煤化工行業(yè)的co2排放及其減排措施

袁悅婷(陽(yáng)煤集團(tuán)化工研究院，山西 太原 030006)

煤化工行業(yè)的co2排放及其減排措施

袁悅婷(陽(yáng)煤集團(tuán)化工研究院，山西 太原 030006)

煤炭資源是我國(guó)使用最為廣泛的化石資源，也被用來(lái)合成大量的化工產(chǎn)品。煤化工作為基礎(chǔ)工業(yè)生產(chǎn)方式，是我國(guó)工業(yè)的基石。但是，當(dāng)前階段我國(guó)煤的使用效率較低且污染嚴(yán)重，由此若無(wú)法有效控制煤資源利用過(guò)程中的問(wèn)題，我國(guó)的煤化工就無(wú)法取得跨越式發(fā)展。因此降低生產(chǎn)過(guò)程及使用過(guò)程中co2的排放已經(jīng)擺在了臺(tái)面上。

煤化工；減排；co2排放；能源政策

當(dāng)前階段，我國(guó)是世界上的煤炭消費(fèi)大國(guó)也是世界上的煤炭生產(chǎn)大國(guó)，煤炭作為我國(guó)目前應(yīng)用最為廣泛的礦產(chǎn)資源，大量化工產(chǎn)品都由其合成。但近幾年來(lái)，煤炭?jī)r(jià)格一路走跌，大量煤炭企業(yè)也被淘汰，根據(jù)《中國(guó)煤炭消費(fèi)總量控制規(guī)劃研究報(bào)告》建議，“十三五”末中國(guó)應(yīng)該通過(guò)兼并重組，淘汰落后產(chǎn)能，將煤礦企業(yè)數(shù)量由2015年的6390家壓縮到3000家以內(nèi)。如何利用煤炭資源，如何發(fā)展煤化工企業(yè)，如何確保我國(guó)的能源安全，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)運(yùn)行。是我們目前的重點(diǎn)研究方向。

山西省作為我國(guó)的煤炭大省，面臨著煤炭轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。煤炭轉(zhuǎn)型并不是一朝一夕可以完成的，但必須把握好轉(zhuǎn)型的方向。要始終朝著集約、高效、綠色的方向努力前進(jìn)。把握好能源轉(zhuǎn)型的“清潔化和低碳化”更是重中之重。

1 煤化工與co2排放

煤化工技術(shù)大都以co2為副產(chǎn)物，co2的產(chǎn)生貫穿工業(yè)生產(chǎn)的全過(guò)程，這與節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策相悖。這也是煤化工擴(kuò)大發(fā)展反對(duì)者最主要的依據(jù)。其實(shí)，煤化工并不是co2最大的生產(chǎn)者，生產(chǎn)熱電的才是導(dǎo)致大量co2產(chǎn)生的根本原因。當(dāng)前階段，我國(guó)的電力工業(yè)以熱電作為核心，超過(guò)一半的煤都被用來(lái)進(jìn)行發(fā)電。

在建設(shè)過(guò)程中，煤化工的項(xiàng)目盤(pán)子都較大，整個(gè)工廠的產(chǎn)能都以百萬(wàn)噸來(lái)計(jì)算。其生產(chǎn)出大量的二甲醚、甲醇、烯烴、煤制油等等，這就使得煤化工吸引了極大注意力，繼而整個(gè)煤化工所受壓力較之于熱電產(chǎn)業(yè)更大。2015年，我國(guó)的鋼產(chǎn)量猛增至15億噸、水泥產(chǎn)量達(dá)到20億噸，在生產(chǎn)鋼與水泥的過(guò)程中，消耗了大量的煤，但最后，co2過(guò)量排放的責(zé)任全都被推給了煤化工。

2 煤化工中co2來(lái)源

2.1 煤直接液化過(guò)程中產(chǎn)生的co2

直接液化就是將固態(tài)煤在高溫高壓下和氫氣反應(yīng)，是煤轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w。其流程如圖1，分析反應(yīng)的全過(guò)程，反應(yīng)中的氧主要由煤提供，且反應(yīng)是在極高濃度的氫氣環(huán)境（大于80%）中反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的氧則經(jīng)由水流排出，其產(chǎn)生co2效率很低。

圖1

2.2 煤間接液化過(guò)程中的co2排放

煤間接液化工藝包含下述三個(gè)部分：其一是煤的氣化；其二是合成；第三是精煉。氣化和合成是產(chǎn)生co2最主要來(lái)源。煤在氣化過(guò)程中都以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，由此煤間接液化，產(chǎn)生CO2的反應(yīng)過(guò)程為：先把煤炭在高溫下與氧氣和水蒸氣反應(yīng)，使煤炭全部氣化，將粗煤氣凈化成為硫化氫和二氧化碳，轉(zhuǎn)化成為合成氣(H2+CO)，然后再在催化劑的作用下合成為液體燃料。

3 綜合整治煤化工中co2

3.1 升級(jí)當(dāng)前煤氣化技術(shù)

煤化工對(duì)煤的使用達(dá)到了淋漓盡致的程度?？刹捎靡欢ㄊ侄螌⒚褐瞥珊铣蓺怏w，其中的有效成分(co+H2)的含量受設(shè)備的影響。這就需要用更先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)投入煤化工產(chǎn)業(yè)，這樣就能提高能源利用效率，降低co，CH等的排放。

3.2 co2回收利用

回收利用生產(chǎn)過(guò)程中排放的co2，對(duì)整體的co2控制有良好的助益。

3.3 利用co2+o2氣化技術(shù)

co2+o2氣化焦炭制備高純co技術(shù)是新技術(shù)，其中o2與co2為氣化劑，在常壓下制備co再回收co2綜合處理：

(1)甲醇和co2的羰基化反應(yīng)。在堿催化劑作用下，甲醇和co2可 發(fā) 生 羰 基 化 反 應(yīng) 生 成 碳 酸 二 甲 酯∶2CH3OH+CO2→(CH3O)2CO，這一反應(yīng)將作為co2原料并且產(chǎn)物單一高效。

(2)二甲醚和co2反應(yīng)。二甲醚在堿催化劑作用下和co2反應(yīng),生成碳酸二甲酯∶CH3OCH3+CO2→(CH3O)2CO。

(3)以co2為原料生產(chǎn)無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。co2與金屬或非金屬氧化物為反應(yīng)，生產(chǎn)的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品主要有輕質(zhì)MgCO3、Na2CO3、NaHCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、Li2CO3廣泛用于各行各業(yè)。

(4)co2加氫這一技術(shù)著眼未來(lái)。co2加氫技術(shù)制備甲醇、二甲醚、乙醇、甲烷、低碳烯烴等，目前大都處在研究階段，尚不能大規(guī)模投入生產(chǎn)。最主要解決的就是催化與制氫這兩大難題。（5）制備高純度co2注入油田。在油田中注入co2可以提高油田的出油率。

（6）回收燃燒廢氣中的co2。回收燃燒產(chǎn)生的廢氣，分離其中的co2，再將其與煤氣混合，得到co2和CH4比例基本相同的混合氣，再和炭進(jìn)行反應(yīng)，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合成氣，既充分利用了資源，又解決了污染問(wèn)題，且有望實(shí)現(xiàn)焦化工業(yè)co2的零排放。

4 結(jié)語(yǔ)

跨越式發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，帶來(lái)了大量問(wèn)題，co2排放量的飛速上升就是其中一種，我國(guó)急需解決這一問(wèn)題。解決co2排放問(wèn)題，需要對(duì)現(xiàn)有的co2儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化、循環(huán)利用的技術(shù)進(jìn)行改造升級(jí)，其中最根本的手段就是co2轉(zhuǎn)化技術(shù)，但這一技術(shù)仍然未能取得突破，無(wú)法大規(guī)模投入應(yīng)用；至于儲(chǔ)存技術(shù)，則較為成熟，可以將之投入實(shí)際應(yīng)用。發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)是基于我國(guó)國(guó)情的必然選擇，協(xié)調(diào)好煤化工產(chǎn)業(yè)與減少co2排放量之間的關(guān)系，是我們的努力方向。