煤化工工藝中二氧化碳排放與減排分析

王月平(寧夏和寧化學有限公司，寧夏 銀川 751400)

0 引言

現階段，我國的煤化工產業生產中不可避免的會產生二氧化碳排放問題，這就需要煤化工產業研究人員對煤化工工藝中二氧化碳排放與減排工藝進行深入的分析、研究，力求取得更高的減排效果。

1 煤化工生產過程中二氧化碳的來源

1.1 煤制甲醇工藝流程中排放二氧化碳

煤化工生產過程中煤制甲醇工藝環節需經過煤氣化、合成氣的凈化、合成甲醇等環節，尤其在煤氣化的工藝環節會產生大量的二氧化碳氣體，據相關數據統計，每生產一噸甲醇就要產生兩噸二氧化碳，對生態環境造成不利的影響。

1.2 直接液化工藝過程中排放二氧化碳

煤制油直接液化的工藝環節中煤與氫氣會在高溫的條件下直接生成液體油，該環節會將產生的二氧化碳氣體直接排放到自然環境中，據相關數據統計，每生產一噸液化油就至少要產生兩噸的二氧化碳氣體。

1.3 間接液化法過程中排放二氧化碳

間接液化生產工藝環節分為煤氣化工藝環節、合成工藝環節、精煉工藝環節等，其中合成工藝環節會產生較多的二氧化碳氣體，也是二氧化碳氣體的主要生成環節。據相關數據統計，該工藝環節中每生產一噸液化油至少產生三噸的二氧化碳氣體。

1.4 煤制烯烴工藝流程中排放二氧化碳

煤制烯烴工藝的煤制甲醇環節較為復雜，工藝環節較多，氣化劑反應較多且具有一定的難度系數，該工藝環節中二氧化碳氣體的排放量也非常可觀，據相關數據統計，該工藝環節每生成一噸甲醇將產生兩噸二氧化碳氣體。

1.5 煤制天然氣工藝流程中排放二氧化碳

煤制天然氣工藝流程中有煤制天然氣、煤制二甲醚、煤間接液化等工藝環節，這些工藝環節都會產生一定量的二氧化碳氣體，而且煤制天然氣工藝環節中產生的二氧化碳氣體濃度非常高[1]。

2 煤化工生產流程中二氧化碳氣體排放概況

2.1 單個排放源二氧化碳氣體排放強度較大

煤化工生產中，生產方案及生產工藝不同，產生的二氧化碳氣體在數量、含量上也不相同，這就直接導致煤化工生產中單個排放源的二氧化碳排放強度較大。常規煤化工生產中單個工藝環節二氧化碳氣體排放概況如下：直接液化工藝的二氧化碳氣體排放量為70.10%；間接液化工藝的二氧化碳氣體排放量為71.90%；煤制甲醇工藝的二氧化碳氣體排放量為65.20%；煤制烯烴工藝的二氧化碳氣體排放量為77.80%；煤制天然氣工藝的二氧化氣體碳排放量為67.30%[2]。

2.2 煤化工生產工藝流程中二氧化碳氣體排放

煤化工生產工藝流程中二氧化碳氣體排放流程可統括為：原煤—氣化—一氧化碳轉換—粗氣凈化—合成。其產生的二氧化碳氣體排放分為直接排放和間接排放。其中，直接排放包括供熱、供電、生產、設備泄漏等方面的排放，間接排放主要為能源轉換排放。從排放二氧化碳的濃度入手，煤化工生產工藝可分為高濃度二氧化碳排放和低濃度二氧化碳排放。其中，高濃度二氧化碳氣體主要集中在粗氣凈化工藝環節排放，而低濃度二氧化碳氣體主要集中在加熱爐、供電設備的煤炭燃燒等方面排放。煤化工生產流程中二氧化碳氣體排放情況如下：煤制甲醇工藝流程，低溫甲醇洗工藝環節二氧化碳氣體排放濃度為87.8%；煤制烯烴工藝流程，低溫甲醇洗工藝環節二氧化碳氣體排放濃度為88.2%；煤直接液化工藝流程，低溫甲醇洗工藝環節二氧化碳氣體排放濃度為87.8%；煤間接液化工藝流程，低溫甲醇洗工藝環節排放的二氧化碳濃度為98.3%。

3 煤化工產業發展中對二氧化碳進行科學減排的必要性

我國的煤炭資源儲存量比較高，位居世界煤炭資源儲備排名的前列，而石油、天然氣等資源比較緊缺，無法滿足我國的現代化發展需求。因此，我國大力發展煤化工產業，以期能補充石油資源對我國經濟發展的支撐缺口，保障我國經濟發展、綜合國力、國民生活的需求。但是，煤化工產業在迅猛發展的同時會產生大量的廢氣、污水、廢渣等，造成了較為嚴重的生態環境污染，尤其是生產過程中會排放大量的二氧化碳氣體，還會造成溫室效應，導致厄爾尼諾現象、糧食產量降低等不利影響，因此，煤化工產業發展中對二氧化碳進行科學減排不僅可以保護生態環境，還可以促進煤化工產業的預期發展，實現我國綜合國力與生態環境保護的協同發展[3]。

4 煤化工工藝中二氧化碳減排策略

4.1 二氧化碳存儲技術

二氧化碳存儲技術就是對煤化工工藝中二氧化碳氣體進行收集的技術，先將工藝廢氣中的二氧化碳氣體分離出來，然后將其進行壓縮處理，再借助管道將壓縮后的二氧化碳氣體輸送至未完全開采的煤層、油氣層。據有關資料研究表明，大量二氧化碳氣體輸入油氣層后在一定程度上提升了回采率，這樣不僅能降低二氧化碳對大氣的污染，還能提高地下煤礦的利用價值。該技術還具有操作簡單、經濟性高，工藝效果佳等優點。此外，還可以借助管道將壓縮后的二氧化碳氣體輸送至海底深處，但是二氧化碳氣體容易與海水中的成分發生反應形成碳酸鹽，而且大量的二氧化碳氣體會因地殼運動而被釋放到大氣中，造成大氣環境嚴重污染和氣候變化等，現階段該技術還存在這些安全隱患，需要研究人員對其進行進一步的完善。

4.2 二氧化碳循環利用技術

二氧化碳氣體的循環利用技術是實現資源再利用的有效措施，符合綠色生產的理念，也是煤化工產業工藝中二氧化碳減排工藝的發展趨勢。如圖1所示，煤化工工藝中產生的二氧化碳氣體不僅濃度大還含有大量的雜質，這在一定程度上增加了其循環利用的難度。近些年來，煤化工企業借助超臨界萃取技術對二氧化碳氣體循環再利用工藝進行了優化，該技術具有操作簡便、工藝流程簡單、萃取率高、萃取物易分解等特點，而且二氧化碳氣體化學性質穩定、無毒、無刺激、成本低，符合臨界萃取劑的要求，可以從天然香料中萃取附加值較高的熱敏性組織。現階段，二氧化碳氣體循環再利用技術主要體現在滅火器、食品添加劑等方面，還可應用于蔬菜瓜果的保鮮，既安全，又有較低的成本，極大的提升了二氧化碳循環再利用價值[4]。

圖1 二氧化碳收集流程圖

4.3 二氧化碳的分離和輸送技術

優化二氧化碳的分離和輸送技術，可以極佳的提升二氧化碳減排效果，從而取得較好的環境保護成果。煤化工生產的某些工藝環節如果產生了數量巨大、濃度較高的二氧化碳氣體可在工藝流程終端用收集設備對其進行集中收集，這種收集工藝具有操作簡便、設備簡單、經濟性佳等特點，而且對二氧化碳氣體能起到很好的收集效果。而煤化工生產的某些工藝環節產生的二氧化碳含有較多的雜質，可以對其先進行雜質分離然后再收集二氧化碳氣體，保障所收集二氧化碳的濃度及純度，為后續二氧化碳的循環再利用奠定基礎[5]。

4.4 二氧化碳的化學轉化技術

煤化工工藝中二氧化碳減排可以借助二氧化碳的化學性質，讓其進行相應的化學反應，進而生成新的有用物質。例如，可以制備水楊酸、碳酸鹽等，還可以將二氧化碳氣體轉化為碳酸二甲酯等脂類物質，煤化工工藝的附加價值。不僅能提升煤化工工藝中二氧化碳減排效率，還能實現對二氧化碳氣體的高經濟利用。該技術是比較可行且高效的二氧化碳減排措施，因此相關研究人員應給予其高度重視，并積極對二氧化碳的化學轉化進行全方位且深入的研究，借助化學反應工藝將二氧化碳直接轉化為具有較高經濟價值的產品。

4.5 二氧化碳的轉化、固化技術

實現煤化工工藝中二氧化碳減排，可以借助二氧化碳轉化、固化技術，降低煤化工工藝中二氧化碳排放的不良影響。現階段，我國的二氧化碳轉化、固化技術已經非常先進且成熟，可借助生物吸收和使用二氧化碳氣體，雖然二氧化碳固化技術是在大自然中開展的，但是其不會產生任何有害物質，也不會對大氣環境產生任何不良影響，能有效提升二氧化碳的減排效率及效果。此外，很多國家已經開始研究將二氧化碳氣體轉化為可降解塑料，提升煤化工產業的經濟效益及環保性[6]。

5 結語

為了貫徹執行綠色生產和生態可持續發展的理念，煤化工產業要不斷優化煤化工生產工藝，提升煤化工工藝中煤炭資源的利用率，同時，針對煤化工生產工藝中各個環節的工藝特點積極制定二氧化碳氣體減排策略，控制并減少二氧化碳氣體的排放量，煤化工產業可以從二氧化碳存儲技術、二氧化碳循環利用技術、二氧化碳的分離和輸送技術、二氧化碳的轉化、固化技術、二氧化碳的化學轉化技術等方面進行研究，不僅要最大限度的減少二氧化碳氣體的排放，保護大氣環境，還要構建煤化工工藝排放二氧化碳氣體的轉化利用工藝。