浅谈煤化工生产工艺的二氧化碳减排工艺

浅谈 煤化工生产工艺的 二氧化碳减排工艺

孙艳君 王文旗 王莉莉

联泓（山东）化学 有限公司 山东滕州 277525

摘要：随着科技的进步发展，煤化工在工业领域得到了广泛应用，同时碳排放造成的影响越来越大，当前我国对治理二氧化碳排放也进行了积极的探索。基于煤化工产品的特殊性以及设备复杂性的影响，使得煤化工生产会面临毒气现象产生，并且会使整个生产环境被腐蚀，所以煤化工生产过程中需要合理运用相关工艺，因此为了保证煤化工生产的有效性，本文阐述了煤化工生产中的二氧化碳减排必要性及其来源，对煤化工生产工艺的二氧化碳减排工艺进行了探讨分析，旨在保证煤化工安全生产。

关键词：煤化工生产；二氧化碳；减排；来源；工艺

煤化工产品生产过程中，除了要保证其质量之外，还要重视环境保护。但是实际生产中的二氧化碳排放在较大程度上制约了煤化工行业的可持续发展，所以有必要对煤化工生产工艺的二氧化碳减排工艺进行分析。基于此，以下就煤化工生产工艺的二氧化碳减排工艺进行了探讨分析。

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。例如在甲醇的制备过程中，会在反应器中积累大量的氮气，影响反应效率。所以必须要放掉一部分气体，保持一个动态平衡。放气进行直接燃烧会损失大量的氢气能量。在这种情况下，需要采用膜分离技术对氢气进行回收、再利用和再循环，以减少损失，避免能源浪费，实现效益最大化。

二、煤化工生产中的二氧化碳来源

1、煤制甲醇。煤炭生产甲醇需要用到气化与合成气净化等步骤。在这个过程中会产生很多二氧化碳。在同时存在水与氧气的环境下，煤炭能够充分燃烧。在燃烧中总共有两种化学反应。第一种煤炭和氧气在化学作用下生成二氧化碳。第二种一氧化碳和空气中的水分反应生成氢气与二氧化碳。甲醇合成中，氢气是必不可少的介质。要让水跟一氧化碳进行充分反应，生成二氧化碳与氢气。以上两个主体反应最后就会产生二氧化碳，当然也会有一些甲醇生成。剩下的就会排放到室外，形成严重污染。

2、直接液化。在煤化工中，煤制油二氧化碳主要发生在液化过程中，液化中氢气与煤炭高温反应，变成液体油，此时煤炭能够提供相应的氧气，在和人工加入的氢化剂作用中发生变化，导致氧气浓度在水蒸气蒸发的同时不断降低，此时二氧化碳的产率也会一起下降。

3、间接液化。间接液化是精炼提纯、煤化气合成、煤化气。其中煤化气合成与煤化气是最主要的二氧化碳来源。按照液化的条件可以了解到，水蒸气与氧气都是煤液化主要反应气化剂，在下述四个流程中发生变化。第一个流程水媒体变化。该过程中，水和一氧化碳反应生成氢气与二氧化碳。第二个流程铁基催化剂F-T反应，该过程中，催化剂会让氢气与一氧化碳会生成乙炔和二氧化碳。第三个流程甲烷反应，氢气与一氧化碳生成二氧化碳和甲烷。第四个流程歧化反应。在反应中，一氧化碳变成了二氧化碳与单质碳。

4、煤制烯烃。其主要包括煤气化、净化合成气、合成甲醇、甲醇制烯等。其中煤气化、净化合成气、合成甲醇生成二氧化碳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。

三、煤化工生产工艺的二氧化碳减排工艺分析

1、收集保存工艺。主要体现在：首先收集二氧化碳，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。相关研究指出，储存了二氧化碳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，将二氧化碳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。但该方法在地壳运动中二氧化碳会逃逸，既会对生态环境造成污染，还将导致气温升高。同时，二氧化碳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、循环利用工艺。煤化工生产中排放的二氧化碳浓度相对较高，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。煤化工公司可根据二氧化碳的性质对其再次利用，例如，用来制备灭火器等，这在二氧化碳再循环中超临界萃取技术起到非常良好的作用。二氧化碳属于超临界萃取剂，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。

3、分离和输送工艺。由于煤化工过程中形成了浓度较高的二氧化碳，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，在分离二氧化碳的过程中需要相对较低的成本。分离和输送过程中由于二氧化碳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二氧化碳的排放，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。

4、转化固化工艺。煤化工生产中的二氧化碳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。二氧化碳固化指的是生物吸收二氧化碳以后发生反应，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，有效降低了二氧化碳的排放，并且可以通过光合作用生产柴油，以后该方法发展会更好。

5、化学转化工艺。相对成熟的二氧化碳化学转化技术能够用以制备水杨酸、碳酸盐等产品。二氧化碳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，其而可以降低二氧化碳的排放。当前，全球各个国家仅有美日韩等能够达到年产上万吨，而我国则存在不小的差距，年产仅仅为千吨。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，因此需要有关部门加强这方面的研究，希望不仅可以实现二氧化碳的减排，而且能够实现二氧化碳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，通过二氧化碳来生产化工产品，比如酯类、烃类、甲醇。瓜果蔬菜的保鲜同样需要二氧化碳，其不仅成本低，污染少，而且制冷的效果不错。此外，在饮料行业二氧化碳也有大用处，我国是一个饮料消费大国，光饮料消费就占消费总量的30%。

结束语

综上所述，煤化工产业对于工业经济发展具有重要作用，并且随着社会经济的快速发展，煤化工产品的需求也不断上升，这也就对煤化工生产工艺提出了更高要求。除了要保障煤化工产品质量，也要重视安全生产中的环保工作，特别是二氧化碳减排，因此必须加强对二氧化碳减排工艺进行分析。

参考文献

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