【关键词】：煤化工；二氧化碳；减排技术
引言
伴随煤炭用量的不断增加，也带来一定的负面影响，比如污染问题。大量的焚烧降低了其使用率，并且对环境造成的污染还比较严重，由此在一定程度上制约了我国煤化工业的进程。在全球气候逐渐变暖的形势下，我国需要积极引入各种新技术，以尽可能地降低CO2排放量。
1、煤化工工艺中CO2的来源
通过分析得知，煤化工过程中以下几个环节可以形成CO2。
1.1 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。
1.2 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2.1t。
1.3 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。
1.4 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。
2、煤化工工艺中二氧化碳减排技术
截止到现在，国内专家学者从以下两个方面对该课题进行探讨。其一，提升煤炭使用效率，从源头上降低消耗，即真正实现节能减排。其二，收集所排放的CO2，然后埋存至地下，以此减小空气中CO2的含量。现阶段，煤化工公司在经营运作过程中，通常采用以下3种减排方法：CO2的收集保存、循环利用、化学转化3种。其中，前两者能够有效防止CO2排到大气之中，但实用性较低。后者是把CO2转变成化工产品，这一方面对于我们的生态环境起到良好的保护作用，此外还真正实现了减排。主要包含以下几种技术方法：
2.1 收集保存技术
该方法是现在最普遍的一个方法，具体过程如下：首先收集CO2，其次，通过分离以及压缩等流程，再次，将通过压缩处理的二氧化碳输送至地下深层且保存好。保存的地层主要是开采完的石油和天然气井，该方法在国内获得很大发展。相关理论结果指出，储存了CO2的油气田的回采率明显提升，经过估算，能够提高大约10%的产量。不仅如此，将CO2保存在海底深咸水层以后，高压条件下，它还能够和附近的金属离子发生化学反应，从而产生碳酸盐。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但该方法的安全性不太高，在地壳运动中CO2会逃逸，既会对生态环境造成污染，还将导致气温升高。同时，CO2还将和地下的重金属元素反应，渗透到地下会污染地下水。
2.2 CO2的循环利用
此方法节能减排效果显著，且可以变废为宝。煤化工生产中排放的CO2浓度相对较高，同时其中还包含许多杂质气体，由此就使得循环利用变得更加困难。煤化工公司可根据CO2的性质对其再次利用，例如，用来制备灭火器等，这在CO2再循环中超临界萃取技术起到非常良好的作用。CO2属于超临界萃取剂，化学稳定性不错，且易于达到临界条件，操作的时候步骤简单，安全性还高，因此，在未来将有较大的发展潜力。
2.3 CO2的分离和输送
对比来说，此技术较为有效。由于煤化工过程中形成了浓度较高的CO2，因此极易进行收集，并且还降低了成本。比如，以纯氧为氧化剂的现代气流床煤气化技术生产的合成气，其中，在分离CO2的过程中需要相对较低的成本。分离和输送过程中由于CO2里面含有一定的杂质气体，必须使用比较特别的管材来输送。以此不仅会明显减小CO2的排放，还将日常的煤化工生产和加工产生影响，此方法具有良好的推广价值。
2.4 CO2的转化固化
除去上文所说的收集保存技术以后，还能够通过转化的方法来处理，由此能够实现良性循环，现在该项技术获得迅速发展。CO2固化指的是生物吸收CO2以后发生反应，进而形成有机物质，此方法主要通过大自然中的生物完成，属良性循环。生物固化二氧化碳的方法最明显的优势就是无后顾之忧，有效降低了CO2的排放，并且可以通过光合作用生产柴油，以后该方法发展会更好。
2.5 CO2的化学转化
从当前来看，相对成熟的CO2化学转化技术用以制备水杨酸、碳酸盐等产品。CO2制取塑料技术可以显著降低生产成本，减少其原材料进口，所以这一方法在今后可以进行大规模生产。其一能够生成可降解塑料，其而可以降低CO2的排放。当前，全球各个国家仅有美日韩等能够达到年产上万t，而我国则存在不小的差距，年产仅仅为千t。这项技术一方面有着良好的经济意义，另外，还有不可估量的环保意义，高校与院所需要加强这方面的研究，希望不但可以实现CO2的减排，而且能够实现CO2可降解塑料的规模生产。除了上述技术外，还有催化合成技术，通过CO2来生产化工产品，比如酯类、烃类、甲醇。瓜果蔬菜的保鲜同样需要CO2，其不仅成本低，污染少，而且制冷的效果不错。此外，在饮料行业CO2也有大用处，我国是一个饮料消费大国，光饮料消费就占消费总量的30%，其发展潜力可想而知。不仅如此，在烟草行业也应用二氧化碳。
在上述提及的CO2减排技术中，其收集保存、循环利用以及化学转化这3种方式都各有利弊。需要指出的是，CO2存储技术优势比较显著，鉴于其储存量大，技术成熟，因此，很多国家都广泛应用，但这并不能从根本对CO2的总量进行减少，只是暂缓了其对气候的影响。相比其它技术来说，CO2化学转化技术还不能规模生产，但是其具有的优势不可忽视，比如产生高附加值的化工产品，为企业提高效益，因此，加大对该方法的研究，使其扩大规模，形成一定的产业链结构，这是当前我国应大力发展和提倡的技术。
结语
总之，现阶段，全球的气候变暖问题日益严重，归根结底，是由于碳排放造成的。我国在治理CO2排放方面进行了积极的探索，取得很大进展，要想妥善处理好煤化工业的二氧化碳排放，必须采用科学化理的方法来收集与转化CO2，在降低CO2排放的基础上，还可以制造出其他附加产品。
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论文作者:刘建军
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1期
论文发表时间:2020/3/25
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