煤化工工艺中二氧化碳减排技术及应用研究

王琦

摘 要：我国的煤化工产业对于工业经济具有非常重要的作用。近几年，受社会经济飞速发展的影响，煤化工产品的需求也不断上升，这也就对煤化工工艺提出了更高的要求。除了要对煤化工产品的质量进行保证之外，也要对生产环保进行重视，特别是CO2减排。文章针对煤化工工艺中的 CO2排放，分析了CO2减排技术以及应用。

关键词：煤化工工艺；二氧化碳；减排技术；应用

众所周知，煤炭资源在我国经济中起着举足轻重的角色，尤其是在我国经济发展初期，煤炭在国民生活和基础设施中起了重要的作用。由煤炭衍生的大量的化工用品也在人民生活中扮演了重要的角色。但随着煤炭的大量使用，环境污染问题也接踵而来。大量的焚烧不但使得煤炭的使用率较低，而且污染也相当严重。这也使得我国的煤化工产业的发展遇到瓶颈。在全球气候逐渐变暖的大前提下，我国作为碳排量大国，应当大力发展二氧化碳减排技术。

1 煤化工生产中CO2的排放

当前，主要在这几个煤化工工艺中会排放 CO2：（1）煤制甲醇，在该生产工艺中，一般要经过煤气化、合成气的有效净化及甲醇的合成等过程，其中以煤气化中的 CO2产生最多，原因在于煤炭在 H2O、O2一同存在状态下出现燃烧反应而产生 CO2和 H2，而 H2乃甲醇合成不可或缺的一个原料，除极少部分 CO2应用到甲醇合成中，绝大部分在合成净化中被排放。有数据显示，生产1t 甲醇会排放2～2.5t 的 CO2。（2）煤炭液化，现阶段在高压、既定温度状态下可将固态煤和 H2反应转变成液体油品，这就是煤炭液化工艺。相对而言，该工艺中的 CO2排放量较少，据估计产出1t 液化油品会排放1～1.5t 的 CO2。

2 二氧化碳减排技术

目前，国内外对于二氧化碳减排研究主要有两个方向。一种是提高煤炭等其他化石能源的使用效率，从根本减少消耗，即节能减排。另一种则是将排放出的二氧化碳收集起来埋存到地下，这样做可以降低空气中二氧化碳的浓度[1]。目前来讲，煤化工企业的二氧化碳的减排技术一般有二氧化碳的收集保存、循环利用以及化学转化三种。前2种方法可以阻止二氧化碳排放到大气中，但用性不高。而化学转化法是將二氧化碳转化为化工产品变废为宝，保护了环境的同时，也达到了减排的目的。

2.1 收集保存技术

这个技术是当前应用较多的技术。先将二氧化碳收集，然后经过分离和压缩等程序，最后把压缩后的二氧化碳输送到地下深层并妥善保存。保存的地层主要是开采完的石油和天然气井，这种技术在我国得到了相当大的发展。研究还表明，储存了二氧化碳的油气田的回采率大大提高，大概可以增加油田产量约10%左右[2]。另外，往海底深咸水层中存入二氧化碳之后，还可以与周围的金属离子在高压下生成碳酸盐。但是，这种技术并不是十分安全的，二氧化碳在地壳运动过程中会逃逸，污染环境的同时还会加剧气温的上升。此外，二氧化碳还会与地下的重金属元素发生反应，渗透到地下会污染地下水。

2.2 二氧化碳的循环利用

对二氧化碳进行循环利用不仅可以变废为宝，还可以达到节能减排的作用。煤化工生产过程中排放的二氧化碳浓度高并含有大量杂质气体，这给循环利用带来了很大的麻烦。煤化工企业可以利用二氧化碳的物理化学性质对其进行再次利用，比如制造灭火器、食品添加剂等等。近年来，超临界萃取技术在二氧化碳的再循环过程中发挥了很大的作用。二氧化碳作为超临界萃取剂，它的化学稳定性好，而且容易达到临界条件，在操作过程中也比较安全和简单，所以该项技术在今后还有很大的发展前景。

2.3 二氧化碳的分离和输送

二氧化碳的分离和输送技术，相对而言比较有效。这是因为煤化工过程中产出的二氧化碳浓度较高，这样就比较好收集，进而节约成本。例如以纯氧为氧化剂的现代气流床煤气化技术生产的合成气，它的二氧化碳分离成本都是较低的。在进行分离和输送的时候因为二氧化碳中的杂质气体，所以需要特殊的管材来进行运输。通过分离和输送二氧化碳，在减排的同时还不会影响日常的煤化工生产和加工，该项技术还是值得大力发展。

2.4 二氧化碳的转化固化

煤化工行业二氧化碳的减排除了收集保存之外，还可以将其进行转化，这样才可以达到一种良性循环[3]。目前，二氧化碳的转化、固化技术也在大力发展。二氧化碳固化主要指的是生物吸收二氧化碳之后生成有机物质，这主要是通过大自然中的生物进行，属于天然的良性循环。生物固化二氧化碳没有任何的后顾之忧，减少二氧化碳排放同时，还可以利用光合成生成柴油。

2.5 二氧化碳的化学转化

二氧化碳的化学转化顾名思义主要是利用化学方法将其转化为其他物质，对碳氢原子的还可以再利用。我们知道，植物通过光合作用吸收二氧化碳生成氧气就是化学过程。目前，比较成熟的二氧化碳化学转化技术主要是制备碳酸盐、水杨酸、硼砂、双氰胺、对烃基、苯甲酸等产品。近几年，利用二氧化碳制造可降解塑料成为一个新的研究方向。我国是世界上最大的塑料制品生产国，而塑料制品原材料还在依靠进口。二氧化碳制取塑料技术将极大地降低塑料原材料的进口，生产成本大大降低，故该技术未来可能形成规模化生产。不仅可以制备可降解塑料还可以减少二氧化碳的排放，一举两得。目前，只有日本、韩国、美国等能实现年产上万t的规模。我国由于合成率的限制，年产只有千t左右。该方法不仅具有经济意义，还具有重要的环保意义，各大研究中心和高校应该将此作为重要的研究课题，加大高效率合成催化剂的研究力度，为我国二氧化碳可降解塑料的规模生产和二氧化碳的减排做出贡献。除了以上转化技术之外，目前还可应用催化合成技术利用二氧化碳生产甲醇、烃类、酯类等化工产品；蔬菜、瓜果的保鲜贮藏也离不开二氧化碳，因为它的制冷效果好，成本低，又没有二次污染；二氧化碳在饮料行业也大有用处，我国的饮料消费约占消费量的30%，这是很有发展潜力的；二氧化碳还可用于在烟草工业。在前面提到的二氧化碳减排技术中，二氧化碳的收集保存、循环利用和化学转化这3种方法都具有自身的优势。其中，二氧化碳的储存技术占有绝对优势，因为它的储存量大，而且这个技术很成熟，全球有很多国家都有应用，但并不能从根本上减少二氧化碳的总量，只是暂时缓解它对气候造成的影响。二氧化碳的化学转化技术相比较其他而言，现在还不能大规模的投入生产，但这个技术可以生产附加值很高的化工产品，还可以提高企业的经济效益，扩大规模，形成很有价值的工业产链，是实现减排的重要的关键技术，我国应该大力发展这种技术。

结束语：

综上所述，当前阶段，为了推动经济社会的快速、稳定发展，提升环境效益，加大对环境生态保护的重视力度非常重要，同时这也是新时期下经济发展的重要需求。处于经济全球化日益深入的现在，为了满足社会经济以及国家战略的多项需求，煤化工工艺发展已经成为一个必然的发展趋势，同时CO2减排也就成为煤化工行业发展过程中面临的新挑战。二氧化碳减排技术的应用，有利于满足国家能源需求，进而达到节能减排的根本目的。

参考文献：

[1]翟明洋，林千果，王香增，高瑞民，陶红胜，江绍静，王宏，梁凯强. 二氧化碳管道运输系统优化模型及其应用[J]. 哈尔滨工业大学学报，2017，（08）：1-9.

[2]李玲. 技术进步对二氧化碳减排效应影响研究——基于2002-2012年中国工业行业数据的实证分析[J]. 经济师，2017，（03）：9-11.

[3]宋名秀，孙洪志，阿布都拉江？那斯尔，王付燕，王倩，朱维群. 二氧化碳减排技术路线探讨[J]. 现代化工，2013，（08）：5-8.endprint