企业研究论文-发展煤化工所面临的CO2排放问题及其对策.doc

企业研究论文-发展煤化工所面临的CO2排放问题及其对策摘要对我国的二氧化碳(CO2)排放现状和发展煤化工产业所面临的CO2排放问题进行了分析，对现有的CO2综合治理技术进行了归纳和总结，指出地下储存是解决CO2排放问题较为可行的方案。关键词煤化工，CO2排放，减排措施CO2是目前最主要的温室气体，温室气体的大量排放会导致全球气候变暖，从而给人类的生产活动带来不可预知的灾难。于1997年通过的京都议定书规定各发达国家必须在2008年到2012年间将CO2排放量消减到1990年以前的水平，为此，许多工业化发达国家加大了对CO2捕集和处理技术的研究力度。目前我国的CO2排放量已高居世界第二位，虽然现阶段对发展中国家尚未提出减排要求，但我国近年来CO2排放量的快速增长将使我国不得不面对越来越大的国际压力。2006年，我国原油进口量超过1.4亿t，原油对外依存度达44%左右。我国拥有较为丰富的煤炭资源，煤炭保有储量超过1万亿t，发展煤化工产业将成为今后一段时期内我国化工行业的重点和热点。我国国民经济和社会发展“十一五”规划纲要中明确指出，要“发展煤化工，开发煤基液体燃料，有序推进煤炭液化示范工程建设，促进煤炭深度加工转化”。近期国家发改委组织编制了煤化工产业中长期发展规划(征求意见稿)，明确我国将建成七大煤化工产业区，从2006年至2020年，我国煤化工总计投资将超过1万亿元。发展煤化工符合我国多煤少油的能源结构特点，可有效缓解国内对进口原油的依赖程度，同时采用先进的洁净煤技术及污染物处理技术，通过集中处理的方式，可有效减少污染物的排放，相比传统的煤直接燃烧方式，可大大降低对环境的污染。然而，发展煤化工产业也面临CO2排放的问题，从煤炭和石油的元素组成来看，煤的氢碳原子比在0.2-1.0之间，而石油的氢碳原子比达1.62.0，以煤替代石油生产传统的石油化工产品的过程一般都伴随着氢碳原子比的调整.从而排放大量的CO2。以下对煤直接液化、间接液化、煤制烯烃等新型煤化工技术过程中的CO2排放问题进行分析。1、煤直接液化过程中的CO2排放直接液化是把固体状态的煤在高压和一定温度下直接与氢气反应，使煤炭直接转化成液体油品的工艺技术。见图1。从反应过程来看，反应系统中的氧主要来自煤中氧，反应环境氢气纯度较高(氢气纯度80%)，反应后氧主要以水中氧的形式排出体系，CO2产率较低。神华上湾煤在日本NEDOL工艺1tdPSU装置上的CO2产率(daf煤为原料)约为2%，在美国HTI工艺PDU装置上的CO2产率(daf煤为原料)为0.34%。据估计，煤炭直接液化项目的CO2排放量，每吨液化粗油约为2.1t(此数据不包括燃料排放部分)。2、煤间接液化过程中的CO2排放煤间接液化工艺主要由三大步骤组成：第一是煤的气化；第二是合成；第三是精炼(见图2)。煤间接液化过程中的CO2主要来自气化和合成两步。在煤的气化过程中，需要加入氧气和水蒸气作为气化剂，因此存在以下的CO2生成反应：C+O2=CO2CO+H2O=CO2+H2在合成步骤中，CO2是主要副产物之一，主要来自：水煤气变换反应CO+H2O=CO2+H2采用铁基催化剂的F-T合成反应：2CO+H2=CH2+CO2甲烷化反应2CO+2H2=CH4+CO2歧化反应2CO=C+CO2煤间接液化过程生产每吨液化产品的CO2排放量约为3.3t(此数据不包括燃料排放部分)。3、煤制烯烃过程中的CO2排放煤制烯烃过程包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术(见图3)。煤制烯烃过程中的CO2主要来自煤气化过程，煤气化过程CO2的产生与前述间接液化类似，煤在氧气和水蒸气存在的条件下，发生以下的CO2生成反应：另外，甲醇合成过程要求原料气中的H2和CO的摩尔比接近2：1，而煤气化过程获得的气体中H2CO摩尔比小于2，需要将一部分CO通过水煤气变换反应生成H2和CO2以满足甲醇合成的要求，这样又会有部分CO2生成。除少量的CO2(占原料气体总量的3%左右)参与甲醇合成反应外，大部分CO2在合成气净化过程中被脱除而进行排放。煤制烯烃过程的CO2排放量按每吨中间产品甲醇计：约2t，按每吨最终产品烯烃计算：约6t(此数据不包括燃料排放部分)。4、发展煤化工面临较大的CO2排放压力根据国家发改委煤化工产业中长期发展规划(征求意见稿)的初步规划，到2020年煤制油的发展规模将达到3000万ta，煤制烯烃规模将达到800万ta，煤制甲醇将超过6000万ta(含煤制烯烃所需甲醇用量)。按照各种煤化工工艺路线的平均CO2排放量进行估算，届时生产上述煤化工产品所排放的CO2将超过2亿t，因此发展煤化工产业面临较大的CO2排放压力。5、CO2治理技术目前的CO2治理技术可归纳为以下三个方面：(1)CO2储存技术；(2)CO2转化技术；(3)CO2循环利用技术。在以上三个方面的治理技术中，(1)和(3)并不能减少CO2的总量，但能阻止和延缓CO2对大气环境的影响，而(2)则可以通过把CO2转化为其他物质来减少CO2的总量。下面分别对以上三个方面的CO2治理技术作简要介绍。5.1、CO2储存技术CO2储存技术是通过对CCO2进行收集、分离和压缩，然后通过管道，在动力的作用下，送人地下或海底，储存在地质构造中，使之在相当长的时间内与大气隔绝，从而起到控制大气中CO2浓度的目的。目前，在研究或已采用的用于储存CO2的主要地质体包括：(1)开采的和不经济的或耗竭的油气储；(2)深部不可开采煤层；(3)陆上或海上深部咸水储集层；(4)海洋。气田、油田和深部煤层作为常规的地质圈闭，从理论上说能够在足够长的时间内保持隔离状态，不被释放到