“零碳排放”可在工業生產中實現？！
“零碳排放”可在工業生產中實現？！
:“目前我國煤炭的清潔利用主要是指在煤炭使用過程中的脫硫脫硝除塵，實際上煤炭的清潔利用應該包括二氧化碳的減排。”日前，在首屆中國煤炭清潔高效利用產業大會上，山東大學化工學院教授朱維群對記者表示，目前我國綠色能源快速發展受限，化石能源節能減排有限，因此，二氧化碳的封存利用具有重要意義。
據了解，目前，國內外正在進行研究CO2封存利用(CCS/CCUS)來實現煤炭利用的零碳排放，但現有方法存在著多種問題，采用CCS技術需要增加25%-40%的能耗，投資巨大且不具有經濟效益。目前世界上能夠工業進行的CO2封存利用項目只有CO2驅油，但該技術具有很大的局限性，有研究者指出我國驅油每年封存CO2的量最多不超過2000萬噸。
CO2封存利用還沒有經濟可行方法
“開發出一條低能耗、低排放的工業材料路線是解決我國CO2、SO2及NOx排放的根本方法。”朱維群認為。
朱維群說，前一段時間，許多地方經濟發展寄予厚望的新型煤化工近期由于低油價的沖擊也困難重重，也有關專家測算分析，煤制烯烴、煤制油、煤制乙二醇在80美元/桶原油價格體系下具有一定市場競爭力。而朱維群認為，實行二氧化碳減排后，煤制烯烴、煤制乙二醇在100美元/桶原油價格體系下才具有市場競爭力，原油價格低于100美元/桶時，項目經濟難于承受;煤制油在原油110美元/桶價格下可以承受。
朱維群表示，傳統工業、傳統煤化工和新型煤化工生產過程都排放大量CO2，如生產1噸鋁錠大約需要消耗6噸鋁礬土和10噸煤，產生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上進行的，必然產生大量CO2。例如，一個年產40億立方煤制氣的項目每小時排放2000噸CO2。
“改變傳統的高碳經濟發展模式，尋求低能耗、低排放及低污染的低碳經濟正成為我國及全球的戰略行動。”朱維群說，因此，我們提出并開展了零碳排放的煤炭清潔利用技術路線開發，也就是在生產中直接將CO2封存在產品中，在生產過程中不排放CO2。
實際上這也是最好的CO2封存利用。在生產過程中排放大量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行CO2封存利用還沒有經濟可行的方法。
具有低碳低成本優勢
2013年，山東大學在世界上首次提出了一條零碳排放的煤炭清潔利用開發路線。煤的化學利用過程如煤制合成氨、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，通過改變反應過程和目標產品即可實現反應產物三嗪醇，是世界上CO2含量最高的產品之一，生產1噸產品需要近1噸的CO2。而且工藝過程易于實施，煤的化學利用過程中一般都有N2，H2，CO2等原料，通過改變反應過程和目標產品即可實現該工藝。
朱維群說，以煤為原料開發三嗪醇產品可形成零碳排放的煤炭清潔利用路線，繼續合成高分子材料可形成新的低碳工業材料路線,比煤制烯烴具有低碳、低成本優勢，發展潛力無限。
由于煤制甲醇反應的新型煤化工如煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴等工業路線都排放大量的CO2和精制的N2，因此，在此次大會上，這項零碳排放技術成為了熱議的亮點。與會專家認為，此項技術開辟CO2綜合利用和煤低碳、低成本清潔利用的全新路徑。
“我們已進行了工業化試驗，效果良好。”朱維群告訴記者，國家開發投資公司新疆煤制烯烴項目計劃建設年產180萬噸甲醇裝置和年產68萬噸甲醇制烯烴裝置。該項目年副產CO2 360萬噸，N2 130萬噸，純度都在95%以上，公司提出了兩種廢氣的綜合利用。經估算，年產68萬噸烯烴可設計成年產320萬噸的三嗪醇產品，產品增量252萬噸，而且沒有CO2排放。
一位企業人士向記者介紹，一套以煤為原料年產30萬噸合成氨的裝置，每年排放二氧化碳58萬噸;30萬噸合成氨完全轉化可生產52萬噸尿素，每年凈排放只有20萬噸二氧化碳;將52萬噸尿素繼續全部轉化生成三嗪醇產品，理論上可生成74.5萬噸三嗪醇，需要消耗二氧化碳38萬噸，而其只排放二氧化碳20萬噸，因此，可以設計建立一套二氧化碳零排放的工業生產裝置。
產業化前景廣闊
據了解，CO2氨化礦化技術實際上是工業尿素的深加工。CO2與氨發生氨化礦化反應生成三聚氰酸，具有原料用量少、工藝可行、產品價值高及用途廣泛等優點。比如三聚氰酸中1份重量的氨可固定2.5份的CO2，CO2在產品中的含量達72%。
“CO2氨化礦化原料來源簡單，僅需要煤、水和空氣。從煤炭參與反應計算，三聚氰酸的總反應熱量為-227.4 KJ/mol，為放熱反應，整個工藝過程反應溫度、壓力較低，不僅節能，而且沒有CO2排放。”
朱維群說，在CO2氨化礦化過程中，NH3是過剩的，也就是說這是一條“負碳”工藝路線，碳轉化率達100%。同時氫消耗量少，與合成尿素或甲醇相比，CO2與氨反應合成三聚氰酸單位CO2所需要的氫量最少，H2：CO2摩爾比僅1.5：1，遠低于合成尿素及合成甲醇的3：1。
據了解，利用氨氣和CO2合成三聚氰酸或三聚氰胺產業化前景廣闊。目前每噸產品利潤在1500元/噸以上，經濟效益顯著。三聚氰酸屬于精細化工產品，可生產三聚氰酸—甲醛樹脂、環氧樹脂、消毒劑、抗氧劑、粘合劑和農藥等。也可作為高反應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，國內市場容量可達千萬噸計;在農業應用，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用于農業，有望提高肥料利用率;由CO2經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、低成本優勢。
原標題:“零碳排放”可在工業生產中實現
來源:中國能源報 作者:閆志強 揚州君昊電氣 m.men-eye.com.cn 轉載此文。
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