論述煤化工工藝中 二氧化碳減排技術(shù)

張維斌(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司，遼寧 阜新 123000)

1 引言

煤炭行業(yè)的高速發(fā)展為人們的日常生活提供發(fā)大量化工產(chǎn)品，但同時(shí)也導(dǎo)致環(huán)境污染問題比較嚴(yán)重。這一問題的存在，不僅導(dǎo)致環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，且煤炭化工領(lǐng)域發(fā)展受限。全球環(huán)境污染問題非常的嚴(yán)重，而我國的二氧化碳排放量非常大，所以需要加強(qiáng)二氧化碳減排技術(shù)的研發(fā)和使用，以更好的改善生態(tài)環(huán)境，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展有著非常積極的促進(jìn)作用。

2 煤化工過程中二氧化碳的來源分析

(1)煤制甲醇工藝流程中二氧化碳的排放。煤制甲醇要經(jīng)過煤氣化、合成氣的凈化與合成甲醇等等環(huán)節(jié)，在煤氣化的過程中會(huì)不可避免的產(chǎn)生一定量的二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)而給環(huán)境造成比較大的危害。煤在O2和H2O 同時(shí)燃燒去情況下會(huì)發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng)：

而甲醇合成必須要使用H2，如此一來，CO 與H2O 反應(yīng)又會(huì)產(chǎn)生比較多的H2和二氧化碳，進(jìn)而形成更大量的二氧化碳。上述兩個(gè)反應(yīng)中，僅有非常少量的部分會(huì)形成甲醇，其他絕大部分都會(huì)直接排放到自然界中。根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，生產(chǎn)1t 的甲醇，需要排放2t 的二氧化碳。

(2)直接液化工藝過程中二氧化碳的排放。煤制油時(shí)二氧化碳主要有如下的形成路徑：其一是通過使用液化的操作方式將所形成的二氧化碳直接排放到自然界中，該環(huán)節(jié)就是煤與H2在在高溫條件下直接形成液體油。從這一化學(xué)反應(yīng)出發(fā)，煤炭會(huì)提供氧氣，然后與氫化劑發(fā)生一系列的反應(yīng)，氧氣會(huì)隨著水分直接排出去，此時(shí)的二氧化碳的產(chǎn)出會(huì)相對(duì)較低。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)分析可以確定，每生產(chǎn)1t 液化油需要排放2.1t 左右的二氧化碳。

(3)間接液化法過程中二氧化碳的排放。該工藝環(huán)節(jié)中具體包含煤氣化、煤化氣合成、精煉等幾個(gè)過程，氣化與合成環(huán)節(jié)所所產(chǎn)生的二氧化碳比較多，也是主要的形成環(huán)節(jié)。從直接液化的角度出發(fā)，氧氣與水蒸氣在液化的環(huán)節(jié)中具體作為氣化劑使用，所以間接液化所形成的二氧化碳具體可以發(fā)生以下幾個(gè)反應(yīng)：

A.水煤氣變換反應(yīng)：

B.鐵基催化劑參與的F-T 反應(yīng)：

C.甲烷化反應(yīng)：

D.歧化反應(yīng)：

從相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，相同液化產(chǎn)品環(huán)節(jié)中要比直接液化會(huì)產(chǎn)出多1t 左右的二氧化碳?xì)怏w。

(4)煤制烯烴工藝流程中二氧化碳的排放。煤制烯烴在進(jìn)行煤制甲醇的環(huán)節(jié)中，其包含多個(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)過程中的氣化劑反應(yīng)相對(duì)比較復(fù)雜，反應(yīng)的難度也比較高。根據(jù)相應(yīng)的專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析確定，反應(yīng)階段中生成1t 甲醇，排放2t 的二氧化碳。

(5)煤制天然氣工藝流程中二氧化碳的排放。煤制天然氣工藝在開展的過程中，它包含了煤質(zhì)合成天然氣以及煤質(zhì)二甲醚與煤間接液化等工藝的應(yīng)用。在各種工藝運(yùn)用上會(huì)排除很多二氧化碳，按照相關(guān)分析可知，排放的二氧化碳的濃度較高

3 二氧化碳減排技術(shù)

(1)收集保存技術(shù)。這是目前應(yīng)用極為廣泛的二氧化碳處理技術(shù)之一，操作簡單且效果比較好。首先需要通過專業(yè)性的設(shè)備來實(shí)施二氧化碳?xì)怏w的收集，并且進(jìn)行必要的分離、壓縮等等環(huán)節(jié)，然后使用設(shè)備直接注入到地下深層位置上。保存的空間具體就是石油、天然氣等開采之后的空間，所以并不會(huì)造成環(huán)境的污染。從相應(yīng)的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，油氣田內(nèi)充入大量的二氧化碳?xì)怏w之后，回采率得到了很大的提升，基本上可以提高約10%左右。此外，在海底深咸水層內(nèi)充入二氧化碳?xì)怏w之后，不可避免的會(huì)與氣體周邊所存在的金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成碳酸鹽。但是該技術(shù)的應(yīng)用卻存在很大的安全隱患，這是因?yàn)槎趸荚诘貧み\(yùn)動(dòng)中容易被釋放，造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，且會(huì)導(dǎo)致氣溫的升高。

(2)二氧化碳的循環(huán)利用。二氧化碳可以應(yīng)用到各種領(lǐng)域中，以更好的減少該其他的排放量。煤化工領(lǐng)域中所產(chǎn)生的二氧化碳具備較高的濃度，且會(huì)有一些難以處理掉的雜質(zhì)，一旦不能合理使用，會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果。根據(jù)目前應(yīng)用方面開展分析，二氧化碳最為主要的使用領(lǐng)域就是滅火器、食品添加劑等等。應(yīng)用該技術(shù)之后，穩(wěn)定性得到很大的提升，也能夠達(dá)到臨界條件，且操作環(huán)節(jié)更加的安全、簡單，可以廣泛的使用該技術(shù)，以避免二氧化碳污染環(huán)境的問題存在。

(3)二氧化碳的分離和輸送。二氧化碳的分離和輸送技術(shù)，相對(duì)來說處理效果是比較好的，可以更好的處理二氧化碳的排放問題。在煤化工領(lǐng)域中會(huì)產(chǎn)生體量巨大的二氧化碳?xì)怏w，可以直接使用設(shè)備在終端收集，操作成本較低。比如，使用純氧來進(jìn)行合成氣的制作，整體操作簡單，設(shè)備也不復(fù)雜，處理效果相對(duì)較好。根據(jù)二氧化碳?xì)怏w的特性以及內(nèi)部所含有的雜質(zhì)問題，需要選擇合適的管道材料進(jìn)行運(yùn)輸，否則將會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果。進(jìn)行分離、輸送二氧化碳，可以更好的減少排放量，還不會(huì)給煤化工的生產(chǎn)造成不利的應(yīng)用，所以該技術(shù)需要全面的研發(fā)和應(yīng)用。

(4)二氧化碳的轉(zhuǎn)化固化。就目前來說，二氧化碳的處理還可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，以消除其不良的影響。當(dāng)前我國的二氧化碳轉(zhuǎn)化、固化技術(shù)水平比較高，所產(chǎn)生的效果也是非常明顯的。固化技術(shù)的工作原理就是利用生物將二氧化碳實(shí)現(xiàn)吸收和使用，這種操作方式是在自然界中完成的，并不會(huì)產(chǎn)生的任何的負(fù)面影響。生物固化并不會(huì)產(chǎn)生任何的有害物質(zhì)，能夠有效的減少二氧化碳的排放。

(5)二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化。二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化理解方面比較簡單，可以使用一定的化學(xué)物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化和使用。根據(jù)生物學(xué)的相應(yīng)原理分析出發(fā)，植物在生存過程中可以通過吸收二氧化碳而轉(zhuǎn)化成為氧氣排放到自然環(huán)境中。從世界先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的角度出發(fā)，很多國家開始研究使用二氧化碳生產(chǎn)可以降解的塑料材料，環(huán)保性高且經(jīng)濟(jì)效益明顯。二氧化碳制作塑料材料的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，可以降低對(duì)于國外產(chǎn)品的依賴程度，還能夠降低生產(chǎn)成本，需要盡量的實(shí)現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)。通過制作塑料產(chǎn)品，能夠有效的減少二氧化碳的排放，還能夠產(chǎn)生比較高的經(jīng)濟(jì)效益，綜合效果非常好。

從工業(yè)角度出發(fā)，可以使用先進(jìn)技術(shù)將二氧化碳?xì)怏w制作成甲醇、烴類、酯類等化工產(chǎn)品；蔬菜、瓜果的保鮮貯藏也可以使用二氧化碳來進(jìn)行，其制冷性能比較高且運(yùn)行成本低，還不會(huì)導(dǎo)致二次污染的問題；二氧化碳還可以制作碳酸飲料，目前我國的飲料消費(fèi)占比達(dá)到世界總量的30%，發(fā)展前景比較廣闊；二氧化碳還能夠應(yīng)用到煙草工業(yè)中。

從上文中的幾種處理方式分析可以發(fā)現(xiàn)，各有特點(diǎn)，但是二氧化碳的存儲(chǔ)技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)的處理量比較大，該技術(shù)是比較成熟的，已經(jīng)有了很多實(shí)際的案例可以分析，能夠從根本上避免二氧化碳排放超標(biāo)所產(chǎn)生的的嚴(yán)重問題，但是只是能夠暫時(shí)緩解二氧化碳?xì)怏w的排放，未來可能會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的危害。而二氧化碳的轉(zhuǎn)化技術(shù)的科學(xué)使用，可以有效的將二氧化碳直接轉(zhuǎn)化成為有價(jià)值的產(chǎn)品，也能夠產(chǎn)生比較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也能夠形成完整的工業(yè)生產(chǎn)鏈，所以我國應(yīng)該注重該技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。

4 結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，而我國作為世界上碳排放的大國，需要積極的研發(fā)先進(jìn)的二氧化碳處理技術(shù)，能夠有效的降低二氧化碳?xì)怏w的排放量，從而可以更好的提升生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量水平，促進(jìn)世界范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量改善，為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。