发展煤化工所面临的CO排放问题及其对策

发展煤化工所面临的CO2排放问题及其对策林泉编[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2023年到2023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2023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1.6～2.0，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1t／dPSU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带座在合赌成步成骤中搅，C绿O权2宪是主禁要副株产物承之一撞，主迈要来偶自：膛日水煤刊气变沸换反蒜应睛参C傅O+饲H慈2慰O=匙CO杠2抬+H遮2伸斜采用楚铁基萄催化聚剂的资F-笑T合征成反睡应：扛挣2C魄O+北H犁2假=芒—着CH遵2躲—拍+C燃O见2华施甲烷夜化反腾应伪胆2跌CO旬+2盏H东2唯=C滩H驴4怎+C浙O墙2嫂很歧化挽反应辫被薯2C峰O=术C+隆CO盘2厕煤间北接液悉化过筑程生问产每楼吨液菊化产烤品的肉CO殖2晌排放岁量约德为3皆.3惯t(疯此数它据不瞧包括梯燃料夺排放混部分黄)。容县3、吗煤制窜烯烃蒜过程拣中的翼CO绒2罢排放陶忘煤制犬烯烃则过程塘包括城煤气雹化、辞合成演气净到化、雹甲醇祝合成分及甲定醇制熄烯烃甲四项泼核心委技术肥(见伯图3抹)。厌煤制康烯烃掌过程束中的张CO块2恩主要验来自困煤气谁化过眼程，热煤气毕化过垄程C煮O落2绵的产销生与幅前述库间接踩液化酷类似潮，煤考在氧么气和怠水蒸鼻气存划在的畜条件券下，稀发生畏以下细的C茂O乡2斗生成锈反应蔽：弊候另外掘，甲俯醇合站成过艳程要最求原叛料气广中的渐H晚2扯和C严O的否摩尔猫比接鲁近2直：1辩，而卡煤气糖化过辉程获桌得的凳气体性中H炒2排／C荷O摩友尔比移小于大2，毒需要间将一专部分弹CO锤通过费水煤伟气变红换反良应生作成H张2抓和C贯O株2瓜以满麦足甲遇醇合积成的急要求拨，这植样又络会有菠部分剩CO愿2帽生成肌。除谦少量鲁的C端O猾2册(占淋原料按气体择总量蛛的3肃%左支右)魂参与里甲醇网合成孕反应宪外，博大部辈分C铜O育2发在合估成气芹净化值过程浅中被共脱除柳而进茶行排堪放。只煤制指烯烃椅过程麻的C暑O纱2担排放渡量按匹每吨瓜中间鲜产品湾甲醇爽计：齿约2贯t，怪按每刃吨最离终产惑品烯杨烃披计算惹：约利6t匙(此洲数据膛不包朱括燃光料排插放部携分)安。理铸4、发发展切煤化咳工面积临较葛大的扫CO泻2惑排放仿压力妻阻根据么国家厨发改右委《肿煤化什工产兴业中嚼长期确发展堤规划刷》(湿征求折意见颤稿)净的初阀步规物划，比到2铜02浆0年绪煤制丘油的牌发展速规模退将达闸到3怜00挂0万捆t／刑a，责煤制查烯烃亮规模芒将达喷到8华00规万t瞒／a天，煤布制甲也醇将员超过刷60惠00驶万t渣／a篮(含桨煤制状烯烃蛛所需畅甲醇惧用量择)。所按照显各种饥煤化名工工头艺路太线的注平均边CO驰2足排放坏量进娇行估搬算，袍届时寻生产脂上述能煤化抵工产欲品所棋排放片的C己O求2守将超鞭过2菊亿t热，因毯此发总展煤旅化工惩产业苹面临督较大纽的C关O拍2孟排放惰压力离。慨花5、辰CO经2督治理槐技术懂羞目前声的C累O与2原治理邀技术辛可归怒纳为锅以下赢三个倚方面梦：(括1)扑CO路2淡储存胡技术存；(含2)不CO约2顺转化南技术饱；(疯3)造CO平2屋循环血利用仍技术锅。在绝以上隔三个翅方面浙的治辟理技傻术中滋，(交1)珍和(俊3)串并不警能减钞少C庙O球2销的总胖量，故但能蛙阻止莲和延屋缓C资O握2绑对大社气环协境的虑影响窗，而搜(2怜)则棍可以黑通过喝把C趴O义2侄转化听为其换他物茂质来祝减少日CO推2璃的总喝量。绿下面掌分别校对以燥上三呢个方斧面的钩CO林2懂治理谢技术闷作简挽要介坟绍。经誉5.衰1、浑CO清2归储存管技术揉释CO以2尽储存捞技术躬是通祝过对智CC铺O狱2纸进行踏收集透、分染离和困压缩狼，然醒后通出过管榨道，狐在动安力的务作用豆下，摸送人克地下推或海饺底，刃储存册在地含质构铅造中束，使焦之在缩相当网长的团时间桥内与友大气此隔绝斧，从从而起杀到控畏制大斤气中段CO互2才浓度伐的目尽的。遥可目前评，在杰研究叫或已笑采用残的用户于储拉存C怖O紫2冈的主圣要地腹质体尝包括沟：(砌1)匆开采蜘的和蒸不经取济的借或耗煌竭的飘油气户储；友(2面)深浴部不衡可开货采煤锋层；部(3喉)陆坦上或羞海上冰深部枪咸水浆储集支层；改(4锹)海存洋。泽气陡田、硬油田牺和深棉部煤谅层作矮为常障规的舟地质龄圈闭途，从王理论场上说殊能够灰在足洋够长托的时昌间内插保持线隔离册状态草，不详被释轿放到纲大气睁中去墙。并质且通纯过向集耗竭朋的油他气田达和不图可开旷采的舟煤层伟注入否CO炊2吼，可会以提钩高耗掀竭油数气田热和煤毫层气恭的回枯采率冈。目饱前世乱界上晚有此止类研脖究项蛮目约烫70袋多个骡。实登践经忙验表裳明，匀注入店CO缘2趁大约买可以窑增加眼油田欠产量肌10膊%-质15玉%，黑我国乓辽河赚油田必注入轨性质恢类似伏的烟触道气曾，也始取得晨了良调好的舌效果社。组勺利用酒陆上塑或海祸上深寻部卤圆水层色储集船CO瞎2附时，仿由于排卤水惑层中帽富含星各种映金属坑离子绪，从姿而存合在C科O旋2兴与金团属离弯子反腐应生夜成碳畜酸盐紧沉淀呜，实仓现地思下固茧定C授O见2羡的可寒能性席。目气前世雾界上锁最大聋的C酸O坚2科捕集卷与储浙存项奖目，牵就是圣在挪连威开涝展的巨每年倡将1对00凶万t骂CO商2忽注入杏到在星挪威激北海居海域暗中部袄深约烫90央0m型处的押砂岩察卤水唇层中威。颈盖海洋雄储存背是指歇将C补O淋2表注入博海洋煌，在极较深旺水位贩下，怪形成况固态轮的C病O约2充水合文物的转储存舅方式敏。目寺前这舒种方亮式尚赢处于恩探索陡阶段杀。跟源但是依CO拍2盗的地笛下储冤存可仪能存虎在以层下负青面影津响，诊需要痕进行晕深入炮研究飘，以还避免敏负面诞影响脾的出洞现：疑(1昌)C亲O怎2皇逃逸醒进人善大气费环境辅，导油致大闯气环吉境迅爬速恶病化；师(2茫)C奖O处2芒形成衡的酸若性环尚境使竞许多营重金蓬属元更素及盲其他测污染联物溶词解在洒水体卧中并蔑随着私CO津2迹的泄握漏污别染地答下水喷质；甘(3掉)诱浩发地踪震活杜动；乓(4懂)引三起地幻面沉象降或洲升高员。乖痕5.孟2、睁CO报2柴转化扩及固休定化最技术柳枝CO稼2熔转化姻或固路定化尤技术贩是指貌利用三CO壮2猾的化脚学性剖质，烈将其佣转化尤为其流他物牙质进辨行资妇源再祸利用棉或固阻定到族其他阴物体郑中的斥技术羞，其腊中最羞有代见表性租的是信通过状植物金的光距合作先用吸喊收C居O沙2旬。丹订光合勤作用聋是地挖球上骆维持情生命尺的重届大过杀程，贡地球径上每识分钟革大约矿有3蛛00旅万t养CO示2应和1韵10羞万t蓄水被厦光合握作用浆转化厦为2挣10地万t师氧和狗20妨0万颠t的秩有机鞋物。寺因此颜，增不加地尽球植屯被是贸保护薯大气材环境想的重琴要手惩段。前辰此外隐，在波大棚脑养殖决中利叹用C锯O引2骗作为体肥料谣，既虑能促蕉进蔬亦菜的肉生长狸，又途消耗态掉了便人类蹦排放阳出的分CO劈2席。研者究表傍明，渐使植菠物吸佣收C留O遗2嚷的量陡超过况平常菜值的表2～联3倍轿，不将仅对糕人体游没有似危害来，植茅物却眨可因滨此增就产2穗0%杆—升43事%。鼠在荷莫兰南轿部，铺一些膊农民灭开始忙利用却炼油桶厂排功放的偿工业扭CO代2套种植抹蔬菜俭和鲜葬花，行取得受很好恳的效糊果，杏该炼北油厂根目前土每年赞向5从00脾家用诱户提弯供约税17治万t罚工业衔CO备2武。慈撒用C尼O膝2篮制可远降解粘塑料佛是C猾O惩2鲜综合御利用许技术稍的另观一开悬发热悦点。漏CO埋2辩降解怜塑料总可用艺于一舰次性顶包装编材料滩、餐惕具、智保鲜堡材料严、一容次性个医用心材料妈、地叫膜等冈方面装。利词用这活一技浮术生楚产的渐降解炸塑料踏属完栏全生喝物降滥解塑忘料类先，可税在虫自然父环境篮中完秧全降处解，牙避免虫了传悲统塑迎料产淋品对店环境亚的二载次污软染。鼠但目这前，蹦受合崭成效罚率低墓的瓶削颈制叼约，值在国踩外只太有美拿国、户日本插和韩皮国等扫少数粉国家曲形成歉了年胀产万耻吨级既的生忧产规欠模，誓在我起国，廉开展译这项采工作刚的研秤究单愈位主佳要有格：中脖科院损长春稳应用祝化学始研究代所、防中科盒院广轿州化希学所宰、吉凡化研蚊究院仁、浙仗江大涌学等韵，中山科院也长春赛应用竭化学秘研究鼓所和遭中科兵院广聚州化聪学所谊还建毯有千坏吨级声的生萌产装症置。悟利用剩CO红2植合成宣可降朱解塑震料具拨有重急要的伪环保早意义遵，但伞工业炭化大裙规模遵生产农可降帜解塑溉料的荷实现川还有县待于津开发葬出高跃效的失合成框催化斤剂。葡萌除了食CO幻2葵制可景降解倘塑料邮技术击外，傅近几铅年来现，关监于C掉O步2策催化剥转换咏生成诸甲醇无、二宅甲醚广、烃勤类、脑合成旦气等饶基础畅化工鄙原料营，以凡及转冠换为覆以碳泡酸二凑甲酯宇为代感表的鱼酯类键、羧其酸、全厅昂—箱甲酰娱苯胺挪等多贡种高待附加英值产死品的槽新催嚼化合洒成技奔术的蹲研究榴开发采也十糊分活架跃。朝帅5.陆3、亲CO蛛2工循环胆利用涛技术劫云CO腹2落循环滨利用份技术狮是指屿利用骄CO窄2弯的物恢理特杨性来全实现扩CO卫2毫的资绒源化针利用拼的技撕术，脸如用采CO斥2存制作剑干冰舱、灭挽火剂扰、制潜冷剂追、食枝品添裁加剂窄及超唇临界桃萃取承剂等焦。喊悠目前坏，C殃O者2希主要旱用在向食品踏行业鼓。在辞美国少，C起O作2找消费仰量的谅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