化工工艺过程CO2排放分析及减排技术要点

王文瑞

摘 要：煤化工在很长一段时间内都将成为我国化工行业的发展重点和热点。因此，着重发展煤化工，针对煤基液体燃料等相关物质进行不断的研发和应用，从而有效推进煤炭液化示范工程建设得到持续稳定的发展，促进我国煤炭深度加工产业不断创新并实现转型升级，这也成为我国国民经济发展的主流方向。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。

关键词：煤化工工艺;减排技术;CO2排放

0 引言

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。

1 煤化工工艺过程CO2排放分析

当前，从实践情况来看，在我国的煤炭产业发展过程中，所呈现出的发展重点就是现代煤化工，在实际的运行过程中，主要是通过煤气化制合成气，然后再结合实际情况对其进行深加工，而有效生成与之相对应的各类型的煤基能源化工品。煤化工工艺在这些产业中都可以作为特别关键的技术，对于煤化工产业发展而言，是基础所在。针对各项煤化工工艺过程CO2排放情况而言，主要体现在以下几个方面。

1.1 煤制甲醇工艺流程中CO2的排放

煤制甲醇工艺流程主要体现在：煤气化、合成气的净化、合成甲醇。在具体的操作环节，煤气化会使得CO2排放量有很大的增长。煤气化主要指的是在煤的气化炉高温作用以及氧气和水蒸气等相关气化剂的气化反应中所呈现出的反应过程，其反应机理特别复杂，CO2生成的反应公式主要体现为：①C+O2=CO2;②CO+H2O=CO2+H2。除此之外，由于整体的气化过程会获取到H2/CO，其摩尔比要比用来合成甲醇的原料气中H2/CO摩尔比相对来说更小一些，因此针对这样的情况，就需要确保一部分的CO与水煤气进行变换反应而产生相对应的H2和CO2，在这样的情况下就可以再一次生成CO2。

1.2 煤直接液化工艺过程中CO2的排放

煤直接液化工艺的整个过程中所涉及的基本原理主要体现在把原本固体状态的煤放到高温高压的环境之下，并且和氢气产生相对应的直接反应，在这样的情况下，就可以有效转化成为液体的油品。从相应的反应过程中可以充分看出，氧气是源于煤炭本身的，如果氢气的含量相对比较高，氧气就会在反应之后通过水的形式进行释放，并且产生很少的CO2。

1.3 煤制油间接液化法工艺流程中CO2的排放

把煤间接液化成为石油，所涉及的步骤主要包括三个方面，分别是：煤气化、煤化气合成、精炼。在整个过程中，在煤气化过程产生CO2，这个步骤和煤制甲醇的过程基本上保持一致。与此同时，在煤化气的合成过程中，也会产生与之相对应的CO2生成反应，使其得到充分的释放。例如，经过相对应的反应，有效采取间接液化法生产1t的液化产品，可以排放CO2约为3.3t。

1.4 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。

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。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。通过研究和实践可以进一步看出，向废弃油气田注入高压CO2可以使油产量进一步提升，大约在20%。除此之外，因为海底深部的盐水层有特别丰富的金属离子，向内部注入CO2能够确保金属离子与CO2在高压的作用下生成碳酸盐，这样能够进一步隔离和固定好CO2。

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。粉煤加压气化所涉及的核心技术就是的密相输送技术。密相输送是气力输送中一种特别关键的形式，主要指的是在密闭的管道内输送粉煤，与此同时，在实际的输送环节有效进行加热、干燥、冷却等相应的物理或化学操作。

2.3 CO2转化技术

CO2转化技术主要是借助CO2的化學性质，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;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。

2.4 CO2清洁生产技术

传统化工行业对于污染物往往采取末端治理的办法，然而由于许多污染物不能被生物降解，很多企业只是简单稀释之后就排放了这些污染物，这样的治理往往达不到预期的效果甚至会引发“二次污染”。此外，末端治理的成本比较高，而且很多没有反应充分的原材料未能得到有效的回收和利用，在一定程度上造成原材料的浪费，不利于降低企业生产成本，提高经济效益。实践表明，对污染物的末端治理只是治标不治本，要想从根本上解决化工生产带来的的污染问题，必须实行清洁生产技术，即注重节约能源和原材料，改进生产设备和生产工艺，在废物和污染物进行再利用并在生产过程中减少它们的数量和毒性，真正减少污染物的排放，提高能源的利用效率和资源的重复利用率，降低成本，增加收益。化工企业要走可持续发展道路，实现绿色发展，循环发展，不能依靠末端治理，必须采用清洁生产技术，在生产过程中减少污染物。

3 结语

总而言之，在煤化工企业的生产过程中，所涉及的二氧化碳减排技术主要包括：有针对性地收集、保存，并且循环利用CO2，同时对其进行相对应的化学转化。每种方法都有自身的优势和劣势，在具体的运用过程中，要结合实际情况，贯彻落实科学发展观，充分利用CO2循环利用技术中超临界萃取术等相关内容，并对其进行不断的深入研究和应用，由此充分确保CO2变废为宝，在最大程度上实现节能减排，对其进行大规模的利用，有效利用碳氢原子使其转化为油化工产品，进一步提升碳氢原子的经济效益和社会效益，使煤化工企业实现规模化生产和产业化发展，以确保煤化工行业实现可持续发展。

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.