“零碳排放”可在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)？！
“零碳排放”可在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)？！
:“目前我國(guó)煤炭的清潔利用主要是指在煤炭使用過(guò)程中的脫硫脫硝除塵，實(shí)際上煤炭的清潔利用應(yīng)該包括二氧化碳的減排。”日前，在首屆中國(guó)煤炭清潔高效利用產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，山東大學(xué)化工學(xué)院教授朱維群對(duì)記者表示，目前我國(guó)綠色能源快速發(fā)展受限，化石能源節(jié)能減排有限，因此，二氧化碳的封存利用具有重要意義。
據(jù)了解，目前，國(guó)內(nèi)外正在進(jìn)行研究CO2封存利用(CCS/CCUS)來(lái)實(shí)現(xiàn)煤炭利用的零碳排放，但現(xiàn)有方法存在著多種問(wèn)題，采用CCS技術(shù)需要增加25%-40%的能耗，投資巨大且不具有經(jīng)濟(jì)效益。目前世界上能夠工業(yè)進(jìn)行的CO2封存利用項(xiàng)目只有CO2驅(qū)油，但該技術(shù)具有很大的局限性，有研究者指出我國(guó)驅(qū)油每年封存CO2的量最多不超過(guò)2000萬(wàn)噸。
CO2封存利用還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)可行方法
“開(kāi)發(fā)出一條低能耗、低排放的工業(yè)材料路線是解決我國(guó)CO2、SO2及NOx排放的根本方法。”朱維群認(rèn)為。
朱維群說(shuō)，前一段時(shí)間，許多地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展寄予厚望的新型煤化工近期由于低油價(jià)的沖擊也困難重重，也有關(guān)專家測(cè)算分析，煤制烯烴、煤制油、煤制乙二醇在80美元/桶原油價(jià)格體系下具有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而朱維群認(rèn)為，實(shí)行二氧化碳減排后，煤制烯烴、煤制乙二醇在100美元/桶原油價(jià)格體系下才具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，原油價(jià)格低于100美元/桶時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)難于承受;煤制油在原油110美元/桶價(jià)格下可以承受。
朱維群表示，傳統(tǒng)工業(yè)、傳統(tǒng)煤化工和新型煤化工生產(chǎn)過(guò)程都排放大量CO2，如生產(chǎn)1噸鋁錠大約需要消耗6噸鋁礬土和10噸煤，產(chǎn)生15噸的廢棄物;新型煤化工如煤制油、煤制天然氣和煤制烯烴都是在煤制甲醇基礎(chǔ)上進(jìn)行的，必然產(chǎn)生大量CO2。例如，一個(gè)年產(chǎn)40億立方煤制氣的項(xiàng)目每小時(shí)排放2000噸CO2。
“改變傳統(tǒng)的高碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，尋求低能耗、低排放及低污染的低碳經(jīng)濟(jì)正成為我國(guó)及全球的戰(zhàn)略行動(dòng)。”朱維群說(shuō)，因此，我們提出并開(kāi)展了零碳排放的煤炭清潔利用技術(shù)路線開(kāi)發(fā)，也就是在生產(chǎn)中直接將CO2封存在產(chǎn)品中，在生產(chǎn)過(guò)程中不排放CO2。
實(shí)際上這也是最好的CO2封存利用。在生產(chǎn)過(guò)程中排放大量CO2，再去捕集、封存、利用，往往得不償失。目前在CO2排放大戶燃煤電廠進(jìn)行CO2封存利用還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)可行的方法。
具有低碳低成本優(yōu)勢(shì)
2013年，山東大學(xué)在世界上首次提出了一條零碳排放的煤炭清潔利用開(kāi)發(fā)路線。煤的化學(xué)利用過(guò)程如煤制合成氨、煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等，一般都有高純度的N2、CO2、H2等原料，通過(guò)改變反應(yīng)過(guò)程和目標(biāo)產(chǎn)品即可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物三嗪醇，是世界上CO2含量最高的產(chǎn)品之一，生產(chǎn)1噸產(chǎn)品需要近1噸的CO2。而且工藝過(guò)程易于實(shí)施，煤的化學(xué)利用過(guò)程中一般都有N2，H2，CO2等原料，通過(guò)改變反應(yīng)過(guò)程和目標(biāo)產(chǎn)品即可實(shí)現(xiàn)該工藝。
朱維群說(shuō)，以煤為原料開(kāi)發(fā)三嗪醇產(chǎn)品可形成零碳排放的煤炭清潔利用路線，繼續(xù)合成高分子材料可形成新的低碳工業(yè)材料路線,比煤制烯烴具有低碳、低成本優(yōu)勢(shì)，發(fā)展?jié)摿o(wú)限。
由于煤制甲醇反應(yīng)的新型煤化工如煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴等工業(yè)路線都排放大量的CO2和精制的N2，因此，在此次大會(huì)上，這項(xiàng)零碳排放技術(shù)成為了熱議的亮點(diǎn)。與會(huì)專家認(rèn)為，此項(xiàng)技術(shù)開(kāi)辟CO2綜合利用和煤低碳、低成本清潔利用的全新路徑。
“我們已進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)，效果良好。”朱維群告訴記者，國(guó)家開(kāi)發(fā)投資公司新疆煤制烯烴項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)180萬(wàn)噸甲醇裝置和年產(chǎn)68萬(wàn)噸甲醇制烯烴裝置。該項(xiàng)目年副產(chǎn)CO2 360萬(wàn)噸，N2 130萬(wàn)噸，純度都在95%以上，公司提出了兩種廢氣的綜合利用。經(jīng)估算，年產(chǎn)68萬(wàn)噸烯烴可設(shè)計(jì)成年產(chǎn)320萬(wàn)噸的三嗪醇產(chǎn)品，產(chǎn)品增量252萬(wàn)噸，而且沒(méi)有CO2排放。
一位企業(yè)人士向記者介紹，一套以煤為原料年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨的裝置，每年排放二氧化碳58萬(wàn)噸;30萬(wàn)噸合成氨完全轉(zhuǎn)化可生產(chǎn)52萬(wàn)噸尿素，每年凈排放只有20萬(wàn)噸二氧化碳;將52萬(wàn)噸尿素繼續(xù)全部轉(zhuǎn)化生成三嗪醇產(chǎn)品，理論上可生成74.5萬(wàn)噸三嗪醇，需要消耗二氧化碳38萬(wàn)噸，而其只排放二氧化碳20萬(wàn)噸，因此，可以設(shè)計(jì)建立一套二氧化碳零排放的工業(yè)生產(chǎn)裝置。
產(chǎn)業(yè)化前景廣闊
據(jù)了解，CO2氨化礦化技術(shù)實(shí)際上是工業(yè)尿素的深加工。CO2與氨發(fā)生氨化礦化反應(yīng)生成三聚氰酸，具有原料用量少、工藝可行、產(chǎn)品價(jià)值高及用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)。比如三聚氰酸中1份重量的氨可固定2.5份的CO2，CO2在產(chǎn)品中的含量達(dá)72%。
“CO2氨化礦化原料來(lái)源簡(jiǎn)單，僅需要煤、水和空氣。從煤炭參與反應(yīng)計(jì)算，三聚氰酸的總反應(yīng)熱量為-227.4 KJ/mol，為放熱反應(yīng)，整個(gè)工藝過(guò)程反應(yīng)溫度、壓力較低，不僅節(jié)能，而且沒(méi)有CO2排放。”
朱維群說(shuō)，在CO2氨化礦化過(guò)程中，NH3是過(guò)剩的，也就是說(shuō)這是一條“負(fù)碳”工藝路線，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100%。同時(shí)氫消耗量少，與合成尿素或甲醇相比，CO2與氨反應(yīng)合成三聚氰酸單位CO2所需要的氫量最少，H2：CO2摩爾比僅1.5：1，遠(yuǎn)低于合成尿素及合成甲醇的3：1。
據(jù)了解，利用氨氣和CO2合成三聚氰酸或三聚氰胺產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。目前每噸產(chǎn)品利潤(rùn)在1500元/噸以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。三聚氰酸屬于精細(xì)化工產(chǎn)品，可生產(chǎn)三聚氰酸—甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、消毒劑、抗氧劑、粘合劑和農(nóng)藥等。也可作為高反應(yīng)活性的氨基還原劑用于煙氣脫硝，可代替尿素、液氨或氨水脫硝還原劑，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量可達(dá)千萬(wàn)噸計(jì);在農(nóng)業(yè)應(yīng)用，目前尿素的肥效利用率35%左右，三聚氰酸作為緩釋的氮肥和碳肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，有望提高肥料利用率;由CO2經(jīng)三聚氰胺合成蜜胺樹脂(MF)等各種高分子材料，與煤制烯烴相比具有低碳、低成本優(yōu)勢(shì)。
原標(biāo)題:“零碳排放”可在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)
來(lái)源:中國(guó)能源報(bào) 作者:閆志強(qiáng) 揚(yáng)州君昊電氣 www.ypxs.net.cn 轉(zhuǎn)載此文。
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