【摘 要】本文主要就在煤化工項(xiàng)目開工高峰期，如何做好煤化工項(xiàng)目CO2的捕集和儲(chǔ)存進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】煤化工；CO2儲(chǔ)存；節(jié)能減排；合成氣凈化；經(jīng)濟(jì)合理；技術(shù)先進(jìn)

近年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)對(duì)能源的需求量呈現(xiàn)出加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。巨大的能源消耗一方面對(duì)我國(guó)資源供應(yīng)提出很大挑戰(zhàn)，另外一方面也對(duì)我國(guó)乃至全球的氣候帶來(lái)一定的影響。因此，我國(guó)在滿足能源需求的同時(shí)，減少CO2氣體排放的任務(wù)還很重。基于我國(guó)缺油少氣的能源儲(chǔ)存現(xiàn)狀，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中以煤炭為主的格局，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。面對(duì)我國(guó)嚴(yán)峻的溫室氣體減排形勢(shì)，在煤化工的發(fā)展中，CO2捕集和儲(chǔ)存問(wèn)題必須得到解決。

從煤炭和石油的元素組成來(lái)看，煤的氫/碳原子比在0.2-1.0之間，而石油的氫/碳原子比達(dá)1.6～2.0，以煤替代石油生產(chǎn)傳統(tǒng)的石油化工產(chǎn)品的過(guò)程一般都伴隨著氫/碳原子比的調(diào)整。從而排放大量的CO2。

1 對(duì)煤直接液化、間接液化、煤制烯烴等新型煤化工技術(shù)過(guò)程中的CO2排放問(wèn)題進(jìn)行分析

1.1 煤直接液化過(guò)程中的CO2排放

直接液化是把固體狀態(tài)的煤在高壓和一定溫度下直接與氫氣反應(yīng)，使煤炭直接轉(zhuǎn)化成液體油品的工藝技術(shù)。從反應(yīng)過(guò)程來(lái)看，反應(yīng)系統(tǒng)中的氧主要來(lái)自煤中氧，反應(yīng)環(huán)境氫氣純度較高（氫氣純度>80%），反應(yīng)后氧主要以水中氧的形式排出體系，CO2產(chǎn)率較低。據(jù)估計(jì)，煤炭直接液化項(xiàng)目的CO2排放量，每噸液化粗油約為2.1t（此數(shù)據(jù)不包括燃料排放部分）。

1.2 煤間接液化過(guò)程中的CO2排放

煤間接液化工藝主要由三大步驟組成：第一是煤的氣化；第二是合成；第三是精煉煤間接液化過(guò)程中的CO2主要來(lái)自氣化和合成兩步。在煤的氣化過(guò)程中，需要加入氧氣和水蒸氣作為氣化劑，因此存在以下的CO2生成反應(yīng)：

C+O2= CO2

CO+H2O= CO2+H2

在合成步驟中，CO2是主要副產(chǎn)物之一，主要來(lái)自：

水煤氣變換反應(yīng) CO+H2O=CO2+H2

采用鐵基催化劑的F-T合成反應(yīng)：

2CO+H2=—CH2—+CO2

甲烷化反應(yīng) 2CO+2H2=CH4+CO2

歧化反應(yīng) 2CO=C+CO2

煤間接液化過(guò)程生產(chǎn)每噸液化產(chǎn)品的CO2排放量約為3.3t（此數(shù)據(jù)不包括燃料排放部分）。

1.3 煤制烯烴過(guò)程中的CO2排放

煤制烯烴過(guò)程包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成及甲醇制烯烴四項(xiàng)核心技術(shù)。煤制烯烴過(guò)程中的CO2主要來(lái)自煤氣化過(guò)程，煤氣化過(guò)程CO2的產(chǎn)生與前述間接液化類似，煤在氧氣和水蒸氣存在的條件下，發(fā)生以下的CO2生成反應(yīng)：

C+O2=CO2

CO+H2O=CO2+H2

另外，甲醇合成過(guò)程要求原料氣中的H2和CO的摩爾比接近2：1，而煤氣化過(guò)程獲得的氣體中H2/CO摩爾比小于2，需要將一部分CO通過(guò)水煤氣變換反應(yīng)生成H2和CO2以滿足甲醇合成的要求，這樣又會(huì)有部分CO2生成。除少量的CO2（占原料氣體總量的3%左右）參與甲醇合成反應(yīng)外，大部分CO2在合成氣凈化過(guò)程中被脫除而進(jìn)行排放。煤制烯烴過(guò)程的CO2排放量按每噸中間產(chǎn)品甲醇計(jì)：約2t，按每噸最終產(chǎn)品烯烴計(jì)算：約6t（此數(shù)據(jù)不包括燃料排放部分）。

2 CO2減排研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于CO2減排研究主要分兩個(gè)方面：

（1）提高石化能源的利用效率，減少能源的不必要消耗，在節(jié)能的同時(shí)，降低溫室氣體的排放，即節(jié)能減排。

（2）將主要CO2排放源排放出的CO2收集起來(lái)，暫時(shí)埋存到地下，以降低空氣中溫室氣體的濃度。該技術(shù)被稱為二氧化碳捕集及埋存技術(shù)，簡(jiǎn)稱CCS （carboncapture and storage）。近幾年，該技術(shù)逐漸成為溫室氣體減排技術(shù)研究的熱點(diǎn)。世界各國(guó)紛紛啟動(dòng)二氧化碳捕集及埋存項(xiàng)目。許多研究機(jī)構(gòu)致力于在二氧化碳捕集環(huán)節(jié)的優(yōu)化，為降低捕集的成本，關(guān)于二氧化碳埋存技術(shù)安全性的研究，尚處于模擬計(jì)算階段。煤化工行業(yè)CO2減排對(duì)策：CO2轉(zhuǎn)化固化、CO2工業(yè)循環(huán)利用和CO2埋存等。目前采用地下埋存的方法是目前減少CO2排放的唯一有效途徑，根據(jù)我國(guó)煤化工行業(yè)分布特點(diǎn)，CO2埋存技術(shù)在煤化工行業(yè)應(yīng)用的存在著區(qū)位優(yōu)勢(shì)。CO2埋存技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用前景比較開闊， CO2強(qiáng)化煤層氣開采技術(shù)的開發(fā)更具意義。

捕集問(wèn)題，另一方面可以通過(guò)強(qiáng)化采油或強(qiáng)化開采煤層氣，獲得可觀的能源回報(bào)。目前我國(guó)正處于煤化工高速發(fā)展和CO2排放壓力巨大的時(shí)期，如何在保證煤化工良好快速發(fā)展的同時(shí)，盡量減少CO2的排放，盡量減少CO2捕集儲(chǔ)存技術(shù)應(yīng)用的成本，值得大家繼續(xù)深入研究討論。

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[責(zé)任編輯：湯靜]