现代煤化工产业碳减排、碳中和计划研究

现代煤化工产业碳减排、碳中和计划研究

杨耀

陕西延长中煤榆林能源化工有限公司 陕西榆林 718500

摘要：本文从煤制甲醇、直接液化、间接液化三个方面分析了煤化工业中主要碳来源，并且从调整产业结构、优化产业系统、改良工艺、提高电力驱动比例、再利用和森林碳汇六个方面研究现代煤化工业中的碳减排、碳中和计划，希望能为相关人员提供参考。

关键词：煤化工业；碳减排；碳中和

前言：和传统煤化工业相比，现代煤化工业整体规模较大、技术含量较高，市场潜力也较传统煤化工业大，整体行业规模呈现出增长态势。而现代煤化工业发展的过程中，碳排放也是一个影响较大的问题，为积极响应国家发展战略，实现可持续发展，就需要研究现代煤化工业碳减排、碳中和的策略。

1煤化工业中主要碳来源

1.1煤制甲醇

煤制甲醇的工艺流程中包含煤气化环节和合成甲醇环节，在这两个工艺环节中一定会有二氧化碳被排出，并且由于煤在水和氧气的影响下发生一系列化学反应，对制甲醇的工艺分析可得，煤气化环节中排放出的二氧化碳含量和浓度都明显高于其他环节。在合成完毕之后，二氧化碳会被直接排放到空气中，造成一定的环境污染。

1.2直接液化

在工业制煤油的时候，会采取直接液化的方式，整个过程中会造成大量的二氧化碳排放。由于煤和氢气在相互作用下成为液体油，而液化环节中所使用的氢化剂和氧气会发生化学反应，从而导致大量二氧化碳形成，并随着氧气而排放。

1.3间接液化

简洁液化环节中也会产生一定量的二氧化碳，具体会体现在三个环节中。一是煤气化工艺、二是煤气化合成工艺，最后一个则是精炼工艺。从前文中可得，由于煤和水在发生相互反应时会排放出二氧化碳，所以也需要控制该环节中的碳排放量^[1]。

2研究现代煤化工业中的碳减排、碳中和计划

2.1调整产业结构

煤制甲醇是我国甲醇生产的主要途径之一，而通过前文的研究调查，可以明确在煤制甲醇的过程中会有大量的二氧化碳排放到空气中，对我国的空气质量和生态环境造成较大影响。随着近年来我国甲醇合成技术的不断进步，煤制甲醇工业中所涉及的煤炭品种也不断增加，产业结构在一定程度上有所调整。新形势下的煤炭工业工艺技术日趋完善，能够较好地改善原有大规模碳排放的问题，对我国的环境保护会产生较好的影响。自2000年以后，煤制乙二醇工业也迅速发展并改良，一些较为传统的设备已经较为落后，而且该设备也会造成较大的碳排放量。为了促进我国煤化工业产业结构改革，应该及时优化和升级煤制乙二醇技术工艺，使之能够符合时代发展需要。

2.2优化产业系统

我国现存煤化工业的工厂产业结构已经日趋稳定，并且有着产业技术不断发展，煤化工厂的配置也在不断完善。即使是在工厂负荷较大的情况下也能够顺利实现安全、稳定地运行。产业系统的优化也能够极大程度上的节省生产成本，使煤化工业的经济收入能够提升。除此之外，在不断发展过程中，煤化工业产业管理水平也在不断升级，多种智能化管理体系被广泛应用，工厂生产效率被显著提升，从而使整体碳排放量能够下降。

2.3改良工艺

在现代煤化工业中，大多数的碳排放来自于工艺排放，为了实现节能减排，改良我国的煤化工业整体工艺，可以通过降低变换比的方式来降低二氧化碳排放量。降低变换比时主要有两个变换方法，其一为让二氧化碳中的碳元素与低碳原料制备的富氢气互补，通过取消掉碳变换工序来节省一氧化碳变换中所消耗的额外能量，降低单位产能消耗，并且在这个过程中降低二氧化碳的排放量，实现低碳工业的效果。另一种比较常见的改良工艺做法是使用绿色氢气作为补氢原料，如果不进行变换反应，在后续的排放物中只会含有少量碳元素，整体排放物会呈现出较为清洁的状态，而后续生产中也只需要氢元素参与。该方法可能是未来处理化工产品的重要途径，十分值得研发并推广

2.4提高电力驱动比例

在煤化工业生产中，主要依赖化石能源燃烧所产生的能量来进行生产，所产生的二氧化碳含量越占整个工程中的30%。为了贯彻落实生态文明友好型发展测量，我国煤化工业需要改善当前产业的驱动模式，如使用电力设备作为驱动来减少对煤炭的消耗量，从而在节省煤炭资源的同时降低二氧化碳排放量。目前，已经有很多煤化工业的大型企业从经济和环保的角度出发使用电力驱动的大型压缩机，这种压缩机在使用时对环境较为友好。而且在当前碳中和、节能减排的社会环境下，各行各业都在贯彻落实该发展测量，我国的电力结构也将会在未来发生深刻变革。经预测显示，2025年我国煤电将会达到巅峰，之后会呈现出下滑趋势。所以为了顺应时代发展，我国煤化工业应该加大电力驱动比例。

2.5再利用

除了减少碳的使用和改良工业结构之外，想要有效减少煤化工业的碳排放量，实现节能减排的碳中和，可以将工业废气中的碳元素实现再利用。通过使用专业设备捕集废气中存在的二氧化碳并且将其进行处理，可以进一步生产相关工业产品，从而能够实现碳中和的发展战略。其中，甲醇是较为常见的煤化工业产物，该产品应用范围较广，而且在各种工艺中需求量较大，是比较理想的煤化工业产品。目前，二氧化碳制甲醇的工业技术已经得到突破，如果该技术能够得到研发，那么未来的二氧化碳捕集和再利用则会成为工业节能减排的重要手段。除了能够生产甲醇之外，二氧化碳还可以应用于碳酸二甲酯等工业产品，也能够生产尿素等化学肥料，为我国发展起到巨大的作用

^[2]。

2.6森林碳汇

森林碳汇是利用森林所固有的生态功能来固定空气中二氧化碳，使大气中的二氧化碳浓度降低、氧气含量提升，从而起到改善环境的作用。除此之外，森林环境也能够一定程度上地调节当地局部气候，丰富当地物种多样性，提高当地居民生活质量的重要作用。森林也能够起到防风固沙。改善土地沙漠化等环境问题的重要作用。所以为了实现森林碳汇，就需要大量进行人工造林，并且要保护现有树林。研究调查结果显示，一公顷生态森林每年可以固定20-40t二氧化碳，所以为了实现森林的固碳作用，我国政府应该加强对植树造林工作重要性的认识。将更多的人力物力资源投入到植树造林工作之中。

结论：综上所述，若想能够成功突破现有能源体系，实现煤化工业碳中和碳减排，除了调整煤炭工业自身的生产技术，还需要适当整合其他工业技术，以跨领域的方法和互补方法来实现资源的优化配置，从而促进我国工业结构和能源体系整体变革。

参考文献：

1. 刘殿栋，王钰.现代煤化工产业碳减排、碳中和方案探讨[J].煤炭加工与综合利用，2021(05):67-72

[2]孔德会.煤化工工艺过程CO_2排放分析及其减排技术[J].化工设计通讯，2020,46(03):18-19