煤化工行業的co2排放及其減排措施

袁悅婷(陽煤集團化工研究院，山西 太原 030006)

煤化工行業的co2排放及其減排措施

袁悅婷(陽煤集團化工研究院，山西 太原 030006)

煤炭資源是我國使用最為廣泛的化石資源，也被用來合成大量的化工產品。煤化工作為基礎工業生產方式，是我國工業的基石。但是，當前階段我國煤的使用效率較低且污染嚴重，由此若無法有效控制煤資源利用過程中的問題，我國的煤化工就無法取得跨越式發展。因此降低生產過程及使用過程中co2的排放已經擺在了臺面上。

煤化工；減排；co2排放；能源政策

當前階段，我國是世界上的煤炭消費大國也是世界上的煤炭生產大國，煤炭作為我國目前應用最為廣泛的礦產資源，大量化工產品都由其合成。但近幾年來，煤炭價格一路走跌，大量煤炭企業也被淘汰，根據《中國煤炭消費總量控制規劃研究報告》建議，“十三五”末中國應該通過兼并重組，淘汰落后產能，將煤礦企業數量由2015年的6390家壓縮到3000家以內。如何利用煤炭資源，如何發展煤化工企業，如何確保我國的能源安全，保證國民經濟的平穩運行。是我們目前的重點研究方向。

山西省作為我國的煤炭大省，面臨著煤炭轉型的關鍵時期。煤炭轉型并不是一朝一夕可以完成的，但必須把握好轉型的方向。要始終朝著集約、高效、綠色的方向努力前進。把握好能源轉型的“清潔化和低碳化”更是重中之重。

1 煤化工與co2排放

煤化工技術大都以co2為副產物，co2的產生貫穿工業生產的全過程，這與節約資源保護環境的基本國策相悖。這也是煤化工擴大發展反對者最主要的依據。其實，煤化工并不是co2最大的生產者，生產熱電的才是導致大量co2產生的根本原因。當前階段，我國的電力工業以熱電作為核心，超過一半的煤都被用來進行發電。

在建設過程中，煤化工的項目盤子都較大，整個工廠的產能都以百萬噸來計算。其生產出大量的二甲醚、甲醇、烯烴、煤制油等等，這就使得煤化工吸引了極大注意力，繼而整個煤化工所受壓力較之于熱電產業更大。2015年，我國的鋼產量猛增至15億噸、水泥產量達到20億噸，在生產鋼與水泥的過程中，消耗了大量的煤，但最后，co2過量排放的責任全都被推給了煤化工。

2 煤化工中co2來源

2.1 煤直接液化過程中產生的co2

直接液化就是將固態煤在高溫高壓下和氫氣反應，是煤轉變為流體。其流程如圖1，分析反應的全過程，反應中的氧主要由煤提供，且反應是在極高濃度的氫氣環境（大于80%）中反應，反應產生的氧則經由水流排出，其產生co2效率很低。

圖1

2.2 煤間接液化過程中的co2排放

煤間接液化工藝包含下述三個部分：其一是煤的氣化；其二是合成；第三是精煉。氣化和合成是產生co2最主要來源。煤在氣化過程中都以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，由此煤間接液化，產生CO2的反應過程為：先把煤炭在高溫下與氧氣和水蒸氣反應，使煤炭全部氣化，將粗煤氣凈化成為硫化氫和二氧化碳，轉化成為合成氣(H2+CO)，然后再在催化劑的作用下合成為液體燃料。

3 綜合整治煤化工中co2

3.1 升級當前煤氣化技術

煤化工對煤的使用達到了淋漓盡致的程度。可采用一定手段將煤制成合成氣體，其中的有效成分(co+H2)的含量受設備的影響。這就需要用更先進的設備與技術投入煤化工產業，這樣就能提高能源利用效率，降低co，CH等的排放。

3.2 co2回收利用

回收利用生產過程中排放的co2，對整體的co2控制有良好的助益。

3.3 利用co2+o2氣化技術

co2+o2氣化焦炭制備高純co技術是新技術，其中o2與co2為氣化劑，在常壓下制備co再回收co2綜合處理：

(1)甲醇和co2的羰基化反應。在堿催化劑作用下，甲醇和co2可 發 生 羰 基 化 反 應 生 成 碳 酸 二 甲 酯∶2CH3OH+CO2→(CH3O)2CO，這一反應將作為co2原料并且產物單一高效。

(2)二甲醚和co2反應。二甲醚在堿催化劑作用下和co2反應,生成碳酸二甲酯∶CH3OCH3+CO2→(CH3O)2CO。

(3)以co2為原料生產無機化工產品。co2與金屬或非金屬氧化物為反應，生產的無機化工產品主要有輕質MgCO3、Na2CO3、NaHCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、Li2CO3廣泛用于各行各業。

(4)co2加氫這一技術著眼未來。co2加氫技術制備甲醇、二甲醚、乙醇、甲烷、低碳烯烴等，目前大都處在研究階段，尚不能大規模投入生產。最主要解決的就是催化與制氫這兩大難題。（5）制備高純度co2注入油田。在油田中注入co2可以提高油田的出油率。

（6）回收燃燒廢氣中的co2。回收燃燒產生的廢氣，分離其中的co2，再將其與煤氣混合，得到co2和CH4比例基本相同的混合氣，再和炭進行反應，可生產優質合成氣，既充分利用了資源，又解決了污染問題，且有望實現焦化工業co2的零排放。

4 結語

跨越式發展的經濟，帶來了大量問題，co2排放量的飛速上升就是其中一種，我國急需解決這一問題。解決co2排放問題，需要對現有的co2儲存、轉化、循環利用的技術進行改造升級，其中最根本的手段就是co2轉化技術，但這一技術仍然未能取得突破，無法大規模投入應用；至于儲存技術，則較為成熟，可以將之投入實際應用。發展煤化工產業是基于我國國情的必然選擇，協調好煤化工產業與減少co2排放量之間的關系，是我們的努力方向。