煤化工工艺二氧化碳减排技术研究

卫立功，孙东峰

（1.江苏索普工程科技有限公司，江苏镇江 212000；2.镇江迪赛尔工程设计有限公司，江苏镇江 212000)

面对市场对于煤化产品、煤炭资源需求量的不断增加，社会对煤化工工艺的要求在不断增加。作为不可再生能源的煤炭，如果不完全燃烧，就会释放非常多的碳硫污染物，破坏生态系统的平衡。有数据显示，国内虽然有着世界上储备最丰富的煤炭资源，不过整体利用率相对较低，无法完全燃烧成了常态。为了体现与顺应可持续发展理念，就必须做好煤化工工艺的开发和研究，处理好二氧化碳减排技术，发挥减排技术价值。

1 煤化工生产中的二氧化碳来源

1.1 煤制甲醇

在用煤炭生产甲醇的过程中，需要用到气化与合成气净化等步骤。在这个过程中会产生很多二氧化碳。在同时存在水与氧气的环境下，煤炭能够充分燃烧[1]。在燃烧中总共有两种化学反应。第一种煤炭和氧气在化学作用下生成二氧化碳。第二种一氧化碳和空气中的水分反应生成氢气与二氧化碳。甲醇合成中，氢气是必不可少的介质。要让水跟一氧化碳进行充分反应，生成二氧化碳与氢气。以上两个主体反应最后就会产生二氧化碳，当然也会有一些甲醇生成。剩下的就会排放到室外，形成严重污染。有资料显示，1t甲醇的合成往往需要2t二氧化碳的排放。

1.2 液化

在煤化工中，煤制油二氧化碳主要发生在液化过程中，液化中氢气与煤炭高温反应，变成液体油，此时煤炭能够提供相应的氧气，在和人工加入的氢化剂作用中发生变化，导致氧气浓度在水蒸气蒸发的同时不断降低，此时二氧化碳的产率也会一起下降。有资料显示，液化环节1t液化油的生产排放的二氧化碳达到了2.1t。

1.3 间接液化

该步骤说的是精炼提纯、煤化气合成、煤化气。其中煤化气合成与煤化气是最主要的二氧化碳来源。按照液化的条件可以了解到，水蒸气与氧气都是煤液化主要反应气化剂，在下述四个流程中发生变化。第一个流程水媒体变化。该过程中，水和一氧化碳反应生成氢气与二氧化碳。第二个流程铁基催化剂F-T反应，该过程中，催化剂会让氢气与一氧化碳会生成乙炔和二氧化碳。第三个流程甲烷反应，氢气与一氧化碳生成二氧化碳和甲烷。第四个流程歧化反应。在反应中，一氧化碳变成了二氧化碳与单质碳。有资料显示，间接液化过程中，液化流程二氧化碳释放量能够达到1t。

1.4 煤制烯烃

该反应是煤制甲醇深化反应，需要用到净化合成气、煤气化、甲醇合成与甲醇制烯烃总共四个步骤。这一反应实际上是对各种各样的气化剂互相干预得到的反应，有着比较复杂的流程。有资料显示，用这个工艺每生产1t的甲醇，最起码要排放二氧化碳2t。如果以烃的生成条件来看，1吨烃要排放二氧化碳6t。

2 焦化工艺

煤炭工业中的焦化是常见技术手段，能够生产出高附加值产品。这种技术不仅对于煤炭行业意义重大，同时对于其他附属行业发展同样也有很大意义和作用。该技术近些年贯彻我国可持续发展追求，朝高环保性、低成本方向发展[2]。煤炭液化是比较常见的技术，虽然当前国内还没有完善的技术条件。不过从其趋势可以看到，其未来有巨大发展潜力，是未来的重点发展方向。

3 碳交易应对策略

碳交易中有这样两个点需要充分考虑。首选是交易前如何应对生产分配。一方面要结合国家实际发展状况，做好配额生产。另一方面则是当前国内并没有完善的煤化工项目工艺，配置不够成熟。许多内容甚至无法达到国家标准。对此国家需要对行业情况给予相应支持和政策帮助。要结合企业实际状况制定配额条件。企业过渡期间需要做好技术创造和发展，提高生产效能。生产中控制二氧化碳排放量。结束过渡期以后，要确保生产环节能效与二氧化碳排放标准、能力契合国家要求，逐渐控制二氧化碳排放。

4 煤化工生产流程

4.1 选择合适的煤气化工艺

煤气化的时候，应用二氧化碳作为生产传输介质，二次利用废气，能够很好地控制二氧化碳的排放量。富氢气体与煤的共同气化能够有效提高合成气碳氢比例，解决二氧化碳过多的排放量和能量损耗。合气技术的应用，能够保障氢气的利用率得到最大化，有效控制二氧化碳的排放。

4.2 煤化流程与工艺的改造

相较于其他工业的生产流程，煤化工二氧化碳多发生在直接排放与间接排放过程。比如生产、供电、供热、设备泄漏、化石能源转换中出现的二氧化碳。为了减少二氧化碳排放，就必须做好煤化工流程与工艺改造工作，发挥冗余氢气价值，解决二氧化碳的过多排放问题，实现变废为宝目标。比如甲醇的制取，制备中，反应器中会积存大量氮气，而这种现象会干扰到反应效率。所以合成中需要适当地放掉一些气体，让其中反应实现动态性的平衡。放气直接燃烧会损耗大量氢气能源，此时需要用膜分离技术进行氢气回收，重复利用、循环利用氢气，减少损失，避免能耗浪费，最大化效益。

5 煤化工二氧化碳减排技术

5.1 收集保存二氧化碳

该技术能够充分收集煤化过程中产生的二氧化碳，随后用相应的技术压缩与处理二氧化碳，将其送入海底。这样就能够把二氧化碳和大气环境隔离。当前国内煤化工生产中，大多都会将煤化工二氧化碳存储到长期没有使用的计划地质，比如开采后的油田、深海地带和开采成本高的区域。有资料显示，向开采后油田注入二氧化碳，不仅能够解决当前二氧化碳对环境的污染问题，同时还能够提高油田产量稳定性，对油田回采有很大的帮助。当然这种方法虽然是比较妥当的手段，但仍要注意该方法存在很大的危险，要妥善处理作业过程。

5.2 循环利用二氧化碳

处理二氧化碳的过程中，除了可以把二氧化碳放到深层地质、深海当中，还要发挥其物理性质优势，循环利用。比如目前常见的循环技术如食品添加剂、灭火器制作等。另外还可以发挥二氧化碳的填充气体作用，使用在各种工业生产体系。循环使用二氧化碳最受关注的莫过于超临界萃取，该技术操作简单，时间少并且萃取效果好。作为萃取剂的二氧化碳，不仅有着良好的稳定性，并且操作比较安全，能够极大地提高超临界萃取成功率，可以大力推广。

5.3 二氧化碳转化

二氧化碳有着十分独特的化学特性，应用化学手段将二氧化碳变成其他物质，能够使经济效益最大化，完成对碳氢原子的充分利用。这一过程就是二氧化碳化学转化。当前比较成熟的转化技术就是把二氧化碳制作成对烃基苯甲酸、双氰胺、硼砂、水杨酸、碳酸盐。

转化二氧化碳的研究方面，国内外一直比较关注的是可降解塑料，当然目前来看，只有少数国家具备年产万吨以上的能力。国内只能达到每年千吨。该技术的研究在环境保护中体现出了巨大的价值。我国有必要加强这方面的研究投入，不断扩大生产规模与能力，以更好地保护环境，提高人们生活水平与质量。除此之外将二氧化碳当作催化剂也是比较常见的，其附加价值很高，但为了更好地使用需要进一步研究，从而发挥催化剂价值。

6 结语

从本文的分析可以看到，为了助力社会稳定发展经济，协调社会发展与进步关系，就必须做好生态环境保护工作。其所应对的是社会经济发展追求。在我国工业体系、工业生产中，煤炭行业是很重要的部分。为了适应社会多样化趋势，就必须做好煤化工工艺研究。发展中尤为重要的就是做好二氧化碳减排。二氧化碳减排能够让环境保护工作变得更加顺利，助力我国社会稳定发展和建设。