煤化工业如何实现碳减排?

2021-04-10 08:57 绿创碳和
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化工行业是高耗能行业,其碳排放量约占工业总排放量20%,为全国碳排放权交易市场**阶段涵盖的重点排放行业之一。

化工行业符合国家发展改革委纳入全国碳市场交易的企业名单,涉及约2214家企业,占行业规模以上企业总数的8%,占纳入到**阶段全国碳排放权交易市场企业总数的1/3。化工行业纳入全国碳排放权交易体系管控的行业子类包括:电石、合成氨、甲醇、尿素、纯碱、电石法聚氯乙烯生产、烧碱以及其他化工产品。化工行业的碳减排技术也门类繁杂,不尽相同。今天就煤化工行业的减排技术,做一个简单的介绍。

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煤化工过程中二氧化碳的来源

(1)煤制甲醇工艺流程中二氧化碳的排放

煤制甲醇要经过煤气化、合成气的净化与合成甲醇等等环节,在煤气化的过程中会不可避免的产生一定量的二氧化碳气体,进而给环境造成比较大的危害。煤在O2和H2O同时燃烧去情况下会发生如下两个反应:

C+O2=CO2

CO+H2O=CO2+H2

而甲醇合成必须要使用H2,如此一来,CO与H2O反应又会产生比较多的H2和二氧化碳,进而形成更大量的二氧化碳。上述两个反应中,仅有非常少量的部分会形成甲醇,其他绝大部分都会直接排放到自然界中。根据相应数据统计分析,生产1t的甲醇,需要排放2t的二氧化碳。

(2)直接液化工艺过程中二氧化碳的排放

煤制油时二氧化碳主要有如下的形成路径:其一是通过使用液化的操作方式将所形成的二氧化碳直接排放到自然界中,该环节就是煤与H2在在高温条件下直接形成液体油。从这一化学反应出发,煤炭会提供氧气,然后与氢化剂发生一系列的反应,氧气会随着水分直接排出去,此时的二氧化碳的产出会相对较低。根据有关数据分析可以确定,每生产1t液化油需要排放2.1t左右的二氧化碳。

(3)间接液化法过程中二氧化碳的排放。

该工艺环节中具体包含煤气化、煤化气合成、精炼等几个过程,气化与合成环节所所产生的二氧化碳比较多,也是主要的形成环节。从直接液化的角度出发,氧气与水蒸气在液化的环节中具体作为气化剂使用,所以间接液化所形成的二氧化碳具体可以发生以下几个反应:

A.水煤气变换反应:CO+H2O=CO2+H2

B.铁基催化剂参与的F-T反应:2CO+H2=CO2+CH2

C.甲烷化反应:2CO+2H2=CH4+CO2

D.歧化反应:2CO=C+CO2

从相应的统计数据分析可以发现,相同液化产品环节中要比直接液化会产出多1t左右的二氧化碳气体。

(4)煤制烯烃工艺流程中二氧化碳的排放。

煤制烯烃在进行煤制甲醇的环节中,其包含多个环节,整个过程中的气化剂反应相对比较复杂,反应的难度也比较高。根据相应的专业数据统计分析确定,反应阶段中生成1t甲醇,排放2t的二氧化碳。

(5)煤制天然气工艺流程中二氧化碳的排放。

煤制天然气工艺在开展的过程中,它包含了煤质合成天然气以及煤质二甲醚与煤间接液化等工艺的应用。在各种工艺运用上会排除很多二氧化碳,按照相关分析可知,排放的二氧化碳的浓度较高

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二氧化碳减排技术

(1)收集保存技术。

这是目前应用极为广泛的二氧化碳处理技术之一,操作简单且效果比较好。首先需要通过专业性的设备来实施二氧化碳气体的收集,并且进行必要的分离、压缩等等环节,然后使用设备直接注入到地下深层位置上。保存的空间具体就是石油、天然气等开采之后的空间,所以并不会造成环境的污染。从相应的研究结果可以发现,油气田内充入大量的二氧化碳气体之后,回采率得到了很大的提升,基本上可以提高约10%左右。此外,在海底深咸水层内充入二氧化碳气体之后,不可避免的会与气体周边所存在的金属离子发生化学反应而形成碳酸盐。但是该技术的应用却存在很大的安全隐患,这是因为二氧化碳在地壳运动中容易被释放,造成较为严重的环境污染问题,且会导致气温的升高。

(2)二氧化碳的循环利用。

二氧化碳可以应用到各种领域中,以更好的减少该其他的排放量。煤化工领域中所产生的二氧化碳具备较高的浓度,且会有一些难以处理掉的杂质,一旦不能合理使用,会产生比较严重的后果。根据目前应用方面开展分析,二氧化碳最为主要的使用领域就是灭火器、食品添加剂等等。应用该技术之后,稳定性得到很大的提升,也能够达到临界条件,且操作环节更加的安全、简单,可以广泛的使用该技术,以避免二氧化碳污染环境的问题存在。

(3)二氧化碳的分离和输送。

二氧化碳的分离和输送技术,相对来说处理效果是比较好的,可以更好的处理二氧化碳的排放问题。在煤化工领域中会产生体量巨大的二氧化碳气体,可以直接使用设备在终端收集,操作成本较低。比如,使用纯氧来进行合成气的制作,整体操作简单,设备也不复杂,处理效果相对较好。根据二氧化碳气体的特性以及内部所含有的杂质问题,需要选择合适的管道材料进行运输,否则将会产生比较严重的后果。进行分离、输送二氧化碳,可以更好的减少排放量,还不会给煤化工的生产造成不利的应用,所以该技术需要全面的研发和应用。

(4)二氧化碳的转化固化。

就目前来说,二氧化碳的处理还可以进行转化处理,以消除其不良的影响。当前我国的二氧化碳转化、固化技术水平比较高,所产生的效果也是非常明显的。固化技术的工作原理就是利用生物将二氧化碳实现吸收和使用,这种操作方式是在自然界中完成的,并不会产生的任何的负面影响。生物固化并不会产生任何的有害物质,能够有效的减少二氧化碳的排放。

(5)二氧化碳的化学转化。

二氧化碳的化学转化理解方面比较简单,可以使用一定的化学物质来实现转化和使用。根据生物学的相应原理分析出发,植物在生存过程中可以通过吸收二氧化碳而转化成为氧气排放到自然环境中。从世界先进技术发展的角度出发,很多国家开始研究使用二氧化碳生产可以降解的塑料材料,环保性高且经济效益明显。二氧化碳制作塑料材料的技术研发和应用,可以降低对于国外产品的依赖程度,还能够降低生产成本,需要尽量的实现规模化的生产。通过制作塑料产品,能够有效的减少二氧化碳的排放,还能够产生比较高的经济效益,综合效果非常好。

从工业角度出发,可以使用先进技术将二氧化碳气体制作成甲醇、烃类、酯类等化工产品;蔬菜、瓜果的保鲜贮藏也可以使用二氧化碳来进行,其制冷性能比较高且运行成本低,还不会导致二次污染的问题;二氧化碳还可以制作碳酸饮料,目前我国的饮料消费占比达到世界总量的30%,发展前景比较广阔;二氧化碳还能够应用到烟草工业中。

二氧化碳的存储技术有着非常明显的优势,因为该技术的处理量比较大。该技术是比较成熟的,已经有了很多实际的案例可以分析,能够从根本上避免二氧化碳排放超标所产生的的严重问题。但是只是能够暂时缓解二氧化碳气体的排放,未来可能会产生比较严重的危害。而二氧化碳的转化技术的科学使用,可以有效的将二氧化碳直接转化成为有价值的产品,也能够产生比较高的经济价值,也能够形成完整的工业生产链,所以我国应该注重该技术的研发和应用。


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