煤化工工艺二氧化碳减排技术研究

煤化工工艺二氧化碳减排技术研究

张洋清

中亚能源有限责任公司 陕西 西安 710199

摘要：在国内经济体系逐渐成熟完善的今天,煤化工行业发挥着重要作用,推动了我国工业体系的转变和改革.近些年工业体系的快速发展,对于煤化产品需求量不断增加,与之对应的是工艺要求也不断提高.煤化工产品的生产不仅要保障质量,同时也要做好环境保护工作.尤其是生产环节的二氧化碳排放问题,更是需要高度重视.主要分析了煤化工作业中的二氧化碳减排问题。

【关键词】：煤化工；二氧化碳；减排技术

一、煤化工生产中的二氧化碳减排必要性

        煤炭工业生产中的煤炭焦化是一项重要的技术手段，其能够生产出高附加值的化工产品，并且这项技术发展对于其它附属行业的发展起到了非常重要的推动作用。煤化工生产过程中的二氧化碳作为传输介质，废气可二次使用，可以很好地控制二氧化碳的排放。富氢气与煤共气化可以有效提高合成气中烃类的比例，解决二氧化碳的过量排放和能量损失问题。合成气技术的应用可以保证氢气的最大利用率，有效控制二氧化碳的排放。与其他行业的生产过程相比，煤化工行业的二氧化碳多发生在直接排放和间接排放的过程中。例如生产、供电、加热、设备泄漏和化石燃料转换产生的二氧化碳。为了减少二氧化碳的排放，我们必须做好煤化工艺操作流程和工艺改造，解决二氧化碳过量排放的问题，达到化废为宝的发展目标。

2、煤化工工艺中CO2的来源

2.1 煤制甲醇工艺流程

        煤制甲醇主要包括以下几个步骤：煤气化、合成气的净化和合成甲醇等，煤气化排放出最多的CO2。煤、水、氧气物质燃烧，涉及到2个化学反应：A.C+O2=CO2;B.CO+H 2O=CO2+H2。在合成甲醇时需要氢气，因此，一定比例的一氧化碳和水发生化学反应以后生成氢气与CO2，这样就重新生成了CO2。上述两次化学反应形成的CO2仅仅只有很少的量生成甲醇，大多数均被直接排放出去。相关资料显示，生成1t的甲醇，所需排放的CO2质量为2t。

2.2 直接液化工艺

        煤制油当中排放的CO2来自以下两方面，首先，直接液化当中排放一定的CO2，该环节高温下煤与氢气会发生液化反应生成液体油。其中，煤炭提供了O2，和氢化剂反应后，氧气与水一起被排出，所以，形成相对较少的CO2。按照相关资料，该反应中每生产1t液化油需排放CO2大约3.1t。

2.3 间接液化法过程中

        此工艺涉及到以下3个流程：煤气化、煤化气合成和精炼，而CO2主要是由气化与合成形成的。由直接液化可知，在煤的液化中，气化剂为O2与水蒸汽，因此，间接液化生成的CO2来自于下列4个化学反应：1、铁基催化剂参与的F-T反应：2CO+H2=CO2+CH2;2、水煤气变换反应：CO+HO2=CO2+H2;3、歧化反应：2CO=C+CO2;4、甲烷化反应：2CO+2H2=CH4+CO2。这就说明生成等量液化产品间接液化比直接液化多生成大约1t CO2。

2.4 煤制烯烃工艺流程中

        该过程是煤制甲醇的进一步深化。主要包括四个过程，即煤气化、净化合成气、合成甲醇、甲醇制烯。其中煤气化、净化合成气、合成甲醇生成CO2的过程基本上和煤制甲醇类似。甲醇转换烯烃主要是多种气化剂的反应，这个过程相对比较复杂。经过求解，按反应产生1t甲醇，排放CO2大约2t。按每吨生成1t烯烃，那么就会排放CO2大约6t。

3二氧化碳减排技术

　　3.1收集保存技术

　　这是目前应用极为广泛的二氧化碳处理技术之一，操作简单且效果比较好。首先需要通过专业性的设备来实施二氧化碳气体的收集，并且进行必要的分离、压缩等等环节，然后使用设备直接注入到地下深层位置上。保存的空间具体就是石油、天然气等开采之后的空间，所以并不会造成环境的污染。从相应的研究结果可以发现，油气田内充入大量的二氧化碳气体之后，回采率得到了很大的提升，基本上可以提高约10%左右。

　　3.2二氧化碳的循环利用

　　二氧化碳可以应用到各种领域中，以更好的减少该其他的排放量。煤化工领域中所产生的二氧化碳具备较高的浓度，且会有一些难以处理掉的杂质，一旦不能合理使用，会产生比较严重的后果。根据目前应用方面开展分析，二氧化碳最为主要的使用领域就是灭火器、食品添加剂等等。应用该技术之后，稳定性得到很大的提升，也能够达到临界条件，且操作环节更加的安全、简单，可以广泛的使用该技术，以避免二氧化碳污染环境的问题存在。

　　3.3二氧化碳的分离和输送

　　二氧化碳的分离和输送技术，相对来说处理效果是比较好的，可以更好的处理二氧化碳的排放问题。在煤化工领域中会产生体量巨大的二氧化碳气体，可以直接使用设备在终端收集，操作成本较低。比如，使用纯氧来进行合成气的制作，整体操作简单，设备也不复杂，处理效果相对较好。根据二氧化碳气体的特性以及内部所含有的杂质问题，需要选择合适的管道材料进行运输，否则将会产生比较严重的后果。进行分离、输送二氧化碳，可以更好的减少排放量，还不会给煤化工的生产造成不利的应用，所以该技术需要全面的研发和应用。

　　3.4二氧化碳的转化固化

　　就目前来说，二氧化碳的处理还可以进行转化处理，以消除其不良的影响。当前我国的二氧化碳转化、固化技术水平比较高，所产生的效果也是非常明显的。固化技术的工作原理就是利用生物将二氧化碳实现吸收和使用，这种操作方式是在自然界中完成的，并不会产生的任何的负面影响。生物固化并不会产生任何的有害物质，能够有效的减少二氧化碳的排放。

　　3.5二氧化碳的化学转化

　　二氧化碳的化学转化理解方面比较简单，可以使用一定的化学物质来实现转化和使用。根据生物学的相应原理分析出发，植物在生存过程中可以通过吸收二氧化碳而转化成为氧气排放到自然环境中。从世界先进技术发展的角度出发，很多国家开始研究使用二氧化碳生产可以降解的塑料材料，环保性高且经济效益明显。二氧化碳制作塑料材料的技术研发和应用，可以降低对于国外产品的依赖程度，还能够降低生产成本，需要尽量的实现规模化的生产。通过制作塑料产品，能够有效的减少二氧化碳的排放，还能够产生比较高的经济效益，综合效果非常好。

　　从工业角度出发，可以使用先进技术将二氧化碳气体制作成甲醇、烃类、酯类等化工产品；蔬菜、瓜果的保鲜贮藏也可以使用二氧化碳来进行，其制冷性能比较高且运行成本低，还不会导致二次污染的问题；二氧化碳还可以制作碳酸饮料，目前我国的饮料消费占比达到世界总量的30％，发展前景比较广阔；二氧化碳还能够应用到烟草工业中。

　　从上文中的几种处理方式分析可以发现，各有特点，但是二氧化碳的存储技术有着非常明显的优势，这是因为该技术的处理量比较大，该技术是比较成熟的，已经有了很多实际的案例可以分析，能够从根本上避免二氧化碳排放超标所产生的的严重问题，但是只是能够暂时缓解二氧化碳气体的排放，未来可能会产生比较严重的危害。而二氧化碳的转化技术的科学使用，可以有效的将二氧化碳直接转化成为有价值的产品，也能够产生比较高的经济价值，也能够形成完整的工业生产链，所以我国应该注重该技术的研发和应用。

参考文献

        [1]卫立功,孙东峰.煤化工工艺二氧化碳减排技术研究[J].化工设计通讯,2020,46(08):14+21.

        [2]张维斌.论述煤化工工艺中二氧化碳减排技术[J].化工管理,2020(07):108-109.

        [3]汪伟,赵彦.对煤化工二氧化碳减排技术的探讨[J].低碳世界,2020,10(01):31-32.