比用來合成甲醇的原料氣中H2/CO 摩爾比相對來說更小一些，因此針對這樣的情況，就需要確保一部分的CO 與水煤氣進行變換反應而產(chǎn)生相對應的H2和CO2，在這樣的情況下就可以再一次生成CO2。

1.2 煤直接液化工藝過程中CO2的排放

煤直接液化工藝的整個過程中所涉及的基本原理主要體現(xiàn)在把原本固體狀態(tài)的煤放到高溫高壓的環(huán)境之下，并且和氫氣產(chǎn)生相對應的直接反應，在這樣的情況下，就可以有效轉化成為液體的油品。從相應的反應過程中可以充分看出，氧氣是源于煤炭本身的，如果氫氣的含量相對比較高，氧氣就會在反應之后通過水的形式進行釋放，并且產(chǎn)生很少的CO2。

1.3 煤制油間接液化法工藝流程中CO2的排放

把煤間接液化成為石油，所涉及的步驟主要包括三個方面，分別是：煤氣化、煤化氣合成、精煉。在整個過程中，是煤氣化和煤化氣有效合成CO2，在煤氣化過程產(chǎn)生CO2，這個步驟和煤制甲醇的過程基本上保持一致。與此同時，在煤化氣的合成過程中，也會產(chǎn)生與之相對應的CO2生成反應，使其得到充分的釋放。例如，經(jīng)過相對應的反應，有效采取間接液化法生產(chǎn)1t 的液化產(chǎn)品，可以排放CO2約為3.3t。

2 煤化工工藝過程CO2減排技術分析

2.1 有針對性的收集和保存CO2

該減排技術主要是把CO2進行有針對性的收集和分離，并對其進行切實有效的壓縮，然后利用加壓動力的形式把壓縮之后的CO2通過管道的形式輸送到地下的深層或者海底，以此充分確保CO2和大氣環(huán)境能夠保持長期的隔離狀態(tài)，使其在深層次地質(zhì)結構中有效保存?，F(xiàn)階段，很多煤化工企業(yè)往往會把CO2在廢棄的地質(zhì)結構中進行儲存，從污染的層面進行分析，該類地質(zhì)結構對于CO2都有特別理想的隔離性，長期儲存的效果更為理想。通過研究和實踐可以進一步看出，向廢棄油氣田注入高壓CO2可以使油產(chǎn)量進一步提升，大約在20%。除此之外，因為海底深部的鹽水層有特別豐富的金屬離子，向內(nèi)部注入CO2能夠確保金屬離子與CO2在高壓的作用下生成碳酸鹽，這樣能夠進一步隔離和固定好CO2。

2.2 用好CO2循環(huán)利用技術

CO2可以在社會、經(jīng)濟等一系列相關方面體現(xiàn)出至關重要的作用和價值，例如，可以有效通過液態(tài)CO2氣化的過程中與植物能夠立刻分離的特征，使其作為效率更高的溶劑進行應用。同時，液態(tài)CO2釋放出大量的熱氣，會在固化作用下成為干冰，干冰在多個領域都有著十分顯著的應用效益。在煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，進一步有效研發(fā)和不斷應用CO2新興技術，所涉及的應用范圍主要體現(xiàn)在：用CO2替代N2進行粉煤的密相輸送介質(zhì)技術。粉煤加壓氣化所涉及的核心技術就是的密相輸送技術。密相輸送是氣力輸送中一種特別關鍵的形式，主要指的是在密閉的管道內(nèi)輸送粉煤，與此同時，在實際的輸送環(huán)節(jié)有效進行加熱、干燥、冷卻等相應的物理或化學操作。用來粉煤密相輸送的氣體有N2或CO2，CO2可以替代N2作為粉煤輸送的介質(zhì)，CO2也可以作為氣化劑，在具體的輸送環(huán)節(jié)和焦炭進行相對應的化學反應，從而有效生成CO，這樣能夠在更大程度上有效降低合成氣中H2含量，為合成氣的后續(xù)煤化工加工提供便利的條件。

2.3 切實有效的應用CO2轉化技術

CO2轉化技術主要是基于CO2本身的化學性質(zhì)，通過相對應的化學反應使其轉化成為其他物質(zhì)，然后，再資源化的利用該物質(zhì)，其中最為典型的例子就是綠色植物的光合作用。在植物充分吸收二氧化碳之后，能夠生成氧氣。在人工技術的范圍內(nèi)，可以通過CO2來有效制作水楊酸、雙氰胺、碳酸鹽等物質(zhì)，使其呈現(xiàn)出巨大的應用優(yōu)勢。其中最為典型且十分先進的CO2轉化技術主要體現(xiàn)在以下兩種：一是把CO2轉化為脂類，如碳酸二甲酯等，在轉化之后生成的產(chǎn)品，有著特別高的附加值，可以使企業(yè)的經(jīng)濟效益得到顯著提升。二是把CO2轉化成為可以降解的塑料，為人們提供更大的便利。

3 結語

總而言之，在煤化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，所涉及的二氧化碳減排技術主要包括：有針對性地收集、保存，并且循環(huán)利用CO2，同時對其進行相對應的化學轉化。每種方法都有自身的優(yōu)勢和劣勢，在具體的運用過程中，要結合實際情況，貫徹落實科學發(fā)展觀，充分利用CO2循環(huán)利用技術中超臨界萃取術等相關內(nèi)容，并對其進行不斷的深入研究和應用，由此充分確保CO2變廢為寶，在最大程度上實現(xiàn)節(jié)能減排，對其進行大規(guī)模的利用，有效利用碳氫原子使其轉化為油化工產(chǎn)品，進一步提升碳氫原子的經(jīng)濟效益和社會效益，使煤化工企業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，以確保煤化工行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。