煤化工工艺 论文.doc

煤化工行业CO2的排放及其减排措施 摘要：煤炭是中国的主要化石能源，也是许多重要化工品的主要原料，随着社会经济持续、高速发展，近年来中国能源、化工品的需求也出现较高的增长速度。煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。2007年以来在国际油价急剧震荡、全球对替代化工原料和替代能源的需求越发迫切的背景下中国的煤化工行业以其领先的产业化进度成为中国能源结构的重要组成部分。我国根据自身能源结构特点，实行以煤为主的能源政策。但煤是一种低效高污染的能源，在煤加工生产过程中产生的“三废”远比其他能源 (石油 、天然气 ) 高得多，因此若不能有效解决污染防治问题，将制约我国煤化工发展 。从 CO2 减排出发, 针对新型煤化工基地项目规划中有效利用煤炭资源的问题, 探讨了不同工艺技术的优化集成与互补以及能源工艺技术路线的选择,提出了煤化工基地发展和调整的思路。 关键词：煤化工；减排；二氧化碳；排放；污染；能源 煤炭是中国的重要能源，也是许多重要化工产品的主要原料。近几年，在煤炭产地地方政府的大力支持下，各地煤化工基地的发展规划接连出台。 2006年，我国原油进口量超过1.4亿t，原油对外依存度达44%左右。我国拥有较为丰富的煤炭资源，煤炭保有储量超过1万亿t，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。我国国民经济和社会发展“十一五”规划纲要中明确指出，要“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”。近期国家发改委组织编制了《煤化工产业中长期发展规划(征求意见稿)》，明确我国将建成七大煤化工产业区，从2006年至2020年，我国煤化工总计投资将超过1万亿元。 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。以下对煤直接液化、间接液化、煤制烯烃等新型煤化工技术过程中的CO2排放问题进行分析。 一、 煤化工与CO2排放 煤化工要排放大量的CO2，与上述原则相悖。因此，反对煤化工的声音在这个问题上是比较强烈的。 事实上，排放CO2量最大的不是煤化工，而是热电工业。客观来说，热电工业是这样一种工业：把动力、温暖、光明送给人类，但也侵蚀着人类的环境。 我国的电力工业是以热电为主的，发电用煤占全国用煤量的50％以上。表1列出2006年我国煤的用途分布(数据来自“辽宁科技信息网”，2008-08-07)。在煤发电后，煤中的碳基本上全部变成CO2排入大气。 在煤化工过程中，煤中的碳有一部分以CO2形式排出，另一部分是自己消化的，存在于它的产品中。煤化工不同产品生产过程中排入大气中碳的比例见表2。 然而为什么在排放CO2问题上，煤化工受到很大压力呢?主要是目前各地的煤化工项目规划太大，动不动就是上百万t规模的甲醇、二甲醚、烯烃、煤制油。好几个省几千万t的甲醇及其后加工的规划令人生畏，而且在已经发生甲醇过剩的情况下，仍然在不断开工、投产。这就在排放CO2的问题上，导致人们对煤化工的印象很差。这是不公平的——2008年中国的钢产量被推到5亿t、规模以上水泥的产量达到13.88亿t，导致全国建材和冶金的用煤量不断上涨，对排放CO2的“贡献”是巨大的。而导致钢材、建材等非正常发展的又受到多少谴责呢? 二、煤化工中CO2来源 1、煤直接液化过程中的CO2排放 直接液化是把固体状态的煤在高压和一定温度下直接与氢气反应，使煤炭直接转化成液体油品的工艺技术。见图1，从反应过程来看，反应系统中的氧主要来自煤中氧，反应环境氢气纯度较高(氢气纯度gt;80%)，反应后氧主要以水中氧的形式排出体系，CO2产率较低。神华上湾煤在日本NEDOL工艺1t／dPSU装置上的CO2产率(daf煤为原料)约为2%，在美国HTI工艺PDU装置上的CO2产率(daf煤为原料)为0.34%。 据估计，煤炭直接液化项目的CO2排放量，每吨液化粗油约为2.1t(此数据不包括燃料排放部分)。 2、煤间接液化过程中的CO2排放 煤间接液化工艺主要由三大步骤组成：第一是煤的气化；第二是合成；第三是精炼(见图2)。煤间接液化过程中的CO2主要来自气化和合成两步。在煤的气化过程中，需要加入氧气和水蒸气作为气化剂，因此存在以下的CO2生成反应： C+O2=CO2 CO+H2O=CO2+H2 在合成步骤中，CO2是主要副产物之一，主要来自：