新型煤化工的生命周期碳排放趋势分析

发表时间:2018/10/8   来源:《新材料.新装饰》2018年5月下   作者:张西平
[导读] 我国经济的快速发展,带动煤化工企业的不断进步和技术的不断提升,同时也产生了一些很棘手,要快速解决的问题,其中就有碳排放和利用。煤化工行业是一个排放二氧化碳较多的行业,通过分析煤化工行业的产污环节和主要二氧化碳排放源,根据二氧化碳排放气源成份,结合国内外二氧化碳的利用情况,提出煤化工二氧化碳综合利用的建议。
(内蒙古恒坤化工有限公司,内蒙 鄂尔多斯 016200)
摘要:我国经济的快速发展,带动煤化工企业的不断进步和技术的不断提升,同时也产生了一些很棘手,要快速解决的问题,其中就有碳排放和利用。煤化工行业是一个排放二氧化碳较多的行业,通过分析煤化工行业的产污环节和主要二氧化碳排放源,根据二氧化碳排放气源成份,结合国内外二氧化碳的利用情况,提出煤化工二氧化碳综合利用的建议。
关键词:现代煤化工;碳排放形势;碳利用技术
 
        引言
        现代科学技术的进步已经达到前所未有的水平,而且随着社会的进步还会带来意想不到的成果。在科学发展的今天,现代煤化工是实现煤炭资源高效清洁利用的重要途径,肩负着促进我国煤炭消费结构升级、创新驱动节能减排的重要使命。但与石油化工和天然气化工相比,现代煤化工的生产技术和路径决定了仍然要付出更大的投入和资源、能源代价,也将产生相对更大的碳排放。面对现实,现代煤化工的发展要从自身入手,通过优化工艺、优化设备、优化系统配置、优化管理等措施,尽可能提高能源利用效率,减少二氧化碳排放,并做好对集中的二氧化碳排放源进行充分利用的准备。
        1我国现代煤化工行业碳排放形势
        根据《BP世界能源统计2015》,2014年我国能源消费总量达到29.72亿t油当量,同比增长2.6%,占世界能源消费总量的23%;二氧化碳排放量达到97.6亿t,同比增长0.9%,占世界二氧化碳排放总量的27.5%。可以看出,尽管我国二氧化碳排放水平仍相对偏高,但二氧化碳排放增长率已大大低于能源消费增长率,呈现积极转变。从终端能源消费结构看,我国工业消费能源占比达70%以上,交通运输类占比约8%,生活消费类约10%以上。工业中,化学工业的能源消费占比约23%。根据有关单位对我国化学工业能源消费和二氧化碳排放状况的研究,2011—2012年我国化学工业二氧化碳排放量约10.7亿t和11.1亿t,其中煤化工行业二氧化碳排放量约2.2亿t和2.7亿t,约占化学工业的21%和24%,约占全国的2.7%和3.2%。今后,随着现代煤化工产业的发展,现代煤化工生产过程的碳排放绝对数值仍将增加。但要看到,现代煤化工产出的是大量清洁能源,这些清洁能源进入消费领域,可以大幅减少消费领域的污染物排放,并从全生命周期角度衡量,具有相对优势的较高能效。可以说,现代煤化工是以自身付出集中碳排放的代价,实现煤炭全生命周期清洁高效利用的目标。
        2二氧化碳的综合利用是煤化工稳步发展的关键
        煤炭和石油、天然气为我国的主要能源资源,煤炭资源在总能源中占有很大比重,且其蕴藏量居世界第三位,石油和天然气资源相对较少。我国石油产量的增长远不能跟上消费量的增长,石油的资源性缺口很大。我国既是煤炭资源大国,又是煤炭消费大国,将国内的燃料煤利用方式向化工原料提取的利用方式发展,是今后我国煤炭资源开发利用的方向。当前,全球石油资源日益短缺,替代能源的研究和开发虽然非常活跃,但是真正能够形成一定规模的替代能源距实用阶段尚有很大的距离。因此,根据中国国情大力发展煤化工,生产大量的煤化工产品替代原来依赖石油生产的化工产品,让有限的石油资源更大限度地用于燃料油等紧缺产品的生产,是解决我国原油资源性紧缺的现实性选择,也是国家能源储备的需要。然而煤化工企业产生并排放废水、废气、废渣等多种废弃物,且排放量很大,若不能在生产过程中进行妥善处理,势必造成重大的环境污染。其中,二氧化碳的过量排放引起的污染在日常生活中越来越得到体现,以二氧化碳为主的温室气体引发的厄尔尼诺、拉尼娜等全球气候异常,以及由此引发的世界粮食减产、沙漠化等现象已引起全世界的关注。
        3现代煤化工碳利用途径分析
        3.1二氧化碳驱油
        CO2驱油技术的应用一般可提高原油采收率8%~15%(地质储量),近年来随着技术进步,最高可达30%以上,延长油田生产寿命15~20年,并能有效实现CO2大幅度减排。据美国《油气杂志》所做的年度调查统计数据表明,在当今全世界各类驱油技术中,CO2驱油是仅次于水驱的主要驱油技术之一(另外还有蒸汽热驱、烃混相驱、化学驱)。由于CO2驱油需要大量的高浓度CO2,对于煤化工副产的CO2利用提供了非常有效的利用途径,大大提高了煤化工技术的经济效益和社会效益。
        3.2二氧化碳地质封存管理分析
        在二氧化碳的地质封存方面,国际和国内也正在进行积极的探索和开展先导性示范工程。

目前,挪威Sleipner深层咸水层二氧化碳封存示范项目,二氧化碳封存处理量为100万吨/年,陶氏化学对CO2、CCS相关技术的研究也有了进展,并将评估各种方案的技术及经济可行性。国内,CO2的捕集、封存(CCS)和利用技术的开发和应用就是最具吸引力的途径之一。
        3.3二氧化碳在石油工业上的应用
        在石油工业上,二氧化碳在石油工业上的应用已很成熟,可作为油田注入剂注入地下,进行有效的驱油,提高石油采油率。二氧化碳溶于水又易溶于原油,水溶液呈弱碱性,可对灰岩油矿起酸化作用,提高渗透率,从而增加吸水能力;溶于原油后,可使原油体积膨胀,密度、粘度降低,这样可减少由于重力分离而引起的不利影响。
        3.4利用CO2制造全降解塑料
        由于我国对塑料制品原材料进口的过分依赖,使得我国成为世界第一的塑料原料进口国。二氧化碳制取塑料技术推广将极大地降低对塑料进口的依赖,使得我国的塑料制品更有竞争力。由于其生产成本大大低于传统塑料产品,故二氧化碳制取塑料技术将可能形成大規模的产业化。
        3.5完整的煤化工综合利用产业链
        以煤气化空分装置放空的氮气与变换产生的部分氢气为原料生产合成氨,合成氨再与原料气脱碳放出的CO2生产尿素,形成一个完整的煤化工综合利用产业链;其它CO2作为一种廉价的原料,可用于蔬菜、瓜果的保鲜贮藏;CO2是很好的致冷剂,它不仅冷却速度快,操作性能好,不浸湿产品,不造成二次污染,且投资少、使用成本低;CO2在饮料行业用量最大,约占消费量的30%;据了解我国每年香烟产量为20Mt,如经膨化处理,每年则需CO2600kt,因此CO2在烟草工业中的推广应用前景广阔;加快低碳能源替代对燃煤蒸汽锅炉、燃煤有机载体锅炉、燃煤造气炉等设施,通过煤改气、煤改热、煤改电等形式,完成用能结构低碳化改造。按照大气污染防治要求,在2017年底之前关停10t/h以下小锅炉,因此要重点关注10t/h以下燃煤供热锅炉的替代低碳化改造。
        4研究出台碳排放管理相关规范制度
        4.1出台化工行业企业碳排放管理体系要求和相关规范制度
        要求重点排放企业设立碳排放管理岗位,并按照行业指南要求做好相关数据的历史归档和原始资料备查工作;研究出台碳排放相关计量器具配备和管理通则,对重点排放企业的碳排放计量级别、相关器具配备和校验等方面提出要求。同时研究出台杭州市重点企(事)业单位第三方核查机构工作准则和相关规范,统一基本原则,及时总结核查中遇到的问题并制定合理的解决方案。
        4.2现代煤化工对碳交易的应对策略
        一是在碳交易实施前、已投产的现代煤化工项目如何获得合理的初始配额。有两种可能,一种是国家根据行业水平,直接给出现代煤化工不同类型项目的初始配额;另一种是鉴于现代煤化工项目建设仍处于起步摸索阶段,尤其是先建设的项目主要目标是完成关键技术工业化运行,系统配置可能并不完善,能效和碳排放水平暂时达不到国家有关标准要求,国家适度给予一定的宽限期,过渡阶段根据企业实际生产运行情况、计量能源进出、衡算碳排放量,并向有关部门进行碳排放初始审报,获得碳排放初始额度;过渡期间,企业应开展技术改造,提高能效,降低碳排放;过渡期结束后,企业能效和碳排放水平应达到国家规定的行业水平标准,在碳排放额度中酌减碳排放量。二是在碳交易实施后投产、或者开展前期工作的现代煤化工项目如何获得合理的初始配额。
        结语
        我国是二氧化碳气体排放较多的国家之一,虽然对于二氧化碳气体的治理做了大量工作,但同其它国家一样,二氧化碳气体排放的治理和国民经济快速发展之间,一直处于"难以两全"的困境中。因此,二氧化碳的综合利用将为煤化工的稳步发展起到关键作用,煤化工行业加大二氧化碳的综合利用责无旁贷。
参考文献
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[2]范维唐,杜铭华.中国煤化工的现状及展望[J].煤化工,2005,116:1-5.
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