煤化工工艺中二氧化碳减排技术研究 刘红玉

煤化工工艺中二氧化碳减排技术研究刘红玉

摘要：随着社会的发展，我国的煤炭工程的发展也突飞猛进。众所周知，煤炭

资源在我国经济中起着举足轻重的角色，尤其是在我国经济发展初期，煤炭在国

民生活和基础设施中起了重要的作用。由煤炭衍生的大量的化工用品也在人民生

活中扮演了重要的角色。但随着煤炭的大量使用，环境污染问题也接踵而来。大

量的焚烧不但使得煤炭的使用率较低，而且污染也相当严重。这也使得我国的煤

化工产业的发展遇到瓶颈。在全球气候逐渐变暖的大前提下，我国作为碳排量大国，应当大力发展二氧化碳减排技术。

关键词：煤化工工艺；二氧化碳；减排技术研究

引言

在我国社会经济不断发展的过程中，煤化工业对于我国工业化进程的推进起

到了非常重要的作用。近年来，随着工业不断的发展，对于煤化产品的需求与日

俱增，对其工艺也提出了更高的要求。我国是当前世界第二大经济体，在市场经

济深入发展的形势下，对煤炭等能源及相关产品的需求不断提高。伴随现代科学

技术的发展，我国煤化工工艺取得了很大进步，在产量、质量上均得到大幅提升，这也大大促进了煤化工行业的发展。但生产中 CO 2 排放在较大程度上制约了煤化工行业的可持续发展，所以，有必要探讨煤化工工艺中 CO 2 减排技术。在煤化工产品生产的过程中，除了要保证其质量之外，还要重视对于环境的保护，特别是

在生产过程中二氧化碳的排放，要给与更多的重视。针对煤化工工艺中二氧化碳

的减排技术进行分析，希望为相关企业提供一些参考。

1煤化工技术简述

在煤炭工业中，煤炭焦化是一项重要的技术手段，能够生产出高附加值的化

工产品，并且这项技术的发展对于其它一些附属行业的发展起到了非常重要的作用。这一技术的发展逐渐朝向低成本、高环保性能的方向发展，煤炭液化技术也

是一项非常重要的技术，虽然目前我国这一技术还不够完善，但这项技术有着非

常巨大的发展前景，是当前煤化工技术中一个重点的发展方向。

2煤化工过程中二氧化碳的来源分析

综合起来，煤化工过程中产生的二氧化碳主要来自这四个方面：

2.1煤制甲醇工艺流程中二氧化碳的排放

煤制甲醇要经过煤气化、合成气的净化和合成甲醇等过程，其中，煤气化过

程中产生的二氧化碳最多。煤在O2和H2O共同存在且燃烧的条件下，会发生下

面两个反应：A.C+O2=CO2；B.CO+H2O=CO2+H2。而甲醇的合成离不开H2，这样

的话部分CO与H2O反应又会生成H2和二氧化碳，从而再次产生二氧化碳。这

两次反应产生的二氧化碳只有一小部分会生成甲醇，绝大部分都被排放。有数据

表明，生产1t的甲醇，需要排放2t的二氧化碳。

2.2间接液化法过程中二氧化碳的排放

这个工艺主要包括煤气化、煤化气合成和精炼这三个过程，气化和合成是产

生二氧化碳主要来源气化和合成这两个过程。由直接液化可知，氧气和水蒸汽在

煤的液化中作为气化剂，所以间接液化产生二氧化碳主要通过以下四个反应：A.

水煤气变换反应：CO+H2O=CO2+H2；B.铁基催化剂参与的F-T反应：

2CO+H2=CO2+CH2；C.甲烷化反应：2CO+2H2=CH4+CO2；D.歧化反应：

2CO=C+CO2。数据显示生产相同的液化产品这一过程比直接液化产生的二氧化碳

要多1t左右。

3煤化工工艺中二氧化碳减排相关技术

3.1二氧化碳的收集保存

这一技术的运用是将煤化工程中所产生的二氧化碳进行收集，然后经过一系

列的处理将压缩后的二氧化碳运输到海底，这样就可以使其保存在与大气隔离的

环境中。近些年来，在煤化工工程中产生的二氧化碳多数都被存储到一些在长期

内没有使用计划的地质中，最常见的就是开采过后的油田、开采成本过高地带以

及一些深海地带。通过相关的研究表明，在开采过后的油田中注入二氧化碳，有

利于油田回采或者是加强油田的稳定性等。但要注意的是，虽然在地下保存油田

看上去是一个非常妥当的方式，也要注意其中存在的危险因素。

3.2二氧化碳的循环利用

在对于二氧化碳的处理过程中，除了将其放置在深海中或深层地质中，还可

以充分利用其物理性质进行循环的利用。比如常见的循环利用包括用于制作灭火

器或者是食品添加剂等。除此之外，还可以利用二氧化碳充当其他气体运用在各

种工业生产中。在循环利用的过程中，引起人们广泛关注的是超临界萃取技术。

这种技术的操作过程非常简单，并且需要的时间也比较少，萃取率高。二氧化碳

作为萃取剂，性能稳定并且操作过程更加的安全便捷，能够提高成功率。随着现

代煤化工技术和工艺的发展，煤化工生产企业可基于 CO 2 的化学性质对其再开发利用。现阶段，CO 2 最为常见的再利用技术有灭火器物质、食品添加剂等方面。

此外，在干粉煤的运输中会应用 CO 2 替代以往的 N 2，液态煤浆生产中会用 CO 2 代替水生产技术也有广泛的应用，这在较大程度上可减少煤化工工艺中的 CO 2 排放。在 CO 2 再利用方面，超临界萃取技术是当前国内外最为热的一个研究课题。这些技术在应用操作上相对简单，分离、回收的过程也较为简单、运作时间较短、萃取效率高。CO 2 属于一种超临界萃取剂，化学性质稳定、易达到临界要求，且

安全、经济、获取较便捷等特点。有很广的应用空间。

3.3二氧化碳的化学转化

二氧化碳的化学转化顾名思义主要是利用化学方法将其转化为其他物质，对

碳氢原子的还可以再利用。我们知道，植物通过光合作用吸收二氧化碳生成氧气

就是化学过程。目前，比较成熟的二氧化碳化学转化技术主要是制备碳酸盐、水

杨酸、硼砂、双氰胺、对烃基、苯甲酸等产品。近几年，利用二氧化碳制造可降

解塑料成为一个新的研究方向。我国是世界上最大的塑料制品生产国，而塑料制

品原材料还在依靠进口。二氧化碳制取塑料技术将极大地降低塑料原材料的进口，生产成本大大降低，故该技术未来可能形成规模化生产。不仅可以制备可降解塑

料还可以减少二氧化碳的排放，一举两得。目前，只有日本、韩国、美国等能实

现年产上万t的规模。我国由于合成率的限制，年产只有千t左右。该方法不仅

具有经济意义，还具有重要的环保意义，各大研究中心和高校应该将此作为重要

的研究课题，加大高效率合成催化剂的研究力度，为我国二氧化碳可降解塑料的

规模生产和二氧化碳的减排做出贡献。除了以上转化技术之外，目前还可应用催

化合成技术利用二氧化碳生产甲醇、烃类、酯类等化工产品；蔬菜、瓜果的保鲜

贮藏也离不开二氧化碳，因为它的制冷效果好，成本低，又没有二次污染；二氧

化碳在饮料行业也大有用处，我国的饮料消费约占消费量的30％，这是很有发展潜力的；二氧化碳还可用于在烟草工业。在前面提到的二氧化碳减排技术中，二

氧化碳的收集保存、循环利用和化学转化这3种方法都具有自身的优势。其中，

二氧化碳的储存技术占有绝对优势，因为它的储存量大，而且这个技术很成熟，

全球有很多国家都有应用，但并不能从根本上减少二氧化碳的总量，只是暂时缓