煤化工工艺过程中CO2的减排措施探讨

摘要：发展煤化工是符合我国能源结构特点的，在未来很长一段时间，促进煤炭深度加工转化都将是我国国民经济发展的主要方向。但是在煤化工工艺过程，排放出了大量的二氧化碳，严重影响了环境质量。在节能减排缔造绿色社会的背景下，研究煤化工工艺过程中二氧化碳的减排措施就十分必要。本文主要分析了煤化工部分工艺过程污染物排放，进而分析了二氧化碳减排措施。

关键词：煤化工工艺 二氧化碳 减排

我国煤炭资源的储量比较丰富，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。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是我国国民经济发展的主要方向。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。煤化工工艺过程中的CO2的减排研究具有深远的现实意义。

一、煤化工部分工艺过程污染物排放分析

近年来，煤化工发展重点是现代煤化工，主要是经煤气化制合成气再深加工生成各种煤基能源化工品。煤气化是生产各类煤基化学品（氨、甲醇/二甲醚等）、煤基液体燃料、煤基低碳烯烃、制氢、先进IGCC发电、多联产系统的共性、关键技术，是煤化工的基础。

由于煤气化工艺的不同，随之产生的污染物数量亦不同。例如，鲁奇气化工艺对环境的污染远大于德士古气化工艺。以褐煤、烟煤为原料进行气化产生的污染程度远高于以无烟煤和焦炭为原料的污染物。气化工艺不同，污水中杂质大不相同。与固定床相比，流化床和气流床工艺的废水水质较好。

大型煤化工企业选用的煤气化工艺技术主要有GE水煤浆加压气化（激冷流程）和多喷嘴水煤浆加压气化（激冷流程）；正在接受适应性考验的Shell干煤粉加压气化；正在建立示范装置的GSP干煤粉加压气化（激冷流程）和两段式干煤粉加压气化（激冷流程）以及已通过中试鉴定的多喷嘴干煤粉制气工艺（激冷流程）等。据资料，这些气化工艺过程都产生如下几种污染物：

1.熔渣激冷后排出的粗渣。如Shell干煤粉加压气化排渣量占煤中灰分总量的60%，水煤浆加压气化及GSP的排渣量均占煤中灰分总量85%，只要妥善堆放或找到综合利用出路（如作为筑路等建筑材料或用作水泥原料），就会减轻对环境的污染。

2.如Shell干煤粉加压气化装置从高温高压飞灰过滤器排出的飞灰量约占煤中灰分量的34%，以日处理2000t含灰量占20%的干煤粉为例，每天排出136t飞灰。如何综合利用是值得关注的大问题，如找不到固定用户而随意堆放，将对周围环境产生污染。

3.系统排出的黑水，经絮凝沉降回收利用，尚有部分灰水需经除氨、除氰处理后才能外排。黑水中的沉降灰渣，经压滤后成滤饼外排可以综合利用或作为燃料外供。

4.随合成气带出的二氧化硫可在后续合成气酸性气脱除时回收利用。至于少部分从黑水闪蒸排出的含二氧化硫废气.可以回收综合利用或送火炬燃烧排放。

煤制油工艺复杂，难度较大。在煤制油过程中亦会大量排放CO2，还要消耗大量电能，配套的动力系统亦要排出大量二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫。经济规模的煤制油项目，每年耗煤及耗水量都在数千万t以上，所排放的有害气体和污水数量及废渣量均很大。

二、煤化工工艺过程中CO2的脱除方法

以煤为原料生产的工艺气及其变换气中，都含用不同数量的CO2杂质，需在进一步加工前进行脱除净化。从气体混合物中脱除CO2耗费气体压缩功，空占设备体积，而且对后工序有害，必须在相应工序中脱除。特别是从环境保护方面考虑，为了尽最大可能节能减排，在脱除之后，采取提纯、净化等工序，对CO2进行后加工、填埋等处理，所以说在煤化工项目中CO2的脱除工序至关重要。

在化工行业中，CO2的脱除方法有二大类：

第一大类属于溶剂吸收的过程。吸收法根据不同原理操作可分为如下几种。

1.化学吸收法

主要优点是吸收速度快、净化度高，按化学计量反应进行，吸收压力对吸收能力影响不大等。其缺点是再生热耗大，因此化学吸收法的能量消耗较大，如改良热钾碱法。

2.物理吸收法

主要优点在于物理溶剂吸收气体遵循亨利定律，吸收能力仅与被溶解气体分压成正比：溶剂的再生比较容易，只要减压闪蒸，或用惰性气体气提即可达到再生效果，再生热耗低。其缺点是吸收压力或CO2分压是主要决定因素，要求净化度高时，未必经济合理。典型的物理吸收法有低温甲醉洗法。

3.物理一化学吸收法

特点是将二种不同性能的溶剂混合，使溶剂既有物理吸收功能又有化学吸收功能。它的再生热耗比物理吸收法高又比化学吸收法低，是介于两种方法之间的一种方法，如改良MDEA法。

第二大类为变压吸附气体分离技术（也称干法脱碳）。变压吸附分离技术作为化工单元操作，广泛用于石油化工、化学工业、冶金工业、电子、国防等行业。

三、小结

为了满足国家的战略需求，煤化工的发展已经是一个必然趋势，CO2管理问题也成为煤化工项目进行中面临的一个巨大风险和挑战，在发展煤化工的同时，加大CO2研究经费的投人，特别在CO2的捕获和处理技术方面，使煤化工事业既能满足国家对能源的需求，也能达到节能减排的目标。此外，面对我国当前煤化工发展的形势，我们要认真学习、贯彻落实国务院有关“积极引导煤化工健康发展”的指示，统一思想，引导我国煤化工行业更加注重推进结构调整、更加注重加强节能环保、更加注重加快自主创新上来。把发展煤化工的积极性引导到加快经济发展方式转变，促进科学发展上来。贯彻科学发展观贵在实践，重在落实。

参考文献

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