“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(shí)際上煤炭的清潔利用應(yīng)該包括二氧化碳的減排。”日前，在首屆中國煤炭清潔高效利用產(chǎn)業(yè)大會上，山東大學(xué)化工學(xué)院教授朱維群對記者表示，目前我國綠色能源快速發(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，國內(nèi)外正在進(jìn)行研究CO2封存利用(CCS/CCUS)來實(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，有研究者指出我國驅(qū)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(jīng)濟(jì)可行方法
“開發(fā)出一條低能耗、低排放的工業(yè)材料路線是解決我國CO2、SO2及NOx排放的根本方法。”朱維群認(rèn)為。
朱維群說，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競爭力。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競爭力，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)正成為我國及全球的戰(zhàn)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(shù)路線開發(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封存利用還沒有經(jīng)濟(jì)可行的方法。
具有低碳低成本優(yōu)勢
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發(fā)路線。煤的化學(xué)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(yīng)過程和目標(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。而且工藝過程易于實(shí)施，煤的化學(xué)利用過程中一般都有N2，H2，CO2等原料，通過改變反應(yīng)過程和目標(biāo)產(chǎn)品即可實(shí)現(xiàn)該工藝。
朱維群說，以煤為原料開發(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，發(fā)展?jié)摿o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，在此次大會上，這項(xiàng)零碳排放技術(shù)成為了熱議的亮點(diǎn)。與會專家認(rèn)為，此項(xiàng)技術(shù)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(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)，效果良好。”朱維群告訴記者，國家開發(fā)投資公司新疆煤制烯烴項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)180萬噸甲醇裝置和年產(chǎn)68萬噸甲醇制烯烴裝置。該項(xiàng)目年副產(chǎn)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(jīng)估算，年產(chǎn)68萬噸烯烴可設(shè)計(jì)成年產(chǎn)320萬噸的三嗪醇產(chǎn)品，產(chǎn)品增量252萬噸，而且沒有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(zhuǎn)化可生產(chǎn)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(xù)全部轉(zhuǎn)化生成三嗪醇產(chǎn)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(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氨化礦化原料來源簡單，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)工藝過程反應(yīng)溫度、壓力較低，不僅節(jié)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(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，國內(nèi)市場容量可達(dá)千萬噸計(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。
原標(biāo)題:“零碳排放”可在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)
來源:中國能源報(bào) 作者:閆志強(qiáng) 揚(yáng)州君昊電氣 www.fjdsjy.com 轉(zhuǎn)載此文。
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