試論煤化工工藝中的二氧化碳減排技術

王楠

摘要：近年來，隨著經濟的快速發展，我國的煤需求量，尤其是煤化工產品的需求量也與日俱增。煤炭的大量使用也給環境帶來了負擔，而且火力發電的直接燃燒不僅使煤炭的使用效率降低，還產生了相當嚴重的污染，給我國煤炭產業的發展帶來了瓶頸。因此，在保證煤化產品質量的前提下，降低二氧化碳的排放量就成了亟待解決的問題。

關鍵詞：煤化工工藝;排放;減排技術

1煤化工過程中二氧化碳的來源分析

煤化工工藝中涉及到二氧化碳排放的工藝主要有三種：煤制甲醇、煤炭液化、煤制烯烴。其中，煤制甲醇工藝包括煤氣化、合成氣凈化以及甲醇的合成等步驟，煤氣化是排放二氧化碳最多的步驟，因為會發生C+O2一CO2CO+H2O一CO2+H2，兩個反應。其中，產生的絕大部分二氧化碳并沒有參與到后續的生成甲醇的反應中，而是被排放到大氣中。有研究表明，生產一噸的甲醇會排放約兩噸的二氧化碳;煤炭液化就是在高溫高壓下將煤和氫氣反應生成液體油品。煤炭液化有直接液化和間接液化兩種，但無論哪種都會排出液化油品重量一倍左右的二氧化碳;煤制烯烴是煤制甲醇的深化版，這一工藝除了制甲醇過程中產生的二氧化碳以外，甲醇轉化烯烴也會產生二氧化碳。據統計，每生成一噸烯烴需要排放6噸二氧化碳。

2二氧化碳減排技術

2.1收集保存技術

二氧化碳的收集保存技術是目前使用最為廣泛的技術。經過收集的二氧化碳先凈化，去除雜質，然后壓縮，最后將壓縮完成后的二氧化碳運輸到深層地下（已經開采完成的石油層和天然氣層）進行妥善保存。有研究資料表明，這種技術可提升油田回采率（提高約10%），同時還能降低油田坍塌或者其它油田地質災害的發生率;另外，如果將回收凈化壓縮的二氧化碳保存在海底深咸水層，還可以在海底高壓條件下，同周圍金屬離子反應生成碳酸鹽。雖然這種技術在我國已經得到了大范圍的應用，但是地質運動也會影響二氧化碳儲存的安全性，一旦發生泄露不僅會污染地下水，而且還會帶來溫窒效應等一系列環境問題。

2.2二氧化碳的循環利用

二氧化碳的循環使用也是現在較為常見的一種二氧化碳減排技術。將收集起來的二氧化碳凈化，濾除其中的同體物質和雜質氣體，然后使用物理手段將其壓縮用于制造滅火器，或者進一步凈化達到可食用級別添加進食品中充作惰性保護氣等。近年來，也有文獻報道二氧化碳在超臨界萃取技術中的應用。以二氧化碳作為超臨界萃取劑可以大大提升超臨界技術的安全性，而且也更容易達到臨界條件，降低技術難度。這一報道引起了科學研究者的注意，也為二氧化碳的循環利用提供了新思路。

2.3二氧化碳的轉化固化

除了收集二氧化碳之外，如果能進行固化，使其作用于生產或者生活才能真正實現二氧化碳的良性循環。眾所周知，植物可以吸收二氧化碳，然后經過轉化形成自己的有機質，供給自己生長，這是大自然天然的良性二氧化碳循環。生物固碳技術較為穩定，不會產生任何有害物質，甚至生物固碳還會產生柴油供人們使用。目前生物同碳技術還在探索中，要實現人工模仿生物同碳還需要不斷研究。

2.4二氧化碳的化學轉化

二氧化碳的轉化就是是用化學方法將二氧化碳轉化為其他物質以實現碳氫原子的再利用。現今較為成熟的二氧化碳轉化技術是將其轉化為碳酸鹽、水楊酸和對羥基苯甲酸等。我國作為塑料制品使用最多的國家之一，大多數塑料制品的原材料依舊依靠進口，近些年相關研究者又發現可以使用二氧化碳制作可降解塑料，這樣就可以在降低溫室效應的同時，減少塑料污染。同時，由于能夠減少塑料原料進口率、降低生產成本，二氧化碳制作可降解塑料還廣泛被廠家接受，對規模化生產有極大的幫助。其實這種技術在美國以及歐洲的一些國家已經形成批量化生產線，我國由于產品合格率的限制，年產率較低，尚且沒有普及。為了提高二氧化碳制作可降解塑料的生產效率，已經有許多高校將其作為重要的研究課題。除了以上所提到的轉化技術之外，二氧化碳合成甲醇、烴類化合物等化工產品也是二氧化碳的轉化技術之一。另外，因為二氧化碳制冷效果較好，且價格低廉易得，人們也經常用來儲存水果、蔬菜等;同時，二氧化碳在飲料行業和煙草行業也有較大用處，這也為二氧化碳的轉化技術發展提供了思路。

在上文所提到的所有二氧化碳減排技術中，二氧化碳的儲存方法是最占優勢的，且儲存技術也相對成熟，可滿足生產或科研使用，但此方法不能從根本上減少二氧化碳總量。二氧化碳的轉化技術相對而言，有足夠的優勢（可得到附加價值極高的產品），是二氧化碳減排最有效方法，但尚且無法實現大規模使用，還需專家學者繼續研究。

3結束語

我國因為正處于發展中國家并且人口龐大，碳排放量居于世界前列。雖然為了提高環境質量，保證人們的生存居住條件，我國已經為二氧化碳的治理做出大量工作，但是國民經濟的發展離不開煤化行業的發展，因此如何實現經濟發展和二氧化碳排放之間的平衡就成了亟待解決的問題。要解決煤炭行業的二氧化碳排放就要充分使用現有技術，對二氧化碳進行收集、轉化和儲存，同時生產具有附加價值的副產品。在我國現階段可以實現的二氧化碳減排技術中，儲存技術是最成熟的;轉化技術是最有效果的，但是并沒有實現大規模的實施和突破。今后，我國應該深入研究對二氧化碳的轉化技術，為二氧化碳減排技術的發展而努力。

參考文獻：

[1]丁雨.煤化工產業中工藝過程的二氧化碳排放與節能減排技術[J].科技與生活，2012（7）：112.