煤化工行业C02的排放及综合治理探讨

煤化工行业C02的排放及综合治理探讨

余,钢  ,魏文霞

 陕西渭河煤化工集团有限责任公司       陕西 渭南  714000

摘要：煤炭是中国的主要化石能源，也是许多重要化工品的主要原料，随着国家经济的发展，化工品的需求也出现较高的增长速度。煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。我国根据自身能源结构特点，实行以煤为主的能源政策。但是在利用煤炭的同时，将会产生大量的C02。本文就C02的产生与减排进行了相关探讨。

关键词：煤化工：减排：二氧化碳：排放：污染：

Abstract: Coal is China's main fossil energy, but also the main raw materials of many important chemical products, with the development of national economy, chemical demand has a higher growth rate. Coal chemical industry has played an important role in the field of energy and chemical industry in China. According to the characteristics of our own energy structure, the implementation of coal-based energy policy. But in the use of coal at the same time, will produce a large amount of C02. In this paper, the production and emission reduction of C02 were discussed.

Key words: coal chemical industry: emission reduction: carbon dioxide: Emissions: pollution:

能源煤炭是中国的重要能源，也是许多重要化工产品的主要原料。我国拥有较为丰富的煤炭资源，煤炭保有储量超过1万亿t，发展煤化工产业将成为我国化工行业的重点和热点。从2006年至2020年，我国煤化工总计投资超过1万亿元。发展煤化工符合我国多煤少油的能源结构特点，但是面临C02排放的问题。以下将从煤直接液化、间接液化、煤制烯烃等煤化工技术过程中C02排放问题进行探讨。

一、煤化工中C02来源

1、煤直接液化过程中的C02排放

直接液化是把固体状态的煤在高压和一定温度下直接与氢气反应，使煤炭直接转化成液体油品的工艺技术。从反应过程来看，反应系统中的氧主要来自煤中氧，反应环境氢气纯度较高（氢气纯度约80％），反应后氧主要以水中氧的形式排出体系，C02产率较低。神华上湾煤在日本NEDOL工艺1t，dPSU装置上的C02产率约为2％．在美国HTI工艺PDU装置上的C02产率为0.34％。据估计，煤炭直接液化项目的C02排放量，每吨液化粗油约为2.1t。

2、煤间接液化过程中的C02排放

煤间接液化工艺主要由三大步骤组成：第一是煤的气化；第二是合成；第三是精炼。煤间接液化过程中的C02主要来自气化和合成两步。在煤的气化过程中，需要加入氧气和水蒸气作为气化剂，因此存在以下的C02生成反应：

C+02=C02

CO+H20=C02+H2

煤间接液化过程生产每吨液化产品的C02排放量约为3.3t。

3、煤制烯烃过程中的C02排放

煤制烯烃过程包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术。煤制烯烃过程中的C02主要来自煤气化过程，煤气化过程C02的产生与前述间接液化类似，煤在氧气和水蒸气存在的条件下产生CO2。另外，甲醇合成过程原料气变换工段又会将一部分CO变换反应生成H2和C02，以满足甲醇合成的要求，这样又会有部分C02生成，大部分C02在合成气净化过程中被脱除而进行排放。煤制烯烃过程的C02排放量按每吨中间产品甲醇计：约2t，按每吨最终产品烯烃计算：约6t。

二、煤化工中C02的综合治理

1、采用先进的煤气化技术

采用先进煤气化技术，可以从源头上减少C02的排放。衡量煤的转化或燃烧充分与否的重要指标是碳的转化率和灰渣残碳量。在煤化工行业，因为CO是生产原料，煤化工行业更多的是用碳利用率的概念来表述煤炭资源的利用。不同的煤气化技术生产的合成气，碳利用率是不同的。以先进的煤气化技术制合成气，可以提高碳利用率。

2、C02回收利用

大量已生成而因剩余被排放的C02的回收利用，不仅可以减少温室效应，保护环境，提高煤炭有效利用率，还可以为企业带来可观的利润。

3、利用C02相关转化技术

（1）目前存在一种C02＋02气化焦炭制备高纯CO技术，是一种较为新型的制气技术，它以焦炭（无烟煤、石油焦）为原料，02和C02为气化剂，以常压固定床连续气化的方法制备高纯度CO气，其成套技术已经通过全国煤化工技术专家的技术成果鉴定，是提高煤炭有效利用率的能源技术路线之一。

（2）甲醇和C02的羰基化反应。从热力学上说，由甲醇和C02的羰基化反应直接合成碳酸二甲酯是不可行的，需要改变反应路线。在碱催化剂作用下，甲醇和C02可发生羰基化反应生成碳酸二甲酯。此反应不仅利用了排放的C02，而且反应没有副产品生成，优于其他生产方法，是绝对的绿色化工。

（3）以C02为原料生产无机化工产品。C02与金属或非金属氧化物为原料生产的无机化工产品主要有轻质 MgC03、Na2 C03、N a HC03、C a C03、K2C03、BaC03、L i 2C03、活性 Mg0等，多为基本化工原料，可广泛应用于冶金、化工、轻工、建材、医药、电子机械等行业。

（4）C02加氢等技术目前正在进行攻关。C02加氢技术制备甲醇、二甲醚、乙醇、甲烷、低碳烯烃这些前沿技术，目前有的已积累了丰富的科研成果，有的正在进行技术攻关。攻关主要涉及2个方面的问题，一是催化技术，二是制氢技术，而尤以制氢为重要。需要寻找一条稳定的优质的制氢路线，目前正在积极发展绿氢产业。

（5）收集高纯度的C02输送至油田或埋存。收集高纯度的C02就近输送至国内各大油田以提高石油采收率。建议煤化工基地建设、规划时考虑利用附近C02管道（或离油田较近）或适于地理埋存地质，以减少C02的排放。

三、结语

随着碳达峰、碳中和的要求的提出，我国面临着碳减排的巨大压力。C02综合治理技术主要有C02储存技术、C02转化技术和C02循环利用技术三种。C02转化技术能从根本上减少大气中的C02，但尚存在技术瓶颈，而目前成熟的利用途径如作为食品添加剂等的市场需求量较低，因此在现阶段尚不能依靠C02转化技术实现C02减排任务。C02储存技术处理量大，在近期内有望能有效减少C02向大气中的排放，并且国际上利用油气储和煤层储的储存技术已较成熟并能通过提高油、气采率创造一定的经济价值。

作者简介：余钢(1986- ），男，本科，2008年毕业于郑州大学化学工程与工艺专业，现在陕西渭河煤化工集团有限责任公司从事煤化工工艺技术管理及生产运行管理；通讯地址：陕西省渭南市高新南区东风大街西段34号，陕西渭河煤化工集团有限责任公司，714000；

参考文献：

［1］葛志颖，等．C02＋02气化制气配水煤气生产甲醇的构想与可行性分析［J］．化肥工业，2006，（6）．

［2］ 房鼎业，关于能源化工的几点思考［J］．氮肥与甲醇，2007，（6）．

［3］ 张明辉，我国发展煤制烯烃产业的必要性和可行性探讨［JI，化工技术经济，2006（1）：17-20．

［4］舒歌平．煤炭液化技术［M］．北京：煤炭工业出版社，2003．

［5］ 段振豪，减少温室气体向大气层的排放---C02地下储藏研究［J］．地质评论，2004（5）：514-519．