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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:338
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-31 14:00:12
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

煤化工工艺中二氧化碳减排技术

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 刘建军
资料简介

【摘要】: 随着经济的不断发展,我国煤化工产品的需求日益提高,这样就对生产工艺提出一系列新要求。现阶段,在当前全球日益变暖的背景下,不仅要注意保障产品质量,而且还应当科学合理的控制 CO2的排放。鉴于此,文章简单概括了我国煤化工业 CO2的排放现状,然后详细阐述了相应的减排技术方法。

煤化工工艺中二氧化碳减排技术

刘建军

新疆庆华能源集团有限公司 新疆 835100

【摘要】:随着经济的不断发展,我国煤化工产品的需求日益提高,这样就对生产工艺提出一系列新要求。现阶段,在当前全球日益变暖的背景下,不仅要注意保障产品质量,而且还应当科学合理的控制CO2的排放。鉴于此,文章简单概括了我国煤化工业CO2的排放现状,然后详细阐述了相应的减排技术方法。

【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。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。

参考文献

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[2] 陈晓雍.燃煤制气放空气中二氧化碳的资源化高效回收技术[J].石化技术,2017,24(09):51.

[3]段昌峰.煤化工工艺过程CO2排放分析及减排技术要点[J].化工管理,2018,498(27):200-201.

[4]巩旭.煤化工工艺中二氧化碳减排技术[J].化工设计通讯,2016,42(5):8.