温室气体二氧化碳的应用与煤化工
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【 摘 要】 本 文讨论 了二氧化碳 的化 学应用方法 ， 以及钢铁 厂减排设 想， 为寻找二氧化碳的减排及应 用方案做 了 部 分计 算及
讨论。 并 附带计算 了干熄焦排放废 气的热值。为今后钢铁 厂及热电厂 的烟道 气等含 有大量二氧化碳的废 气的应 用， 以及废 气中 可燃气体热量的回收提供部分计算依据 。
２ ． ２ ． ２ 尿醛树脂用途
图１
由图可见 ． 工业革命前期大气 中二氧化碳的含量相对稳 定， 而工业革命 后二氧化碳 含量迅速增 加了 ３ １ ％。 增 加 了大
约 ９ ０ ｐ ｐ ｍ。
地球半径 ： ｒ ＝ ６ ３ ７ １ ｋ ｍ、大气压 ： ｐ ＝ １ ０ １ ． ３ ２ ５ ｋ Ｐ ａ 、重力加 速
【 关键词】 二氧化碳； 合成气； 制氢； 煤化工
０ 引言
二氧化碳是一种温室气体 ． 其 引发的温室效应可导致全
球气候变暖 ． 而二氧化碳的排放主要 集中在热 电厂 、 钢铁厂 、
２ 二 氧化碳 的应 用概 述
与二氧化碳有关的化工主要有 以下几个方 向： ２ ． １ 碳酸氢铵
２ ． １ ． １ 用途
２ ． １ ． ２ 反应式
Ｎ２ ＋ ３ Ｈｆ÷ ２ Ｎ Ｈ３
ＮＨ３ ＋ Ｈ２ ＮＨ３ ・Ｈ２ ０
大量燃烧破坏 了这种平衡 ． 因此减少二氧化碳排放 量的根本 措施就是将无机碳用人工方法重新转化为有机碳 。
１ 二氧 化碳 排放 量的计 算
下 图为近 １ ０ ０ ０年大气 中 ｃ ｏ 气体浓 度的变化１ ３ １ 。
３ ． ２ 天然气化工反应 式
Ｃ Ｈ４ ＋ Ｈ２ Ｏ－ － ＋ ＣＯ＋ ３ Ｈ２
ＭＴ Ｏ的主要反应是在流化床反应器 内进 行 ． 即甲醇在催 化剂作用下产生烯烃 。 主要反应 如下 ：
Ｃ ０ ２ ＋ Ｎ Ｈ ３ ・Ｈ２ ０ 一Ｎ Ｈ ４ Ｈ Ｃ ０ ３
２ ． ２ 尿素及尿醛树脂
２ ． ２ ． １ 尿素用途 主要用作肥料 、 也可作动物的补充饲料 。做工业原料 ， 在 有机合成工业中生产三聚氰胺 、 脲醛树脂 、 水合 阱等 ； 医药工
近 １ ０ ０ ０年 大 气 中 （ Ｘ 气 体掀魔 变化
２ ． ３ 甲醇
由此 可以求 出地球大 气的 总质量 ： ｍ： 卫
ｇ
ｔ ８
： ５ ． ２ ７ ４ ×
ｌ Ｏ
空气的摩尔质量 ： ２ ８ ． ９ ７ ｇ ／ ｍ３ ， 二氧化碳摩尔质量 ： ４ ４ ｇ ／ ｍ， 可 以求出大气 中二 氧化碳含量每增加 ｌ ｐ ｐ ｍ相当于排放 的二氧化碳量 为 ： Ｍ－ 旦
２ ． ３ ． ２ 反应式
Ｃ０２ ＋ Ｃ — ＋ ２ Ｃ０ ＣＯ＋ ２ Ｈ２ － － ＊ Ｃ Ｈ３ ＯＨ
也就是说工业革命后 已经累计 向大气 中排放 了 ７ ２ ０ ０亿
吨二氧化碳
２ ０ ０ ７ 年． 全世界二氧化碳排放量为 ３ ０ ０亿吨 ． 中国 ６ ０亿 吨。据美 国能源部预测 ，在全球范围 内必须减少 ６ ０ ％的 Ｃ Ｏ ： 排放才能真正防止全球气候变化翻 。
２ ８ ． ９ ７ ｘ １ ０
２ ． ３ ． １ 用 途
用于 ＭＴ Ｏ甲醇制烯烃 以及 制造 甲醛和农药等 ．并 用作 × ｌ ｏ ～ × ４ ４ × １ ｏ ～ ｇ ： ８ × １ ｏ ｋ ｇ ＝ ８ ｏ ４ Ｌ￣ 有机物的萃取剂和酒精 的变性剂等 ， 是新型煤化 工的方 向［ ４ １ 。
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
２ ０ １ ３正
山东 工 业 技 术
Ｃ ０＋ ２ Ｈ广 ＣＨ３ ０Ｈ
第５ 期
可 以生产 聚烯 烃或者以此为源头 生产下游化工产 品 ． 是现代 煤化工的重要装置
水泥厂 、 炼油厂 以及交通运输等高耗能领域。在碳循环 中， 有
机碳 和无机碳 的转换 和平衡是至关重要 的 ． 然 而化 石燃 料的
பைடு நூலகம்
用作肥 料 ． 是 一种 中性 氮肥 ， 适用 于各种作 物和各种 土 壤 。纯品可用于食品行业 ， 制造面包、 饼干时起疏松作用 。也 用作 灭火剂 ． 用于 医药 工业 、 电镀工业胶 鞋绵底 的制造 等方 面。在制革时用于中和过程酸 。
度： ｇ ＝ ９ ． ８ ｍ ／ ｓ
２
用于模 塑料 、 层压 塑料 、 泡沫 塑料 以及 制作水 溶性粘合
剂、 织物防缩防皱处理剂 、 纸张罩光漆州 。 ２ ． ２ － ３ 反应式
Ｃ ０ ２ ＋ ２ Ｎ Ｈ ｒ － ＊ Ｃ Ｏ （ Ｎ Ｈ ２ ） ２ ＋ Ｈ ２ ０ ｎ Ｃ Ｏ （ Ｎ Ｈ２ ） ２ ＋ ２ ｎ ＨＣ Ｈ Ｏ － － ＊ Ｈ（ Ｃ ３ Ｈ６ Ｎ ２ ０ ２ ） Ｈ ＋ （ ｎ － １ ） Ｈ ２ ０
业 中用 于生产苯 巴比妥 、 咖 啡因等 ： 染料工 业 中用 于生产原 棕Ｂ Ｒ、 酞青 蓝 Ｂ 、 酞青蓝 Ｂ Ｘ Ｂ Ｓ等 ； 在纺织工业 中用 于制造含 脲 的聚合 物 ， 纤 维产品 的软 化剂等 ； 在炸药 制造 中用 作稳定 剂和在石油 工业提炼过 程的脱蜡剂 ： 还用 于印染 布 ， 油墨颜 料等
２ ． ３ ． ３ 甲醇制烯烃 ＭＴ Ｏ工艺
甲醇制烯烃 即 ＭＴ Ｏ工艺是一套新型 工业 化装置 ．也就 是 以甲醇为原料代替石油化工 生产 乙烯和丙烯等烯烃 ． 进而
１ ６ Ｉ 山东＝ Ｉ ＝ 业技术
Ｉ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉ ｒ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
第 ５ 期
山东 工业 技术
§ 棼 ＿ 笔ｇ 簪
２ ０ １ ３ 正
温室气体二氧化碳的应用与煤化工
张玉芹 王玖文 杨逢伟 刘 东 （ 莱芜市泰山焦化有限公司 ， 山东 莱芜 ２ ７ １ １ ０ ０ ）
讨论。 并 附带计算 了干熄焦排放废 气的热值。为今后钢铁 厂及热电厂 的烟道 气等含 有大量二氧化碳的废 气的应 用， 以及废 气中 可燃气体热量的回收提供部分计算依据 。
２ ． ２ ． ２ 尿醛树脂用途
图１
由图可见 ． 工业革命前期大气 中二氧化碳的含量相对稳 定， 而工业革命 后二氧化碳 含量迅速增 加了 ３ １ ％。 增 加 了大
约 ９ ０ ｐ ｐ ｍ。
地球半径 ： ｒ ＝ ６ ３ ７ １ ｋ ｍ、大气压 ： ｐ ＝ １ ０ １ ． ３ ２ ５ ｋ Ｐ ａ 、重力加 速
【 关键词】 二氧化碳； 合成气； 制氢； 煤化工
０ 引言
二氧化碳是一种温室气体 ． 其 引发的温室效应可导致全
球气候变暖 ． 而二氧化碳的排放主要 集中在热 电厂 、 钢铁厂 、
２ 二 氧化碳 的应 用概 述
与二氧化碳有关的化工主要有 以下几个方 向： ２ ． １ 碳酸氢铵
２ ． １ ． １ 用途
２ ． １ ． ２ 反应式
Ｎ２ ＋ ３ Ｈｆ÷ ２ Ｎ Ｈ３
ＮＨ３ ＋ Ｈ２ ＮＨ３ ・Ｈ２ ０
大量燃烧破坏 了这种平衡 ． 因此减少二氧化碳排放 量的根本 措施就是将无机碳用人工方法重新转化为有机碳 。
１ 二氧 化碳 排放 量的计 算
下 图为近 １ ０ ０ ０年大气 中 ｃ ｏ 气体浓 度的变化１ ３ １ 。
３ ． ２ 天然气化工反应 式
Ｃ Ｈ４ ＋ Ｈ２ Ｏ－ － ＋ ＣＯ＋ ３ Ｈ２
ＭＴ Ｏ的主要反应是在流化床反应器 内进 行 ． 即甲醇在催 化剂作用下产生烯烃 。 主要反应 如下 ：
Ｃ ０ ２ ＋ Ｎ Ｈ ３ ・Ｈ２ ０ 一Ｎ Ｈ ４ Ｈ Ｃ ０ ３
２ ． ２ 尿素及尿醛树脂
２ ． ２ ． １ 尿素用途 主要用作肥料 、 也可作动物的补充饲料 。做工业原料 ， 在 有机合成工业中生产三聚氰胺 、 脲醛树脂 、 水合 阱等 ； 医药工
近 １ ０ ０ ０年 大 气 中 （ Ｘ 气 体掀魔 变化
２ ． ３ 甲醇
由此 可以求 出地球大 气的 总质量 ： ｍ： 卫
ｇ
ｔ ８
： ５ ． ２ ７ ４ ×
ｌ Ｏ
空气的摩尔质量 ： ２ ８ ． ９ ７ ｇ ／ ｍ３ ， 二氧化碳摩尔质量 ： ４ ４ ｇ ／ ｍ， 可 以求出大气 中二 氧化碳含量每增加 ｌ ｐ ｐ ｍ相当于排放 的二氧化碳量 为 ： Ｍ－ 旦
２ ． ３ ． ２ 反应式
Ｃ０２ ＋ Ｃ — ＋ ２ Ｃ０ ＣＯ＋ ２ Ｈ２ － － ＊ Ｃ Ｈ３ ＯＨ
也就是说工业革命后 已经累计 向大气 中排放 了 ７ ２ ０ ０亿
吨二氧化碳
２ ０ ０ ７ 年． 全世界二氧化碳排放量为 ３ ０ ０亿吨 ． 中国 ６ ０亿 吨。据美 国能源部预测 ，在全球范围 内必须减少 ６ ０ ％的 Ｃ Ｏ ： 排放才能真正防止全球气候变化翻 。
２ ８ ． ９ ７ ｘ １ ０
２ ． ３ ． １ 用 途
用于 ＭＴ Ｏ甲醇制烯烃 以及 制造 甲醛和农药等 ．并 用作 × ｌ ｏ ～ × ４ ４ × １ ｏ ～ ｇ ： ８ × １ ｏ ｋ ｇ ＝ ８ ｏ ４ Ｌ￣ 有机物的萃取剂和酒精 的变性剂等 ， 是新型煤化 工的方 向［ ４ １ 。
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
２ ０ １ ３正
山东 工 业 技 术
Ｃ ０＋ ２ Ｈ广 ＣＨ３ ０Ｈ
第５ 期
可 以生产 聚烯 烃或者以此为源头 生产下游化工产 品 ． 是现代 煤化工的重要装置
水泥厂 、 炼油厂 以及交通运输等高耗能领域。在碳循环 中， 有
机碳 和无机碳 的转换 和平衡是至关重要 的 ． 然 而化 石燃 料的
பைடு நூலகம்
用作肥 料 ． 是 一种 中性 氮肥 ， 适用 于各种作 物和各种 土 壤 。纯品可用于食品行业 ， 制造面包、 饼干时起疏松作用 。也 用作 灭火剂 ． 用于 医药 工业 、 电镀工业胶 鞋绵底 的制造 等方 面。在制革时用于中和过程酸 。
度： ｇ ＝ ９ ． ８ ｍ ／ ｓ
２
用于模 塑料 、 层压 塑料 、 泡沫 塑料 以及 制作水 溶性粘合
剂、 织物防缩防皱处理剂 、 纸张罩光漆州 。 ２ ． ２ － ３ 反应式
Ｃ ０ ２ ＋ ２ Ｎ Ｈ ｒ － ＊ Ｃ Ｏ （ Ｎ Ｈ ２ ） ２ ＋ Ｈ ２ ０ ｎ Ｃ Ｏ （ Ｎ Ｈ２ ） ２ ＋ ２ ｎ ＨＣ Ｈ Ｏ － － ＊ Ｈ（ Ｃ ３ Ｈ６ Ｎ ２ ０ ２ ） Ｈ ＋ （ ｎ － １ ） Ｈ ２ ０
业 中用 于生产苯 巴比妥 、 咖 啡因等 ： 染料工 业 中用 于生产原 棕Ｂ Ｒ、 酞青 蓝 Ｂ 、 酞青蓝 Ｂ Ｘ Ｂ Ｓ等 ； 在纺织工业 中用 于制造含 脲 的聚合 物 ， 纤 维产品 的软 化剂等 ； 在炸药 制造 中用 作稳定 剂和在石油 工业提炼过 程的脱蜡剂 ： 还用 于印染 布 ， 油墨颜 料等
２ ． ３ ． ３ 甲醇制烯烃 ＭＴ Ｏ工艺
甲醇制烯烃 即 ＭＴ Ｏ工艺是一套新型 工业 化装置 ．也就 是 以甲醇为原料代替石油化工 生产 乙烯和丙烯等烯烃 ． 进而
１ ６ Ｉ 山东＝ Ｉ ＝ 业技术
Ｉ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉ ｒ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
第 ５ 期
山东 工业 技术
§ 棼 ＿ 笔ｇ 簪
２ ０ １ ３ 正
温室气体二氧化碳的应用与煤化工
张玉芹 王玖文 杨逢伟 刘 东 （ 莱芜市泰山焦化有限公司 ， 山东 莱芜 ２ ７ １ １ ０ ０ ）