煤化工工藝中二氧化碳減排技術探析

林再福

摘 要：本文簡要分析煤化工工藝中產生CO2的原因，包括生產甲醇、直接和間接液化以及生產烯烴。著重對二氧化碳減排技術進行深度探究，主要闡述收集與儲存處理技術、再利用、分離與運輸、CO2固化處理以及利用化學性質實現轉化，運用多種減排技術，減少CO2的排放量，以供相關人士參考。

關鍵詞：煤化工工藝;二氧化碳;減排技術

0 引言

為實現多領域的良好發展，提高對煤炭等資源的消耗量。在當前的時代環境下，我國在煤化工處理方面已經實現大幅度的進步，生產過程中的產量以及產品質量都有所提高，推動該領域的發展。但在生產活動中會產生大量的二氧化碳，對環境造成嚴重的不良影響，由此，對其減排技術的研究顯得尤為重要。

1 煤化工工藝中產生二氧化碳的因素

1.1 甲醇工藝

在煤制甲醇生產過程中，需要通過多個作業環節，在此期間發生化學反應，產生CO2氣體，對周邊的空氣產生不良影響，煤炭燃燒的過程中，會出現兩種化學反應，一是碳與氧氣發生反應形成二氧化碳，二是一氧化碳與水反應形成二氧化碳氣體和氫氣。另外，在生產甲醇過程中需要應用大量的氫氣，由此，需要借助一氧化碳和水生產更多的CO2和氫氣，通過化學反應產出更多的二氧化碳。實際上，通過上述的兩種化學反應實際獲得的甲醇量極少，排放到空氣中的占比較大。據不完全數據信息顯示，每產出1t甲醇會向空氣中排放2t的CO2。

1.2 直接液化

在煤制油期間，產出的二氧化碳主要有兩個因素，其一，進行液化工藝本身會產出二氧化碳，在此期間，煤炭處于高溫的環境中與H2化學反應，生產出液體油。其二，氧氣與氫元素發生反應后，會將O2和H2O一同排出，二者再次發生反應，形成二氧化碳。據有關數據顯示，在此過程中，1t煤制油會產出2.1t左右的二氧化碳。

1.3 間接液化

間接液化過程涉及到多個反應環節，其中氣化和合成過程中排放的CO2相對較多，也是該項工藝中較為關鍵的部分。間接液化形成二氧化碳的化學反應主要有四項。首先，水煤氣變換中一氧化碳和水反應生成二氧化碳和氫氣;其次，使用鐵基催化劑時，一氧化碳和氫氣反應生成二氧化碳和亞甲基;再次，甲烷中一氧化碳和氫氣反應生成亞甲基和二氧化碳;最后，岐化反應中一氧化碳分解成碳元素和二氧化碳。據相關數據顯示，間接液化方式與上述直接液化方式相比，會多排放1t的CO2。

1.4 煤制烯烴

此項工藝是上述中甲醇的深化反應，整個過程歷經四個步驟。烯烴過程中，大多是氣化劑之間的反應，極為繁雜。通過統計相關數據可得，通過烯烴的方式生產甲醇，每噸可產出2t的CO2，但若根據每噸生產出1t烯烴的方式進行計算，會產出6t的CO2[1]。

2 煤化工工藝中的二氧化碳減排技術

2.1 收集保存

該項減排方式應用的范圍較廣，簡單來說是將生產過程中產生的二氧化碳集中收集起來，對其進行分離等處理，處理過后利用特殊的管道將其打入地下，在其與大氣之間設置阻斷。近幾年，部分相關企業會將產出的二氧化碳氣體輸送到已經荒廢的地下結構中，如無繼續開采價值的地層、無能源的井中，通過該項技術降低二氧化碳對空氣的污染程度。據相關數據顯示，在無開采價值的油氣田中打入經過壓縮的二氧化碳，有助于實現油氣田的二次利用，能夠提高20%左右的產量。同時，海底地層中含有大量的金屬元素，將經過處理的二氧化碳輸送到此地質結構中，可以與其中的金屬元素發生反應，產生碳酸鹽，如K2CO3、Na2CO3、MgCO3等，有助于提高收集保存的效果，目前，部分國家已經開始對此方面的研究活動，致力于形成水合物。但此種二氧化碳減排方式并不適宜長期使用，將CO2注入深層的地質結構中，其會隨著地殼運動發生位置移動，雖然未對大氣造成不良影響，但會影響到地球整體的環境，加劇溫室效應。另外，CO2與地層中的部分金屬元素產生化學反應，經過長時間的儲存會逐漸滲透到更深的地質結構中，影響地下水的潔凈度。

2.2 二次利用

在科學研究不斷深入的過程中，煤化工工藝得到有效提高，部分企業能夠對二氧化碳本身具備的化學性質加以利用，實現二次開發。就目前的情況而言，二氧化碳在多個方面都有所利用，如干冰、食品添加劑、滅火器等。例如，在運送干粉煤期間，會用二氧化碳替代原本的氮氣，并且在生產過程中，用二氧化碳代替水進行生產。通過此種方式，提高對二氧化碳的利用率，有助于消耗煤化工產出的部分二氧化碳。從二次利用的角度而言，超臨界萃取工藝是當前研究熱度較高的項目，此類技術應用在實際生產過程中，會大幅度提高整體的工作效率，并起到減低環境污染的效果。例如，用CO2代替氟利昂，雖然其制冷能力較差，但可以產出較多的熱能。將二氧化碳應用在該項技術之中，借助其本身的化學性質，會降低其對整體環境的破壞程度，也可以控制相關生產過程的成本。

2.3 分離運輸

在煤化工工藝中分離運輸技術能夠達到一定的減排效果。煤化工的作業活動中會排放大量且濃度極高的CO2，而CO2經過分離輸送處理，可以提高上述中收集處理方式的便利程度。另外，還有助于控制后期環境處理活動的成本。需要注意的是，CO2在分離運輸過程中，其中會包含其他化學元素，對此，需要使用專門的輸送管道，以確保運輸過程的穩定性和安全程度。采用該項技術不僅能夠達到減排的效果，還不會對原本的生產活動造成影響，與上述的處理技術相比處理成本較低，有利于實現廣泛利用。

2.4 固化轉化

采用此種處理方式，可以實現對二氧化碳的有效循環使用，目前，轉化固化減排處理技術已經展現出良好的發展趨勢，具體而言，利用適宜的生物吸收二氧化碳，通過體內機能實現轉化，將有益于環境發展的物質排放至大氣中，該種減排技術是借助生態系統中的生物實現對二氧化碳的消耗，相較于上述中的處理方式更為環保有效。利用現有自然資源對二氧化碳進行合理轉化，不僅控制其在大氣中的排放量，還能夠借助光合作用生產出其他有益物質，轉化固化減排技術是在生態系統自行進行的，不會對自然條件造成不良影響，有利于實現長期的可持續發展。

2.5 化學轉化

對CO2進行化學轉化技術是借助其本身的化學性質進行轉化工作。從生物學的角度分析，植物生長發育期間需吸收CO2，在體內實現有效轉化，將有益氣體O2排放出來。對CO2的研究，部分國家已經開展利用CO2實現對塑料制品的降解，該種形式的社會效益和經濟效益較為顯著。若可以將其應用在塑料制品處理方面，不僅有助于控制對他國商品的需求量，還有助于調整部分生產活動的資金投入量，實現產業化生產。借助生產塑料制品，可以降低CO2在大氣中的比例，并實現較好的經濟收益，整體的處理效果較好。從工業方面分析，借助CO2生產部分化工材料。此外，CO2也可應用在保鮮方面，有助于降低該方面的資金投入量，同時還能夠消除再次污染的情況。另外，碳酸飲料中也使用大量的CO2，據不完全統計，我國飲料消費市場占全球相關市場的三成左右，擁有良好的發展空間，此外，在煙草行業中CO2也有所涉及[2]。

3 結束語

目前，全球各地的環境問題愈加突出，我國在碳排放方面的問題極為嚴重，即使采取多種減排方式，仍無法恢復原本的生態環境，由此，若想在保證社會經濟正常發展的情況下，控制CO2的排放量，應加大對此方面技術的探究。希望相關人員能夠利用多項專業技術，優化減排模式，實現經濟與生態的平衡發展。

參考文獻：

[1]張維斌.論述煤化工工藝中二氧化碳減排技術[J].化工管理，2020（07）：108-109.

[2]張建峰.煤化工工藝中二氧化碳減排技術分析[J].化工管理，2019（32）：99-100.