論述煤化工工藝中 二氧化碳減排技術

張維斌(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司，遼寧 阜新 123000)

1 引言

煤炭行業的高速發展為人們的日常生活提供發大量化工產品，但同時也導致環境污染問題比較嚴重。這一問題的存在，不僅導致環境問題日益嚴峻，且煤炭化工領域發展受限。全球環境污染問題非常的嚴重，而我國的二氧化碳排放量非常大，所以需要加強二氧化碳減排技術的研發和使用，以更好的改善生態環境，對于促進社會的穩定發展有著非常積極的促進作用。

2 煤化工過程中二氧化碳的來源分析

(1)煤制甲醇工藝流程中二氧化碳的排放。煤制甲醇要經過煤氣化、合成氣的凈化與合成甲醇等等環節，在煤氣化的過程中會不可避免的產生一定量的二氧化碳氣體，進而給環境造成比較大的危害。煤在O2和H2O 同時燃燒去情況下會發生如下兩個反應：

而甲醇合成必須要使用H2，如此一來，CO 與H2O 反應又會產生比較多的H2和二氧化碳，進而形成更大量的二氧化碳。上述兩個反應中，僅有非常少量的部分會形成甲醇，其他絕大部分都會直接排放到自然界中。根據相應數據統計分析，生產1t 的甲醇，需要排放2t 的二氧化碳。

(2)直接液化工藝過程中二氧化碳的排放。煤制油時二氧化碳主要有如下的形成路徑：其一是通過使用液化的操作方式將所形成的二氧化碳直接排放到自然界中，該環節就是煤與H2在在高溫條件下直接形成液體油。從這一化學反應出發，煤炭會提供氧氣，然后與氫化劑發生一系列的反應，氧氣會隨著水分直接排出去，此時的二氧化碳的產出會相對較低。根據有關數據分析可以確定，每生產1t 液化油需要排放2.1t 左右的二氧化碳。

(3)間接液化法過程中二氧化碳的排放。該工藝環節中具體包含煤氣化、煤化氣合成、精煉等幾個過程，氣化與合成環節所所產生的二氧化碳比較多，也是主要的形成環節。從直接液化的角度出發，氧氣與水蒸氣在液化的環節中具體作為氣化劑使用，所以間接液化所形成的二氧化碳具體可以發生以下幾個反應：

A.水煤氣變換反應：

B.鐵基催化劑參與的F-T 反應：

C.甲烷化反應：

D.歧化反應：

從相應的統計數據分析可以發現，相同液化產品環節中要比直接液化會產出多1t 左右的二氧化碳氣體。

(4)煤制烯烴工藝流程中二氧化碳的排放。煤制烯烴在進行煤制甲醇的環節中，其包含多個環節，整個過程中的氣化劑反應相對比較復雜，反應的難度也比較高。根據相應的專業數據統計分析確定，反應階段中生成1t 甲醇，排放2t 的二氧化碳。

(5)煤制天然氣工藝流程中二氧化碳的排放。煤制天然氣工藝在開展的過程中，它包含了煤質合成天然氣以及煤質二甲醚與煤間接液化等工藝的應用。在各種工藝運用上會排除很多二氧化碳，按照相關分析可知，排放的二氧化碳的濃度較高

3 二氧化碳減排技術

(1)收集保存技術。這是目前應用極為廣泛的二氧化碳處理技術之一，操作簡單且效果比較好。首先需要通過專業性的設備來實施二氧化碳氣體的收集，并且進行必要的分離、壓縮等等環節，然后使用設備直接注入到地下深層位置上。保存的空間具體就是石油、天然氣等開采之后的空間，所以并不會造成環境的污染。從相應的研究結果可以發現，油氣田內充入大量的二氧化碳氣體之后，回采率得到了很大的提升，基本上可以提高約10%左右。此外，在海底深咸水層內充入二氧化碳氣體之后，不可避免的會與氣體周邊所存在的金屬離子發生化學反應而形成碳酸鹽。但是該技術的應用卻存在很大的安全隱患，這是因為二氧化碳在地殼運動中容易被釋放，造成較為嚴重的環境污染問題，且會導致氣溫的升高。

(2)二氧化碳的循環利用。二氧化碳可以應用到各種領域中，以更好的減少該其他的排放量。煤化工領域中所產生的二氧化碳具備較高的濃度，且會有一些難以處理掉的雜質，一旦不能合理使用，會產生比較嚴重的后果。根據目前應用方面開展分析，二氧化碳最為主要的使用領域就是滅火器、食品添加劑等等。應用該技術之后，穩定性得到很大的提升，也能夠達到臨界條件，且操作環節更加的安全、簡單，可以廣泛的使用該技術，以避免二氧化碳污染環境的問題存在。

(3)二氧化碳的分離和輸送。二氧化碳的分離和輸送技術，相對來說處理效果是比較好的，可以更好的處理二氧化碳的排放問題。在煤化工領域中會產生體量巨大的二氧化碳氣體，可以直接使用設備在終端收集，操作成本較低。比如，使用純氧來進行合成氣的制作，整體操作簡單，設備也不復雜，處理效果相對較好。根據二氧化碳氣體的特性以及內部所含有的雜質問題，需要選擇合適的管道材料進行運輸，否則將會產生比較嚴重的后果。進行分離、輸送二氧化碳，可以更好的減少排放量，還不會給煤化工的生產造成不利的應用，所以該技術需要全面的研發和應用。

(4)二氧化碳的轉化固化。就目前來說，二氧化碳的處理還可以進行轉化處理，以消除其不良的影響。當前我國的二氧化碳轉化、固化技術水平比較高，所產生的效果也是非常明顯的。固化技術的工作原理就是利用生物將二氧化碳實現吸收和使用，這種操作方式是在自然界中完成的，并不會產生的任何的負面影響。生物固化并不會產生任何的有害物質，能夠有效的減少二氧化碳的排放。

(5)二氧化碳的化學轉化。二氧化碳的化學轉化理解方面比較簡單，可以使用一定的化學物質來實現轉化和使用。根據生物學的相應原理分析出發，植物在生存過程中可以通過吸收二氧化碳而轉化成為氧氣排放到自然環境中。從世界先進技術發展的角度出發，很多國家開始研究使用二氧化碳生產可以降解的塑料材料，環保性高且經濟效益明顯。二氧化碳制作塑料材料的技術研發和應用，可以降低對于國外產品的依賴程度，還能夠降低生產成本，需要盡量的實現規模化的生產。通過制作塑料產品，能夠有效的減少二氧化碳的排放，還能夠產生比較高的經濟效益，綜合效果非常好。

從工業角度出發，可以使用先進技術將二氧化碳氣體制作成甲醇、烴類、酯類等化工產品；蔬菜、瓜果的保鮮貯藏也可以使用二氧化碳來進行，其制冷性能比較高且運行成本低，還不會導致二次污染的問題；二氧化碳還可以制作碳酸飲料，目前我國的飲料消費占比達到世界總量的30%，發展前景比較廣闊；二氧化碳還能夠應用到煙草工業中。

從上文中的幾種處理方式分析可以發現，各有特點，但是二氧化碳的存儲技術有著非常明顯的優勢，這是因為該技術的處理量比較大，該技術是比較成熟的，已經有了很多實際的案例可以分析，能夠從根本上避免二氧化碳排放超標所產生的的嚴重問題，但是只是能夠暫時緩解二氧化碳氣體的排放，未來可能會產生比較嚴重的危害。而二氧化碳的轉化技術的科學使用，可以有效的將二氧化碳直接轉化成為有價值的產品，也能夠產生比較高的經濟價值，也能夠形成完整的工業生產鏈，所以我國應該注重該技術的研發和應用。

4 結語

隨著時代的發展和進步，環境問題日益嚴重，而我國作為世界上碳排放的大國，需要積極的研發先進的二氧化碳處理技術，能夠有效的降低二氧化碳氣體的排放量，從而可以更好的提升生態環境的質量水平，促進世界范圍內的環境質量改善，為人類社會的可持續發展奠定堅實的基礎。