楊震 邵治堂 劉建明 高斌

（陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719000）

引言

工業(yè)化社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展為能源的利用帶來(lái)了很大的影響，不論是人們?nèi)粘Ｉ畹哪茉椿A(chǔ)性需求，還是工業(yè)生產(chǎn)所需的大量生產(chǎn)資源，都影響著我國(guó)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)化進(jìn)程。隨著大氣質(zhì)量的直線下降，二氧化碳的排放量需要得到嚴(yán)格的控制，并且根據(jù)不同類型的工業(yè)技術(shù)對(duì)二氧化碳的排放做出了極為有效地貢獻(xiàn)，本文將主要對(duì)煤化工工藝的二氧化碳減排技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和探索。

一、煤化工工藝中二氧化碳產(chǎn)生的主要途徑分析

（一）煤制甲醇途徑

煤化工工藝的主要?dú)怏w排放途徑在于煤制甲醇的過(guò)程中，該過(guò)程需要通過(guò)液體汽化、氣體過(guò)濾等途徑對(duì)該環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的處理和加工。在此過(guò)程中汽化過(guò)程當(dāng)中極易產(chǎn)生二氧化碳等非良性氣體，在不充分的燃燒過(guò)程中很容易發(fā)生氣體的產(chǎn)生。不同的化學(xué)燃燒為大氣帶來(lái)了很大的危害，在此過(guò)程中產(chǎn)生了大量的二氧化碳和少量的甲醇，成為大氣層的主要危害環(huán)節(jié)。并且根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)分析，在該環(huán)節(jié)的發(fā)生過(guò)程中甲醇和二氧化碳的產(chǎn)生量比例為1 比3，嚴(yán)重的危害到大氣成分的組成和平衡[1]。

（二）直接液化途徑

我國(guó)現(xiàn)階段的煤油產(chǎn)生途徑大多是通過(guò)煤化工直接液化的途徑產(chǎn)生了所需求的生成物，在高溫的環(huán)境下將氣體液化成為煤油液體，并通過(guò)氫化劑的融入對(duì)其進(jìn)行了一定程度的氣化。在該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程中由于氣體不純導(dǎo)致了煤油生產(chǎn)率不斷下降，不僅影響了煤化工產(chǎn)生的氣體需求，而且影響該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，該環(huán)節(jié)的應(yīng)用過(guò)程產(chǎn)生的煤油和二氧化碳比例大約為1 比2.5，不符合我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的需求，需要進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)改革和提升。

（三）間接液化途徑

間接液化作為煤化工過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，該過(guò)程同樣是將氣體轉(zhuǎn)化為煤油，但卻在工藝建設(shè)方面完全優(yōu)于直接液化的技術(shù)，很大程度上表現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)當(dāng)中。間接液化的過(guò)程能夠避免直接液化過(guò)程中出現(xiàn)的一些不必要麻煩，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的成本，并以此來(lái)擴(kuò)大煤油的轉(zhuǎn)化率，最大程度提升該環(huán)節(jié)的效率化發(fā)展。但該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中仍然會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，及時(shí)節(jié)約了生產(chǎn)建設(shè)當(dāng)中的成本，但在很大程度上提升了后期氣體產(chǎn)生的污染程度，仍不利于我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展的基本原則[2]。

（四）煤制烯烴途徑

國(guó)際聯(lián)盟規(guī)定的煤制烯烴途徑主要是甲醇的氧化成為烯烴，一般在煤工藝當(dāng)中是由煤原料進(jìn)行甲醇化處理，在通過(guò)甲醇來(lái)進(jìn)一步提取各類烯烴，已達(dá)到該環(huán)節(jié)的最終目的。該過(guò)程仍然需要通過(guò)煤的氣化，氣體凈化等途徑，這就導(dǎo)致了該環(huán)節(jié)的制定過(guò)程中仍然需要產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w作為該項(xiàng)環(huán)節(jié)的基本支撐，并且在該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了能源消耗量較大，生成氣體不純等問(wèn)題，同樣需要先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行充分地改造，從而更好地提高該環(huán)節(jié)的基本效率。

二、煤化工工藝中二氧化碳減排的具體技術(shù)

當(dāng)下對(duì)于二氧化碳的減排研究主要有兩個(gè)基本方向，一是提升對(duì)煤炭這類化石能源的應(yīng)用率，從源頭上降低消耗量；二是直接把已經(jīng)排放出去的收集在一起，再埋存到地下，以減少空氣之中二氧化碳的濃度。當(dāng)下最常用的就是收集保存、循環(huán)應(yīng)用和化學(xué)轉(zhuǎn)化三種，前兩類能使二氧化碳不被排入大氣中，但難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，后一種則可以使原本的廢物得到循環(huán)應(yīng)用，在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，也可以達(dá)到良好的減排效果，并且還會(huì)生產(chǎn)附加值比較高的油代產(chǎn)品。

（一）收集和保存技術(shù)

該技術(shù)就是直接收集二氧化碳，再通過(guò)處理壓縮之后輸送到海底，使其被保存在與大氣相互隔離的環(huán)境之中。目前最常見(jiàn)的就是將處理壓縮之后的二氧化碳輸送到一些長(zhǎng)期都沒(méi)有應(yīng)用計(jì)劃的地質(zhì)當(dāng)中，如采集過(guò)的油田、開(kāi)采成本較高的深海地區(qū)等等。尤其是給采集的油田之中輸入二氧化碳，還能有效促進(jìn)石油回采，或者能確保整個(gè)油田的穩(wěn)定性。需要注意的是，將其輸送到深海進(jìn)行保存則可能會(huì)有潛在隱患，這是由于二氧化碳會(huì)在地殼運(yùn)動(dòng)之中被釋放，從而直接造成十分嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。

（二）分離和輸送技術(shù)

該技術(shù)在所有處理技術(shù)當(dāng)中整體效果最佳，能有效解決二氧化碳本身的排放問(wèn)題。比如可以直接應(yīng)用專門的設(shè)備在工藝終端進(jìn)行收集，這并不需要投入過(guò)多成本。如可以應(yīng)用純氧實(shí)施合成氣制作，不僅操作簡(jiǎn)單、設(shè)備簡(jiǎn)單，還能保證良好的處理效果。但通常應(yīng)依照二氧化碳本身的性質(zhì)和內(nèi)部所具有的雜質(zhì)問(wèn)題，還需選用十分適合的管道材料去運(yùn)輸，不然會(huì)釀成嚴(yán)重后果。這種直接進(jìn)行分離、輸送的模式，可以有效減少排放量，也不會(huì)給正常生產(chǎn)帶來(lái)不良影響，因此其技術(shù)還應(yīng)該實(shí)施全方位的應(yīng)用及研發(fā)。

（三）循環(huán)利用技術(shù)

該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是基于其物理性質(zhì)，當(dāng)下最常見(jiàn)的就是制作成滅火器，或者作為食品添加劑。有時(shí)候還可以充當(dāng)其他氣體被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)之中。但最引人注目的就是超臨界萃取技術(shù)，其操作過(guò)程便捷，不需要耗費(fèi)過(guò)多時(shí)間，萃取效率能夠得到一定保障，且直接將二氧化碳當(dāng)作萃取劑，還能保證整個(gè)操作過(guò)程的便捷性與安全性，確保成功率。

（四）埋存技術(shù)

該技術(shù)與收集保存技術(shù)較為相似，實(shí)際應(yīng)用時(shí)主要從這幾點(diǎn)著手：一是應(yīng)用沉積盆地深部的咸水層埋存；二是應(yīng)用廢棄油氣田結(jié)構(gòu)層埋存；三是應(yīng)用二氧化碳去強(qiáng)化煤層結(jié)構(gòu)進(jìn)行埋存。這三種方式都能達(dá)到一定減排效果，但卻難以實(shí)現(xiàn)永久埋存，比如埋存之后的二氧化碳會(huì)給地質(zhì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境等產(chǎn)生各種化學(xué)反應(yīng)，雖然整個(gè)過(guò)程比較緩慢，但長(zhǎng)期不對(duì)其進(jìn)行處理，勢(shì)必還會(huì)引起更加嚴(yán)重的安全隱患。

（五）轉(zhuǎn)化固化技術(shù)

這一技術(shù)重點(diǎn)就是通過(guò)生物吸收二氧化碳，最后再生成有機(jī)物質(zhì)。其本質(zhì)就是利用自然界中的生物開(kāi)展，是一種天然的良性循環(huán)。同時(shí)這一技術(shù)也沒(méi)有過(guò)多后顧之憂，不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，并有效減少排放量。比如可以應(yīng)用二氧化碳進(jìn)行蔬菜種植等。當(dāng)下，該技術(shù)的水平比較高，帶來(lái)的效果也是十分顯著的。

（六）化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)

該技術(shù)則是基于二氧化碳本身的化學(xué)性質(zhì)，使用專門的化學(xué)方式把其轉(zhuǎn)為其他物質(zhì)再進(jìn)行應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)碳?xì)湓鹤拥母咝Щ瘧?yīng)用。植物的光合作用其本質(zhì)就是化學(xué)轉(zhuǎn)化。當(dāng)下這一技術(shù)中最常見(jiàn)的就是通過(guò)二氧化碳制備水楊酸、雙氰胺、碳酸鹽等等；蔬菜水果在儲(chǔ)藏保鮮中也可以應(yīng)用二氧化碳實(shí)現(xiàn)，在降低制冷效果的同時(shí)減少運(yùn)輸成本投入，避免二次污染；或者還可以應(yīng)用在碳酸飲料的制作中，由于當(dāng)下國(guó)內(nèi)的飲料消費(fèi)占比較高，因此這一技術(shù)應(yīng)用措施則具有一定前景。同時(shí)通過(guò)其生產(chǎn)可降解塑料也是業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)，但只在極少數(shù)國(guó)家有所應(yīng)用，規(guī)模并不大，一旦能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)展，勢(shì)必會(huì)給環(huán)境保護(hù)工作帶來(lái)極大價(jià)值。此外，將二氧化碳直接當(dāng)作一種催化劑生產(chǎn)化工原料也是目前比較火熱的一個(gè)話題，但因?yàn)槠渖a(chǎn)出來(lái)的化工原料本身有著一定的高附加值，所以未來(lái)還需要對(duì)其進(jìn)行更加全面的完善和優(yōu)化，以保證該催化劑效果的充分發(fā)揮。

三、煤化工工藝中二氧化碳減排技術(shù)優(yōu)化措施

（一）改進(jìn)生產(chǎn)機(jī)器的生產(chǎn)效率

我國(guó)作為電氣化生產(chǎn)大國(guó)，對(duì)于各類機(jī)械的應(yīng)用和技術(shù)都有著非常深刻的認(rèn)識(shí)和理解，但由于煤工藝一直作為國(guó)家發(fā)展的一大難點(diǎn)，很難在短時(shí)間內(nèi)得到完全的解決，需要通過(guò)不同的技術(shù)演變以求更好地提高該技術(shù)的應(yīng)用效率。因此，為了提高二氧化碳減排的基本能力，需要盡可能地提高機(jī)器在工作過(guò)程中的基本效率，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)改造以求達(dá)到高效、穩(wěn)定的氣體傳輸，從而更好地實(shí)現(xiàn)煤化工工藝中二氧化碳的充分減排。

（二）應(yīng)用科技化大規(guī)模氣化技術(shù)

為了更加符合全世界大氣范圍的基本需求，在不斷提高工業(yè)技術(shù)的同時(shí)，煤工藝也同樣需要進(jìn)行技術(shù)化的改革?，F(xiàn)代的煤氣化技術(shù)是一項(xiàng)極為高效環(huán)保的綜合性生產(chǎn)技術(shù)，應(yīng)用于我國(guó)的煉油、化工等行業(yè)[3]。高效環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境已經(jīng)為煤化工技術(shù)帶來(lái)了充分地發(fā)展，運(yùn)用該技術(shù)的發(fā)展途徑能夠更好地實(shí)現(xiàn)內(nèi)部建設(shè)的基礎(chǔ)穩(wěn)定，使氣體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)傾向于純凈化，避免因氣體內(nèi)部不純而產(chǎn)生的不良影響出現(xiàn)，同時(shí)能夠在密閉的環(huán)境中控制生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際溫度，從而更好地降低二氧化碳的排放。

（三）廣泛拓展多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用

多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的出現(xiàn)作為我國(guó)新一代工業(yè)革命發(fā)展的必然產(chǎn)物，特別在各行各業(yè)當(dāng)中得到了充足的發(fā)展。該系統(tǒng)的應(yīng)用主要是通過(guò)各方面資源的整合，并且考慮到多種生產(chǎn)過(guò)程中的影響因素，將生產(chǎn)過(guò)程中的一氧化碳進(jìn)行充分的反應(yīng)，從而減少了生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳?xì)怏w的產(chǎn)生。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的工藝相比，更加節(jié)約生產(chǎn)過(guò)程中的資源，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳減排和資源管控雙重作用的綜合實(shí)現(xiàn)[4]。

（四）強(qiáng)化技術(shù)人員的減排意識(shí)

意識(shí)的提升和強(qiáng)化作為我國(guó)建設(shè)的基石，全球環(huán)境惡化、氣候變暖、海平面升高，這些不良現(xiàn)象的出現(xiàn)都是由于二氧化碳?xì)怏w的大量排放所造成，為了更好地實(shí)現(xiàn)全球環(huán)境的融合和諧發(fā)展，需要以不同的形式來(lái)降低二氧化碳的排放。煤化工工藝的發(fā)展和進(jìn)步標(biāo)志著我國(guó)需要對(duì)此做出努力進(jìn)步，因此，我國(guó)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)從意識(shí)上進(jìn)行充分的認(rèn)識(shí)，積極主動(dòng)地尋找更加合理的生產(chǎn)途徑，從而更好地實(shí)現(xiàn)煤化工工藝中二氧化碳減排的最終目的。

（五）加強(qiáng)技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究

當(dāng)下節(jié)能減排已經(jīng)是時(shí)代發(fā)展的重要需求，所以必須進(jìn)一步推進(jìn)減排技術(shù)的大力研究與開(kāi)發(fā)。具體可以在化工企業(yè)的減排節(jié)能研究中投入一定物力、人力和資金，以加快研發(fā)進(jìn)度。同時(shí)將當(dāng)下化工企業(yè)的生產(chǎn)減排現(xiàn)狀作為核心，應(yīng)用產(chǎn)學(xué)研彼此結(jié)合的模式，以高校、科研機(jī)構(gòu)等為技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)科研成果和實(shí)際工藝生產(chǎn)應(yīng)用的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。

（六）改進(jìn)煤化工藝

一是使用適合的煤氣化技術(shù)

即在煤氣化之中，直接把二氧化碳作為重要的傳輸介質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄的再次應(yīng)用，減少排放量。當(dāng)煤和富含氫氣的氣體氣化之后，還能將合成氣當(dāng)中的碳?xì)浔壤嵘?，由此?duì)能量損耗及二氧化碳排量實(shí)現(xiàn)有效控制。在合氣技術(shù)的支持下，還能夠保證氫氣的利用率，減少二氧化碳排量。

二是對(duì)生產(chǎn)流程及工藝進(jìn)行改造

即主要應(yīng)用冗余氫氣對(duì)二氧化碳排量加以控制。如在進(jìn)行甲醇制備的時(shí)候，往往會(huì)有大量氮?dú)獗环e存在反應(yīng)器之中，給其效率帶來(lái)不良影響。合成的時(shí)候，則要釋放馳放氣，以確保動(dòng)態(tài)反應(yīng)的平衡性，但馳放氣直接燃燒會(huì)使氫氣能源被大量損耗，所以這就可以直接引入膜分離技術(shù)對(duì)氫氣進(jìn)行回收，以減少能源消耗。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)于環(huán)境保護(hù)，需要各行各業(yè)都做出貢獻(xiàn)。煤化工工藝中二氧化碳減排技術(shù)的應(yīng)用，可以節(jié)約生產(chǎn)原料和減少不良?xì)怏w排放，并且能夠?yàn)槲覀兲峁└痈哔|(zhì)量的生活供應(yīng)，更好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。