以二氧化碳減排為契機,促進循環經濟可持續發展

文/陳冰 宋蘭英 賈莉

我國政府在哥本哈根氣候峰會上莊嚴承諾，到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放要比2005年下降40%～50%。如此大的減排力度，對我國工業企業今后的發展提出了巨大的挑戰。作為耗能大戶的煤化工行業，其能耗占中國能源年消費總量的15%左右，在消耗能源的同時也產生了大量二氧化碳氣體。因此，煤化工企業在溫室氣體減排中肩負著重大責任，在二氧化碳減排方面大有可為。

河南煤業化工集團安化公司（前身為安陽化肥廠）始建于1969年，經過40年的發展，目前已成為年產合成氨24萬噸、尿素40萬噸、甲醇6萬噸、甲胺/DMF 15萬噸的國家大型一類企業。作為資源消耗大戶，年消耗塊煤50余萬噸，粉煤50余萬噸。安化公司有兩套年產12萬噸合成氨、20萬噸尿素裝置，在實際生產過程中，半水煤氣經過凈化系統脫除的二氧化碳再生氣除了一部分送到尿素車間作為合成尿素的原料外，其余部分二氧化碳被直接排放到大氣中，對當地生態環境造成了較大的影響。

近年來，安化公司結合企業實際情況，進行了積極探索和有益嘗試。通過不斷加大科技、資金投入，選用先進、清潔的工藝，實施技術集成創新，創建綠色生態產業鏈等途徑，有力的促進了企業二氧化碳減排工作的開展。

建設食品級二氧化碳項目，延伸產業鏈

2006年4月，安化公司利用現有工業基礎，投資1300余萬元新建了一套年產3萬噸食品級二氧化碳裝置，該項目采用吸收法、吸附法、精餾法等新技術和專門設計的提純塔，對新區合成氨系統的含量在80%～90%的二氧化碳再生氣進行回收提純(見圖1)，使產品二氧化碳純度達到了99.9%，達到美國可口可樂級標準。同時該裝置全部采用自動化操作，對二氧化碳提純過程中產生的冷氣進行了充分回收利用，最大限度地降低了能耗。

高純度二氧化碳產品上市后，受到了用戶的青睞和歡迎，被廣泛應用于冷凍食品和飲料行業。該項目的投產，既實現了溫室氣體減排、保護環境這一目標，同時也給企業帶來了良好的經濟效益。截止到2009年12月底，已累計捕集、銷售高純度二氧化碳74612噸，實現產值1000余萬元。

用二氧氣化碳為原料制取一氧化碳，變廢為寶，節能降耗

2006年9月，安化公司投資2億多元新建一套12萬噸/年甲胺/DMF(二甲基甲酰胺)裝置，制氣部分采用四川成都化工研究設計院的工藝技術，以焦炭、氧氣、二氧化碳為原料，連續造氣制備一氧化碳，用于DMF的生產(見圖2)。按照焦炭在不完全燃燒的情況下生成一氧化碳，同時二氧化碳耦合一個碳變成一氧化碳，即反應熱把二氧化碳通過碳還原成一氧化碳的相關化學反應原理，將老系統合成氨的二氧化碳再生氣和變吸一段、變吸二段分離出的二氧化碳送至DMF制氣工序，用于制取一氧化碳。

2007年7月安化公司12萬噸/年甲胺/DMF裝置投產后，經過一年多的系統調整，生產能力已基本達到設計要求。經過對相關經濟指標核算，每噸DMF實際消 耗 一氧化碳約367m3，采用焦炭、純氧連續制氣工藝，每生產1000m3一氧化碳 可消耗1000m3左右二氧化碳，按全年實際生產DMF 10萬噸計算，則全年可消耗二 氧 化 碳 約3600萬 m3， 折 合7萬余噸，節能減排效果非常明顯。

二氧化碳再利用的相關改造

2009年 8月 和 2010年 元月，安化公司分別實施了新老區二氧化碳聯通管線改造和食品級二氧化碳增產改造，目的是平衡各單位的二氧化碳使用量，最大限度的減少二氧化碳的排放。

1、新老區二氧化碳管線增加聯通改造

由于新老區二氧化碳管線相互隔開，之間沒有聯通管線，因此在實際生產中曾多次發生這樣的現象：一旦合成氨凈化系統減量或停車，其相關下游用戶就會出現因原料氣二氧化碳不足或中斷，而被迫停車；下游用戶因故停車，大量二氧化碳因沒有用戶，而被迫放空。

針對這一問題，2009年8月安化公司實施了新老區二氧化碳管線聯通改造（見圖3）。通過增加二氧化碳聯通管線，新老區二氧化碳均可通過聯通管線被送到新老區尿素車間、二氧化碳車間和氣化車間，有效提高了二氧化碳的利用率，減少了停車次數。

2、食品級二氧化碳增產改造

自食品級二氧化碳投產以來，由于受二氧化碳壓縮機打氣量不足的影響，液體二氧化碳產量長期達不到設計產能。

2010年元月份安化公司實施了二氧化碳增產改造。從新區尿素壓縮機四段出口增加一條管線，將壓力從6.0MPa減壓至2.6MPa后，引至二氧化碳車間壓縮機出口。在尿素因故減量時，將富裕的二氧化碳氣體送到二氧化碳車間提純、液化后出售。這樣既可避免二氧化碳放空，又可以增加液體二氧化碳產量，從而實現二氧化碳的減排和再利用。

12萬t/a 甲胺/DMF裝置

可持續發展展望

二氧化碳減排對于煤化工企業來講，大有文章可做。剛剛閉幕的“2010年兩會”上，“低碳經濟”、“節能減排”成為代表委員們的熱議話題之一。一些化工專家對二氧化碳的利用也提出了很多途徑和思路。比如，利用二氧化碳生產碳酸二甲酯技術，可將工業生產中大量排放的二氧化碳變成碳酸二甲酯等精細化工產品；通過羰基合成等工藝技術，可使二氧化碳與氫反應生產甲烷、甲醇、碳纖維、工程塑料、瀝青以及建筑材料等，不僅能減少二氧化碳排放，還能拓寬氫能利用的空間。

因此各煤化企業應立足自己的實際情況，對本單位排放的二氧化碳就如何捕集、如何利用進行深入的探討研究，走出一條最適合自己發展循環經濟的路子，把二氧化碳更好的利用起來。今后隨著高新技術的不斷出現和采用，也許將來二氧化碳還不夠用呢。