煤化工工艺中二氧化碳排放与减排分析

煤化工论文第六篇：煤化工工艺中二氧化碳排放与减排分析

 

　　摘要：在煤化工生产作业中,煤炭是其主要原料,因此在燃烧过程中势必会产生碳硫污染物,其中又以CO2气体为主。众所周知,CO2是导致大气污染和温室效应形成的元凶之一,在低碳、生态、环保等发展理念下,煤化工行业必须要加大对碳排放的监管,积极探索有效的减排技术,严格遵循煤化工工艺流程,从而实现节能减排的目的。基于此,立足煤化工行业,首先分析了煤化工工艺过程中CO2排放情况,并对其减排技术进行详细探讨,以供行业参考。

 

　　关键词：煤化工工艺; 减排技术; CO2排放;

 

　　Analysis of CO2 emission in coal chemical process and key points of emission reduction technology

 

　　Mei Shuxiong

 

　　Yunnan Tai'an Engineering Technology Consulting Co.,Ltd.

 

　　Abstract：In coal chemical production operations, coal is its main raw material, so carbon and sulfur pollutants are bound to occur in the combustion process, of which CO2 gas is the main. As we all know,CO2 is one of the culprit leading to the formation of air pollution and greenhouse effect. Under the development concept of low carbon, ecology and environmental protection, the coal chemical industry must increase the supervision of carbon emissions and actively explore effective emission reduction technologies.Follow the coal chemical process to achieve energy saving and emission reduction. Based on this, this paper is based on the coal chemical industry, first analyzes the CO2 emissions in the coal chemical process, and discusses its emission reduction technology in detail for industry reference.

 

　　作为世界第二大经济体，随着我国市场建设持续深入推进，对煤炭能源的需求不断提高。需求拉动技术增长，煤化工行业发展形势良好。但是，随着煤炭大量焚烧，以及低碳、绿色、生态等环保理念的普及，人们已经逐渐意识到煤炭排放物对大气环境污染的严重性，煤化工行业因生产过程中排放大量CO2而制约了自身的发展。在全球气候逐渐变暖的背景下，作为碳排量大国，有必要带头做好起节能减排工作，大力发展减排技术，不断优化煤化工工艺。

 

　　1 煤化工工艺CO2排放过程

 

　　1.1 煤制甲醇工艺

 

　　在煤制甲醇工艺过程中，主要涉及煤气化、甲醇合成、净化等环节，而煤气化环节是CO2排放的主要过程[1]。具体而言，是指在氧气和水蒸气充足的环境下，煤炭与之发生化学反应最终产生CO2的过程，其化学反应式为：C+O2=CO2,CO+H2O=H2+CO2。与此同时，原料中CO和H2的物质的量比在甲醇合成过程中与2非常接近，而CO和H2的摩尔比在煤气化环节中则小于2。为了满足甲醇生产需求，可以借助水煤气将部分CO转换为CO2和H2。而这一过程中只有极少数CO2会参与甲醇合成，更多的CO2将会通过后续净化环节被排放。相关统计数据显示，在煤制甲醇工艺中，每生产1t甲醇，CO2排放量则高达2t左右。

 

　　1.2 煤制烯烃工艺

 

　　煤制烯烃工艺与煤制甲醇工艺过程一样都会排放大量的CO2，其工艺流程包括煤气化、甲醇合成、合成净化、甲醇制烯烃。而煤气化、甲醇制烯烃两个环节是CO2产生的主要环节。相关统计数据显示，煤制烯烃工艺每生产1t烯烃，CO2排放量则高达6t，这与甲醇转化烯烃是由多种气化剂相互干预反应实现的有很大关系。

 

　　1.3 煤直接液化工艺过程

 

　　煤制油工艺中，CO2排放主要集中在两个环节，其中一个就是煤直接液化过程。在这一过程中，以高温为媒介，煤和H2直接液化生成液体油，如图1所示。煤炭与氧气在和氢化剂反应后，随着水的排出氧气随之排出，因此CO2的排量较低。据数据统计显示，每生产1t液化油，CO2排放量为2.1t。

 

　

　　图1 直接液化流程   

 

　　1.4 煤间接液化工艺过程

 

　　煤间接液化工艺过程较之直接液化工艺更为复杂，包含煤气化、气化合成、精炼提纯三个环节。其中，CO2产生的主要环节集中在煤气化和气化合成两个阶段。从图1直接液化流程中看出，水蒸气和氧气是煤液化发生的气化剂，主要经历四个反应过程：(1)CO与H2O生成CO2和H2过程，称之为水煤体变换反应；(2)CO与H2在铁基催化剂作用下，发生F-T反应，生成CO2和C2H2;(3)CO和H2发生甲烷化反应，生成CH4和CO2;(4)一氧化碳发生歧化反应，生成C（单质）和CO2。据统计，煤间接液化工艺每制成1t液化油，CO2排放量为3.3t。

 

　　2 煤化工工艺过程中CO2减排技术要点

 

　　2.1 CO2存储技术

 

　　CO2存储技术顾名思义就是对煤化工工艺过程中排放的CO2进行收集的技术。通过先进工艺对CO2进行分离和压缩处理，然后借助管道将CO2气体输送至封闭的地下[2]。虽然经过这样处理CO2不会消失，但是能够在较长一段时间内无法与大气接触，能够对大气中CO2的含量进行控制。同时，将CO2注入到没有开采完全的煤层和油气层，还能够提高其开采效率，提高开采产量，但可能会对地下水环境造成污染，导致地面出现塌陷或升高情况。

 

　　2.2 CO2循环利用技术

 

　　可循环利用是当前资源利用的大趋势，对CO2进行循环利用是实现节能减排的重要举措。煤化工工艺中所排放的CO2气体中含有大量杂质且浓度高，给循环利用带来了一定难度。煤化工企业可以利用其物理性质和化学性质，将其制作成灭火器物质、食品添加剂等。近几年，在CO2循环利用中，超临界萃取技术应用发挥了重要作用，该技术操作简便、工艺流程并不复杂，自身具有萃取率高、萃取分离物易分解的优势，再加之CO2具有稳定的化学性质、安全无毒，成本低，因此CO2作为超临界萃取剂，能够轻易满足临界所需条件。目前，利用超临界萃取技术进行CO2再循环利用主要集中在从天然香料中提取附加值高的热敏性成份[3]。

 

　　2.3 CO2转化技术

 

　　CO2转化技术主要是借助CO2的化学性质，通过化学反应将CO2转变成其他物质，然后进行资源再利用，其中最典型的例子就是绿色植物光合作用，在吸收CO2后，通过化学反应可以产生大量的氧气。目前CO2转化技术在人工技术领域也得以应用，可以借助CO2制备水杨酸、碳酸盐等物质。常见的转化技术：一是，将CO2转化成为脂类物质，如转化后形成的碳酸二甲酯具有较高的附加值，是一种相对环保的化工原料，可以用于汽车、建材、光电子产品、食品包装等领域[4]；二是，将CO2转化为可降解塑料。利用CO2制备出可降解塑料，一方面能够有效控制煤化工工艺过程中CO2的排放量，另一方面也能起到环保作用，避免大规模生产难以降解的塑料制品而加剧对环境的污染。

 

　　3 结语

 

　　为了顺应时代发展需求，践行低碳环保理念，煤化工行业必须要加强对工艺生产过程中CO2排放量的控制，根据工艺特点，合理选择适宜的CO2减排技术，尽可能减少CO2排放。

 

　　参考文献

 

　　[1]田涛,王之茵,刘兆鑫.煤化工生产过程CO2排放及减排研究[J].石油石化绿色低碳,2019,3:6-10.

　　[2]王卫峰.煤化工工艺中二氧化碳减排技术研究[J].化工设计通讯,2018,44(12):20

　　[3] 梁杰.现代煤化工技术应用及发展综述[J].中国化工贸易,2017,9(16):125.

　　[4]车帅,宋延丽,王义松,等.CO2减排技术的研究进展及在我国推广的障碍分析[J].冶金能源,2017,36(a02):111-113.